• Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
355
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
14
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. IĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiLỜI NÓI ĐẦUTrước khi truyền dẫn số liệu đầu cuối di động cần phải kết nối với mạng.Muốn kết nối truy nhập trong mạng ta cần thủ tục truy nhập mạng. Mạng di độngnào cũng vậy và LTE cũng không ngoại lệ. Hai thủ tục được xét là: tìm ô và truynhập ngẫu nhiên.Tìm ô là thủ tục mà một đầu cuối di động tìm một ô tiềm năng để kết nối.Kết quả của thủ tục này là đầu cuối nhận được số nhận dạng và ước tính định thờikhung của ô được nhận dạng. Ngoài ra thủ tục tìm ô cũng cấp ước tính các thông sốcần thiết để thu thông tin hệ thống trên kênh quảng bá, qua kênh này đầu cuối nhậnđược các thông số cần thiết để truy nhập hệ thống.Truy nhập ngẫu nhiên cho phép đầu cuối gửi yêu cầu thiết lập kết nối đếnmạng. Kết quả của truy nhập này là thiết lập đồng bộ đường lên và thiết lập mộtnhận dạng đầu cuối duy nhất, trong đó mạng và đầu cuối đều biết nhận dạng này. Vìthế truy nhập ngẫu nhiên không chỉ được sử dụng cho truy nhập lần đầu, khi chuyểntừ LTE DETACHED hay LTE- IDLE vào LTE-ACTIVE mà còn cả sau các chu kìkhông tích cực khi đồng bộ đường lên bị mất trong LTE-ACTIVE.Ngày nay hệ thống thông tin di động phát triển không ngừng và các nhà viễnthông trên thế giới đã tiến hành thử nghiệm một chuẩn di động mới với nhiều ưuđiểm nổi trội năng lực tuyệt vời cũng như khả năng thương mại hóa! Đó là LTE! Dovậy việc nghiên cứu tìm hiểu về các thủ tục truy nhập trong LTE là một yêu cầu bứcthiết mang tính thời đại. Xuất phát từ những suy nghĩ trên nên em lựa chọn đề tài:Nghiên cứu các thủ tục truy nhập trong LTE.Kết cấu đồ án gồm 4 chương:- Chương 1: Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động và tổng quanmạng 4G.- Chương 2: Tổng quan về công nghệ LTE và các vấn đề liên quan- Chương 3: Lớp vật lý trong mạng LTE- Chương 4: Các thủ tục truy nhập
  • 2. IIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiTrong thời gian thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chếnên em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy, cô và các bạn để đề tài được hòathiện hơn.Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2013Sinh viên thực hiệnĐỗ Bảo Sơn
  • 3. IIIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiMỤC LỤCNHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP ..................................................................LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... IMỤC LỤC........................................................................................................... IIIDANH MỤC CÁC KÝ HIỆU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ...............................VIIDANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................XVIIIDANH MỤC BẢNG BIỂU...............................................................................XXICHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀTỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G...............................................................................11.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động..................................................11.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G) ................................................21. 1. 2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G)...............................................31.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ................................................51.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G) ................................................71. 2 Tổng quan về mạng 4G.................................................................................81. 3 Sự khác nhau giữa 3G và 4G ......................................................................101. 3. 1 Ưu điểm nổi bật...................................................................................111.3.2 Các ứng dụng đã tạo nên ưu điểm của 4G LTE so với 3G .....................11Kết luận chương: ...............................................................................................12CHƢƠNG 2 : CẤU TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN..132.1 Giới thiệu về công nghệ LTE.......................................................................132.2. Kiến trúc mạng LTE....................................................................................202.2.1. Tổng quan về cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thống..................................21
  • 4. IVĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khải2.2.2. Thiết bị người dùng ( UE) .....................................................................232.2.3. E-UTRAN nodeB (eNodeB) .................................................................242.2.4. Thực thể quản lý tính di động (MME)...................................................252.2.5. Cổng phục vụ ( S-GW)..........................................................................282.2.6. Cổng mạng dữ liệu gói( P-GW).............................................................312.2.7. Chức năng chính sách và tính cước tài nguyên ( PCRF) ........................332.2.8. Máy chủ thuê bao thường trú (HSS) ......................................................342.3 Các giao diện và giao thức trong cấu hình kiến trúc cơ bản của hệ thống......342.4 QoS và kiến trúc dịch vụ mang chuyển.........................................................392.5. Giao thức trạng thái và chuyển tiếp trạng thái..............................................402.6. Hỗ trợ tính di động liên tục..........................................................................412.7. Kiến trúc hệ thống phát quảng bá đa điểm...................................................44Kết luận chương:................................................................................................48CHƢƠNG 3 - LỚP VẬT LÝ LTE......................................................................503.1. Các kênh truyền tải và ánh xạ của chúng tới các kênh vật lý........................503.2. Truyền tải dữ liệu người sử dụng hướng lên ................................................523.3. Truyền dẫn dữ liệu người dùng hướng xuống..............................................563.4. Truyền dẫn tín hiệu lớp vật lý hướng lên .....................................................613.4.1. Kênh điều khiển đường lên vật lý ( PUCCH) ........................................633.4.2. Cấu hình PUCCH..................................................................................643.4.3. Báo hiệu điều khiển trên PUSCH ..........................................................643.5. Cấu trúc PRACH (Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý) .................................683.6. Truyền dẫn báo hiệu lớp vật lý hướng xuống...............................................693.6.1. Kênh chỉ thị định dạng điều khiển vật lý (PCFICH) ..............................70
  • 5. VĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khải3.6.2. Kênh điều khiển hướng xuống vật lý ( PCDCH)...................................703.6.3. Kênh chỉ thị HARQ vật lý ( PHICH).....................................................723.6.4. Các chế độ truyền dẫn hướng xuống......................................................723.6.5. Kênh quảng bá vật lý ( PBCH)..............................................................733.6.6. Tín hiệu đồng bộ ...................................................................................743.7. Các thủ tục lớp vật lý...................................................................................753.7.1. Thủ tục HARQ......................................................................................753.7.2. Ứng trước định thời...............................................................................763.7.3. Điều khiển công suất.............................................................................773.7.4. Nhắn tin ................................................................................................783.7.5. Thủ tục báo cáo phản hồi kênh..............................................................793.7.6. Hoạt động chế độ bán song công...........................................................803.7.7. Các lớp khả năng của UE và các đặc điểm được hỗ trợ .........................803.8. Đo lường lớp vật lý .....................................................................................813.8.1. Đo lường eNodeB .................................................................................813.8.2. Đo lường UE.........................................................................................823.9. Cấu hình tham số lớp vật lý.........................................................................82Kết luận chương.................................................................................................83CHƢƠNG 4: CÁC THỦ TỤC TRUY NHẬP LTE............................................854.1 Tìm ô: ..........................................................................................................854.1.1. Thủ tục tìm ô:........................................................................................864.1.2. Cấu trúc thời gian/tần số của các tín hiệu đồng bộ:................................874.1.3. Tìm ô ban đầu và tìm ô lân cận:.............................................................894.2. Truy nhập ngẫu nhiên:.................................................................................91
  • 6. VIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khải4.2.1. Bước 1: Truyền dẫn tiền tố truy nhập....................................................924.2.2 Bước 2: Trả lời truy nhập ngẫu nhiên:....................................................974.2.3. Bước 3: Nhận dạng đầu cuối: ................................................................984.2.4. Bước 4: Phân giải va chạm:...................................................................994.2.5. Tìm gọi: ..............................................................................................100Kết luận chương:..............................................................................................102KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ..........................................103NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN VÀ ĐỌC DUYỆT.................104LỜI CẢM ƠN....................................................................................................105DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................106
  • 7. VIIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiDANH MỤC CÁC KÝ HIỆU THUẬT NGỮ VIẾT TẮTTên viết tắt Tên tiếng anh Nghĩa tiếng việt1G First Generation Thế thệ đầu tiên2G Second Generation Thế hệ thứ hai3G Third Generation Thế hệ thứ ba4G Fourth Generation Thế hệ thứ tư3GPP Third Generation PartnershipProjectDự án các đối tác thế hệ thứ baAAA Authentication, Authorizationand AccountingXác thực, cấp phép và tính cướcACF Analog Channel Filter Bộ lọc kênh tương tựACIR Adjacent Channel InterferenceRejectionLoại bỏ nhiễu kênh lân cậnACK Acknowledgement Sự báo nhậnACLR Adjacent Channel LeakageRatioTỉ lệ dò kênh lân cậnACS Adjacent channel selectivity Chọn lọc kênh lân cậnADC Analog-to Digital Conversion Chuyển đổi tương tự - sốADSL Asymmetric DigitalSubscriber LineĐường dây thuê bao số không đốixứngAM Acknowledged Mode Chế độ báo nhậnAMBR Aggregate Maximum Bit Rate Tốc độ bít tối đa cấp phátAMD Acknowledged Mode Data Dữ liệu chế độ báo nhậnAMR Adaptive Multi-Rate Đa tốc độ thích ứngAMR-NB Adaptive Multi-RateNarrowbandBăng hẹp đa tốc độ thích ứngAMR-WB Adaptive Multi-Rate Băng rộng đa tốc độ thích ứng
  • 8. VIIIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiWidebandARP Allocation Retention Priority Ưu tiên duy trì cấp phátATB Adaptive TransmissionBandwidthBăng thông truyền dẫn thích nghiAWGN Additive White GaussianNoiseNhiễu Gauss trắng thêm vàoAMPS Advanced Mobile PhoneSytemHệ thống điện thoại di động tiêntiếnBB Baseband Băng gốcBCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển phát quảng báBCH Broadcast Channel Kênh phát quảng báAMPS Advanced Mobile PhoneSytemHệ thống điện thoại di động tiêntiếnBPF Band Pass Filter Bộ lọc băng tầnBPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phânBS Base Station Trạm gốcBSC Base Station Controller Điều khiển trạm gốcBSR Buffer Status Report Báo cáo tình trạng bộ đệmBTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốcBW Bandwidth Dải thôngCAZAC Constant Amplitude ZeroAutocorrelation CodesMã tự tương quan zero biên độkhông đổiCBR Constant Bit Rate Tốc độ bít không đổiCCE Control Channel Element Phần tử kênh điều khiểnCCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chungCDD Cyclic Delay Diversity Phân tập trễ vòngCDF Cumulative Density Function Chức năng mật độ tích lũyCDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã
  • 9. IXĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiCDMA Code Division MultipleAccessĐa truy nhập phân chia theo mãAIR Carrier to Interference Ratio Tỷ số sóng mang trên tập âmCP Cyclic Prefix Tiền tố vòngCPICH Common Pilot Channel Kênh điều khiển chungCQI Channel Quality Information Thông tin chất lượng kênhCRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dư vòngC-RNTI Ô Radio Network TemporaryIdentifierNhận dạng tạm thời mạng vôtuyến tế bàoCS Circuit Switched Chuyển mạch kênhCSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộcgọiD-BCH Dynamic Broadcast Channel Kênh phát quảng bá độngDCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêngDCI Downlink Control Information Thông tin điều khiển đườngxuốngDFCHA Dynamic Frequency andChannel AllocationCấp phát kênh và tần số độngDFT Discrete Fourier Transform Biến đổi fourier rời rạcDL Downlink Đường xuốngUL uplink Đường lênDL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuốngDPCCH Dedicated Physical ControlChannelKênh điều khiển vật lý riêngDTX Discontinuous Transmission Truyền phát không liên tụcDwPTS Downlink Pilot Time Slot Khe thời gian điều khiển đườngxuốngE-DCH Enhanced DCH DCH được tăng cường
  • 10. XĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiEDGE Enhanced Data Rates for GSMEvolutionTốc độ dữ liệu tăng cường choGSM phát triểnEPC Evolved Packet Core Mạng lõi gói phát triểnEPDG Evolved Packet Data Gateway Cổng dữ liệu gói phát triểnE-UTRAN Evolved Universal TerrestrialRadio AccessTruy nhập vô tuyến mặt đất toàncầu phát triểnEDO Evolution Data Only Chỉ có dữ liệu phát triểnFD Frequency Domain Miền tần sốFDD Frequency Division Duplex Song công phân chia tần sốFDM Frequency DivisionMultiplexingGhép kênh phân chia tần sốFDPS Frequency Domain PacketSchedulingLập biểu gói miền tần sốFFT Fast Fourier Transform Biến đổi furier nhanhFS Frequency Selective Lựa chọn tần sốGERAN GSM/EDGE Radio AccessNetworkMạng truy nhập vô tuyếnGSM/EDGEGGSN Gateway GPRS Support Node Nút cổng hỗ trợ GPRSGP Guard Period Khoảng bảo vệGPRS General packet radio service Dịch vụ vô tuyến gói chungGPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầuGRE Generic RoutingEncapsulationĐống gói định tuyến chungGSM Global System for MobileCommunicationsHệ thống truyền thông di độngtoàn cầuGTP GPRS Tunneling Protocol Giao thức đường hầm GPRSGTP-C GPRS Tunneling Protocol,Control PlaneMặt phẳng điều khiển, giao thứcđường hầm GPRS
  • 11. XIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiGUTI Globally Unique TemporaryIdentityNhận dạng tạm thời duy nhất toàncầuGW Gateway CổngHARQ Hybrid Automatic RepeatreQuestYêu cầu lặp lại tự động hỗ hợpHO Handover Sự chuyển vùngHSDPA High Speed Downlink PacketAccessTruy nhập gói đường xuống tốcđộ caoHS-DSCH High Speed Downlink SharedChannelKênh chia sẻ đường xuống tốc độcaoHSCSD High Speed Circuit SwitchedDataSố liệu chuyển mạch kênh tốc độcaoHSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ caoHS-PDSCH High Speed PhysicalDownlink Shared ChannelKênh chia sẻ đường xuống vật lýtốc độ caoHSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thường trúHS-SCCH High Speed Shared ControlChannelKênh điều khiển chia sẻ tốc độcaoHSUPA High Speed Uplink PacketAccessTruy nhập gói đường lên tốc độcaoICI Inter-carrier Interference Nhiễu liên sóng mangICIC Inter-ô Interference Control Điều khiển nhiễu liên ôID Identity Nhận dạngIFFT Inverse Fast FourierTransformBiến đổi furier nhanh nghịch đảoIMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống con đa phương tiện IPIMT International MobileTelecommunicationsTruyền thông di động quốc tế
  • 12. XIIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiIP Internet Protocol Giao thức InternetISDN Integrated Services DigitalNetworkMạng số dịch vụ tích hợpISI Inter Symbols Interference Nhiễu liên ký tựLNA low noise amplifier Khuyêch đại âm nhiễu thấpLO Local Oscillator Bộ dao động nộiLOS Line of Sight Tầm nhìn thẳngLTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạnMAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trườngMAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di độngMBMS Multimedia BroadcastMulticast SystemHệ thống phát quảng bá đa điểmđa phương tiệnMBR Maximum Bit Rate Tốc độ bít tối đaMCH Multicast Channel Kênh đa điểmMCS Modulation and CodingSchemeSơ đồ mã hóa và điều chếMGW Media Gateway Cổng phương tiệnMIMO Multiple Input MultipleOutputĐa đầu vào đa đầu raMIP Mobile IP IP di độngMM Mobility Management Quản lý tính di độngMME Mobility Management Entity Phần tử quản lý tính di độngMPR Maximum Power Reduction Sự giảm công suất tối đaMSC Mobile Switching Center Chung tâm chuyển mạch di độngNACK Negative Acknowledgement Báo nhận không thành côngNAS Non-access Stratum Tầng không truy nhậpNAS Network Address Table Bảng địa chỉ mạngNB Narrowband Băng hẹp
  • 13. XIIIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiNMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động Bắc ÂuOFDM Orthogonal FrequencyDivision MultiplexingGhép kênh phân chia tần số trựcgiaoOFDMA Orthogonal FrequencyDivision Multiple AccessĐa truy nhập phân chia tần số trựcgiaoO&M Operation and Maintenance Vận hành và bảo dưỡngPAPR Peak to Average Power Ratio Tỉ lệ công suất đỉnh tới trung bìnhPAR Peak-to-Average Ratio Tỉ lệ đỉnh-trung bìnhPC Power Control Điều khiển công suấtPCCC Parallel ConcatenatedConvolution CodingMã xoắn ghép song songPCCPCH Primary Common ControlPhysical ChannelKênh vật lý điều khiển chung sơcấpPCFICH Physical Control FormatIndicator ChannelKênh chỉ thị dạng điều khiển vậtlýPCH Paging Channel Kênh nhắn tinPCI Physical Ô Identity Nhận dạng ô vật lýPCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mãPCRF Policy and Charging ResourceFunctionChức năng tính cước tài nguyênvà chính sáchPCS Personal CommunicationServicesDịch vụ truyền thông cá nhânPDCCH Physical Downlink ControlChannelKênh điều khiển đường xuống vậtlýPDCP Packet Data ConvergenceProtocolGiao thức hội tụ dữ liệu góiPDN Packet Data Network Mạng dữ liệu góiPDU Payload Data Unit Đơn vị dữ liệu tải tin
  • 14. XIVĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiPDSCH Physical Downlink SharedChannelKênh chia sẻ đường xuống vật lýP-GW Packet Data Network Gateway Cổng mạng dữ liệu góiPHICH Physical HARQ IndicatorChannelKênh chỉ thị HARQ vật lýPHY Physical Layer Lớp vật lýPLL Phase Locked Loop Vòng khóa phaPLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộngPMIP Proxy Mobile IP IP di động ủy nhiệmPN Phase Noise Tiếng ồn phaPRACH Physical Random AccessChannelKênh truy nhập ngẫu nhiên vật lýPRB Physical Resource Block Khối tài nguyên vật lýPS Packet Switched Chuyển mạch góiPSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suấtPSS Primary SynchronizationSignalTín hiệu đồng bộ sơ cấpPUCCH Physical Uplink ControlChannelKênh điều khiển hướng lên vật lýPUSCH Physical Uplink SharedChannelKênh chia sẻ hướng lên vật lýQAM Quadrature AmplitudeModulationĐiều chế biên độ cầu phươngQCI QoS Class Identifier Nhận dạng cấp QoSQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụQPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông gócRACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiênRAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
  • 15. XVĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiRAR Random Access Response Đáp ứng truy nhập ngẫu nhiênRB Resource Block Khối tài nguyênRBG Radio Bearer Group Nhóm truyền tải vô tuyếnRF Radio Frequency Tần số vô tuyếnRI Rank Indicator Chỉ thị bậcRLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyếnRNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyếnRRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyếnRRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyếnRS Reference Signal Tín hiệu chuẩnRSCP Received Symbol Code Power Công suất mã ký hiệu nhận đượcRSRP Reference Symbol ReceivedPowerCông suất thu được ký hiệu chuẩnRSRQ Reference Symbol ReceivedQualityChất lượng thu được ký hiệuchuẩnRSSI Received Signal StrengthIndicatorChỉ thị cường độ tín hiệu thu đượcSAE System Architecture Evolution Phát triển kiến trúc hệ thốngSCCPCH Secondary Common ControlPhysical ChannelKênh vật lý điều khiển chung thứcấpSCM Spatial Channel Model Chế độ kênh không gianSC-FDMA Single Carrier FrequencyDivision Multiple AccessĐa truy nhập phân chia tần số đơnsóng mangSCH Synchronization Channel Kênh đồng bộSCTP Stream Control TransmissionProtocolGiao thức truyền dẫn điều khiểnluồngSDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụSFBC Space Frequency Block Mã khối tần số không gian
  • 16. XVIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiCodingSFN System Frame Number Số khung hệ thốngSGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRSS-GW Serving Gateway Cổng phục vụSIB System Information Block Khối thông tin hệ thốngSIMO Single Input Multiple Output Đơn đầu vào đa đầu raSMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắnSNR Signal to Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễuSON Self Optimized Networks Mạng tự tối ưuSR Scheduling Request Yêu cầu lập lịch biểuS-RACH Short Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên ngắnSRB Signaling Radio Bearer Phần tử mang báo hiệu vô tuyếnSRS Sounding Reference Signals Tín hiệu chuẩn thăm dòSSS Secondary SynchronizationSignalTín hiệu đồng bộ thứ cấpSU-MIMO Single User Multiple InputMultiple OutputĐơn người dùng - Đa đầu vào đađầu raS1AP S1 Application Protocol Giao thức ứng dụng S1TA Tracking Area Khu vực theo dõiTBS Transport Block Size Kích thước khối truyền tảiTACS Total Access CommunicationSytemHệ thống truyền thông truy nhậptoàn phầnTD Time Domain Miền thời gianTDD Time Division Duplex Song công phân chia thời gianTD-LTE Time Division Long TermEvolutionPhân chia theo thời gian - LTETD-SCDMATime Division SynchronousCode Division MultiplePhân chia theo thời gian – đa truynhập phân chia theo mã đồng bộ
  • 17. XVIIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiAccessTPC Transmit Power Control Điều khiển công suất phátTRX Transceiver Bộ thu phátTTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyềnUDP Unit Data Protocol Giao thức đơn vị dữ liệuUE User Equipment Thiết bị đầu cuốiUL Uplink Đường lênUL-SCH Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ đường lênUMTS Universal MobileTelecommunications SystemHệ thống thông tin di động toàncầuUpPTS Uplink Pilot Time Slot Khe thời gian dẫn hướng đườnglênUSIM Universal Subscriber IdentityModuleModun nhận dạng thuê bao toàncầuUTRA Universal Terrestrial RadioAccessTruy nhập vô tuyến mặt đất toàncầuUTRAN Universal Terrestrial RadioAccess NetworkMạng truy nhập vô tuyến mặt đấttoàn cầuV-MIMO Virtual MIMO MIMO ảoVoIP Voice over IP Thoại qua IPWCDMA Wideband Code DivisionMultiple AccessĐa truy nhập phân chia theo mãbăng rộngWLAN Wireless Local Area Network Mạng nội bộ không dâyX1AP X1 Application Protocol Giao thức ứng dụng X1
  • 18. XVIIIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiDANH MỤC HÌNH VẼHình 1: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào...........................1Hình 2.1 Phát triển kiến trúc 3GPP hướng tới kiến trúc phẳng hơn........................21Hình 2.2. Kiến trúc hệ thống cho mạng chỉ có E-UTRAN .....................................22Hình 2.3 eNodeB kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính................25Hình 2.4 MME kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính ...................28Hình 2.5. Các kết nối S-GW tới các nút logic khác và các chức năng chính...........29Hình 2.6 P-GW kết nối tới các node logic khác và các chức năng chính ................32Hình 2.7 PCRF kết nối tới các nút logic khác & các chức năng chính....................33Hình 2.8 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển trong EPS..............................35Hình 2.9 ngăn xếp giao thức mặt phẳng người dùng trong EPC.............................37Hình 2.10 Các ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người dùngcho giao diện X2 ...................................................................................................38Hình 2.11 Kiến trúc dịch vụ mang truyền EPS.......................................................40Hình 2.12. Trạng thái của UE và chuyển tiếp trạng thái.........................................41Hình 2.13. Hoạt động chuyển giao.........................................................................43Hình 2.14. Khu vực theo dõi cập nhật cho UE ở trạng thái RRC rảnh rỗi ..............44Hình 2.15. Khu vực dịch vụ eMBMS và các khu vực MBSFN .............................46Hình 2.16 Kiến trúc logic eMBMS........................................................................47Hình 2.17 Kiến trúc mặt phẳng người dùng eMBMS cho đồng bộ nội dung..........48Hình 3.1 Ánh xạ của các kênh truyền tải hướng lên tới các kênh vật lý..................51Hình 3.2 Ánh xạ các kênh truyền tải hướng xuống tới các kênh vật lý...................52Hình 3.3 Cấp phát tài nguyên hướng lên được điều khiển bởi bộ lập biểu eNodeB 52
  • 19. XIXĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiHình 3.4 Cấu trúc khung LTE FDD.......................................................................53Hình 3.5 Tốc độ dữ liệu giữa các TTI theo hướng đường lên.................................54Hình 3.6 Cấu trúc khe đường lên với tiền tố vòng ngắn và dài...............................54Hình 3.7 Chuỗi mã hóa kênh PUSCH....................................................................56Hình 3.8 Ghép kênh của thông tin điều khiển và dữ liệu........................................56Hình 3.9 Cấp phát tài nguyên đường xuống tại eNodeB ........................................57Hình 3.10 Cấu trúc khe đường xuống cho băng thông 1,4MHz..............................58Hình 3.11 Chuỗi mã hóa kênh DL-SCH ................................................................59Hình 3.12 Ví dụ về chia sẻ tài nguyên đường xuống giữa PDCCH & PDSCH.......60Hình 3.13 Sự tạo thành tín hiệu hướng xuống........................................................61Hình 3.14 Tài nguyên PUCCH ..............................................................................63Hình 3.15 Nguyên tắc điều chế dữ liệu và điều khiển ............................................65Hình 3.16 Cấp phát các trường dữ liệu & điều khiển khác nhau trên PUSCH ........66Hình 3.17 Các dạng phần mở đầu LTE RACH cho FDD.......................................68Bảng 3.1 Dạng PDCCH và kích thước của chúng..................................................70Hình 3.18 Vị trí PBCH tại các tần số trung tâm .....................................................73Hình 3.19 các tín hiệu đồng bộ trong khung ..........................................................74Hình 3.20 Vận hành LTE HARQ với 8 tiến trình...................................................76Hình 3.21 Định thời LTE HARQ cho một gói tin đường xuống duy nhất ..............76Hình 3.22 Điều khiển định thời hướng lên.............................................................77Hình 3.23 Công suất hướng lên LTE với thay đổi tốc độ dữ liệu ...........................78Hình 3.24 Thủ tục báo cáo thông tin trạng thái kênh (CSI) ....................................79Hình 3.25 Tự cấu hình cho PCI .............................................................................83Hình 4.1. Các tín hiệu đổng bộ sơ cấp và thứ cấp ..................................................85
  • 20. XXĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiHình 4.2 Lập biểu phụ thuộc đường xuống trong miền thời gian và tần số.............88Hình 4.3: Tạo tín hiệu đồng bộ trong miền tần số .................................................89Hình 4.4: Thủ tục truy nhập ngẫu nhiên.................................................................92Hình 4.6: Minh họa nguyên lý truyền dẫn tiền tố ngẫu nhiên.................................94Hình 4.6: Định thời tiền tố tại eNodeB cho các người sử dụng truy nhập ngẫu nhiênkhác nhau. .............................................................................................................95Hình 4.7: Tạo tiền tố truy nhập ngẫu nhiên............................................................96Hình 4.8: Phát hiện tiền tố truy nhập trong miền tần số..........................................97Hình 4.9: Thu không liên tục (DRX) đối với tìm gọi. ..........................................101
  • 21. XXIĐồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiDANH MỤC BẢNG BIỂUBảng 2.1 : Các thông số lớp vật lý LTE ................................................................16Bảng 2.2 : Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp .............................................................16Bảng 2.3: So sánh các dịch vụ 3G so với 4G LTE.................................................17Bảng 2.4 : So sánh giữa HSPA, WiMAX và LTE.................................................19Bảng 2.5 Tóm tắt các giao thức và giao diện trong cấu hình kiến trúc hệ thống cơbản. .......................................................................................................................39Bảng 3.1 Dạng PDCCH và kích thước của chúng..................................................70Bảng 3.2 Các loại thiết bị LTE ..............................................................................81
  • 22. 1Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiCHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀTỔNG QUAN VỀ MẠNG 4GThông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội.Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tănglên và thông tin di động càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng củanó. Cho đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển,từ thế hệ di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên thế giới -thế hệ 4. Trong chương này sẽ trình bày khái quát về các đặc tính chung củacác hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4G.1.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di độngKhi các ngành thông tin quảng bá bằng vô tuyến phát triển thì ý tưởng về thiếtbị điện thoại vô tuyến ra đời và cũng là tiền thân của mạng thông tin di động saunày. Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm tại STLouis, bang Missouri của Mỹ.Hình 1: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào
  • 23. 2Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiSau những năm 50, việc phát minh ra chất bán dẫn cũng ảnh hưởng lớn đếnlĩnh vực thông tin di động. Ứng dụng các linh kiện bán dẫn vào thông tin di độngđã cải thiện một số nhược điểm mà trước đây chưa làm được.Thuật ngữ thông tin di động tế bào ra đời vào những năm 70, khi kếthợp được các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đã giải được bài toán khó vềdung lượng.1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)Những hệ thống thông tin di động đầu tiên, nay được gọi là thế hệ thứ nhất(1G), sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số(FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại diđộng. Với FDMA, người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tựcác kênh trong lĩnh vực tần số. Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều vượt trộiso với các kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập1.1.1.1 Đặc điểm Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến. Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể. Trạm thu phát gốc BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MStrong cell. Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động tiên tiến AMPS.1.1.1.2 Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 1Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản.Tuy nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cảdung lượng và tốc độ. Nó bao gồm các hạn chế sau : Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ. Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trongmôi trường fading đa tia. Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạtầng. Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.
  • 24. 3Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khải Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở châu Âu, làmcho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở các nước khác. Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp.Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sửdụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật đa truy cậpmới ưu điểm hơn về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp. Vì vậy đã xuấthiện hệ thống thông tin di động thế hệ 2.1. 1. 2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G)Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thờigian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở châu Âu và có tên gọi làGSM. Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thếhệ 2 lúc đó đã đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên côngnghệ số. Hệ thống 2G hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoạitruyền thống, hệ thống này còn có khả năng cung cấp một số dịch vụ truyền dữliệu và các dịch vụ bổ sung khác. Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động sốGSM được đưa vào từ năm 1993, hiện nay đang được Công ty VMS và GPCkhai thác rất hiệu quả với hai mạng thông tin di động số VinaPhone và MobiFonetheo tiêu chuẩn GSM.Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế số. Vàchúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập: Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access -TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau. Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA):phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau.1.1.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMATrong hệ thống TDMA phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thànhcác dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng chung cho N kênh liên lạc,mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian (Time slot) trong chu kỳ một khung. Tintức được tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có bit chỉ thị đầu gói, chỉ thị cuối gói,
  • 25. 4Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khảicác bit đồng bộ và các bit dữ liệu. Không như hệ thống FDMA, hệ thống TDMAtruyền dẫn dữ liệu không liên tục và chỉ sử dụng cho dữ liệu số và điều chế số.Các đặc điểm của TDMA TDMA có thể phân phát thông tin theo hai phương pháp là phân địnhtrước và phân phát theo yêu cầu. Trong phương pháp phân định trước, việc phânphát các cụm được định trước hoặc phân phát theo thời gian. Ngược lại trongphương pháp phân định theo yêu cầu các mạch được tới đáp ứng khi có cuộc gọiyêu cầu, nhờ đó tăng được hiệu suất sử dụng mạch. Trong TDMA các kênh được phân chia theo thời gian nên nhiễu giaothoa giữa các kênh kế cận giảm đáng kể. TDMA sử dụng một kênh vô tuyến để ghép nhiều luồng thông tin thông quaviệc phân chia theo thời gian nên cần phải có việc đồng bộ hóa việc truyền dẫn đểtránh trùng lặp tín hiệu. Ngoài ra, vì số lượng kênh ghép tăng nên thời gian trễ dotruyền dẫn đa đường không thể bỏ qua được, do đó sự đồng bộ phải tối ưu.1.1.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMAĐối với hệ thống CDMA, tất cả người dùng sẽ sử dụng cùng lúc một băngtần. Tín hiệu truyền đi sẽ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thống. Tuy nhiên, cáctín hiệu của mỗi người dùng được phân biệt với nhau bởi các chuỗi mã. Thông tindi động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thểchiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gâynhiễu lẫn nhau.Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, và nhữngkênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN.Trong hệ thống CDMA, tín hiệu bản tin băng hẹp được nhân với tín hiệubăng thông rất rộng, gọi là tín hiệu phân tán. Tín hiệu phân tán là một chuỗi mãgiả ngẫu nhiên mà tốc độ chip của nó rất lớn so với tốc độ dữ liệu. Tất cả các userstrong một hệ thống CDMA dùng chung tần số sóng mang và có thể được phátđồng thời. Mỗi user có một từ mã giả ngẫu nhiên riêng của nó và nó được xem làtrực giao với các từ mã khác. Tại máy thu, sẽ có một từ mã đặc trưng được tạo
  • 26. 5Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khảira để tách sóng tín hiệu có từ mã giả ngẫu nhiên tương quan với nó. Tất cả cácmã khác được xem như là nhiễu. Để khôi phục lại tín hiệu thông tin, máy thucần phải biết từ mã dùng ở máy phát. Mỗi thuê bao vận hành một cách độc lậpmà không cần biết các thông tin của máy khác.Đặc điểm của CDMA Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp. Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trườngrất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA. Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyềndẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề,chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng cell rất linh hoạt. Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kể (có thể gấp từ4 đến 6 lần hệ thống GSM), độ an toàn (tính bảo mật thông tin) cao hơn do sửdụng dãy mã ngẫu nhiên để trải phổ, kháng nhiễu tốt hơn, khả năng thu đa đườngtốt hơn, chuyển vùng linh hoạt. Do hệ số tái sử dụng tần số là 1 nên không cầnphải quan tâm đến vấn đề nhiễu đồng kênh. CDMA không có giới hạn rõ ràng về số người sử dụng như TDMAvà FDMA. Còn ở TDMA và FDMA thì số người sử dụng là cố định, không thểtăng thêm khi tất cả các kênh bị chiếm. Hệ thống CDMA ra đời đã đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn dịch vụ thôngtin di động tế bào. Đây là hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bitthông tin của người sử dụng là 8-13 kbps1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G)Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạntrung gian là thế hệ 2, 5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khehoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lênphổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồm các mạng đãđược đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x. Ở thế hệ thứ 3
  • 27. 6Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khảinày các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duynhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với cáchệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di độngthế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng.Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã được đềxuất, trong đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp thuận vàđưa vào hoạt động trong những năm đầu của những thập kỷ 2000. Các hệ thốngnày đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩntoàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế hệ 3.W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp của cáchệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, IS-136.CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng côngnghệ CDMA: IS-95.Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưavào phục vụ từ năm 2001. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mớinhưng cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ2. Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau: 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng. 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương. Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba (3G): Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:Đường lên: 1885-2025 MHz.Đường xuống : 2110-2200 MHz. Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vôtuyến:Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
  • 28. 7Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiTương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông. Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoài đường,trên xe, vệ tinh. Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment)trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạngtoàn cầu.Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại,số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch theo gói. Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G)Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gianlà thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA. Thếhệ 4 là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu vớitốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gbps. Công nghệ 4Gđược hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây. Các nghiên cứu đầutiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ100 Mbps khi di chuyển và tới 1 Gbps khi đứng yên, cho phép người sử dụng cóthể tải và truyền lên hình ảnh động chất lượng cao. Chuẩn 4G cho phép truyềncác ứng dụng phương tiện truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên cácnhững ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng không dây nội bộ (WLAN) và các ứngdụng khác.Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trựcgiao OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên nhữngtần số khác nhau. Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trênnhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số). Thiết bị 4G sử dụngmáy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined Radio) chophép sử dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời. Tổng
  • 29. 8Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khảiđài chuyển mạch mạng 4G chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời giantruyền và nhận dữ liệu.1. 2 Tổng quan về mạng 4G4G là hệ thống thông tin băng rộng được xem như IMT tiên tiến (IMTAdvanced) được định nghĩa bởi ITU-R. Tốc độ dữ liệu đề ra là 100Mbps chothuê bao di chuyển cao và 1Mbps cho thuê bao ít di chuyển, băng thông linhđộng lên đến 40MHz. Sử dụng hoàn toàn trên nền IP, cung cấp các dịch vụ nhưđiện thoại IP, truy cập internet băng rộng, các dịch vụ game và dòng HDTV đaphương tiện…3GPP LTE được xem như là tiền 4G, nhưng phiên bản đầu tiên củaLTE chưa đủ các tính năng theo yêu cầu của IMT Advanced. LTE có tốc độ lýthuyết lên đến 100Mbps ở đường xuống và 50Mbps ở đường lên đối với băngthông 20MHz.Và sẽ hơn nữa nếu MIMO, các anten mảng được sử dụng. LTE được pháttriển đầu tiên ở hai thủ đô Stockholm và Olso vào ngày 14/12/2009. Giao diện vôtuyến vật lý đầu tiên được đặt tên là HSOPA (High Speed OFDM PacketAccess), bây giờ có tên là E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access).Thực tế cho thấy, hầu hết các hãng sản xuất thiết bị viễn thông hàng đầu thế giới:Alcatel-Lucent, Ericsson, Motorola, Nokia, Nokia Siemens Networks, Huawei,LG Electronics, Samsung, NEC, Fujitsu. . . đã bắt tay với các nhà mạng lớntrên thế giới (Verizon Wireless, AT&T, France Telecom-Orange, NTT DoCoMo,T-Mobile, China Mobile, ZTE. . . ) thực hiện các cuộc thử nghiệm quan trọngtrên công nghệ LTE và đã đạt những thành công đáng kể.LTE Advanced là ứng viên cho chuẩn IMT-Advanced, mục tiêu của nó làhướng đến đáp ứng được yêu cầu của ITU. LTE Advanced có khả năng tương thíchvới thiết bị và chia sẻ băng tần với LTE phiên bản đầu tiên.Di động WiMAX (IEEE 802. 16e-2005) là chuẩn truy cập di động khôngdây băng rộng (MWBA) cũng được xem là 4G, tốc độ bít đỉnh đường xuốnglà 128 Mbps và 56 Mbps cho đường xuống với độ rộng băng thông hơn 20 MHz.
  • 30. 9Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang KhảiUMB (Ultra Mobile Broadband) : UMB được các tổ chức viễn thôngcủa Nhật Bản, Trung Quốc, Bắc Mỹ và Hàn Quốc cùng với các hãng nhưAlcatel- Lucent, Apple, Motorola, NEC và Verizon Wireless phát triển từ nềntảng CDMA. UMB có thể hoạt động ở băng tần có độ rộng từ 1,25 MHz đến 20MHz và làm việc ở nhiều dải tần số, với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 288 Mbpscho luồng xuống và 75 Mbps cho luồng lên với độ rộng băng tần sử dụng là20 MHz. Qualcomm là hãng đi đầu trong nỗ lực phát triển UMB, mặc dù hãngnày cũng đồng thời phát triển cả công nghệ LTE.Mục tiêu và cách tiếp cận4G 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 tuyếntrong khu vực cục bộ và có thể kết nối với hệ thống quảng bá video số.Các mục tiêu mà 4G hƣớng đến: Băng thông linh hoạt giữa 5 MHz đến 20 MHz, có thể lên đến 40 MHz. Tốc độ được quy định bởi ITU là 100 Mbps khi di chuyển tốc độ cao và 1Gbps đối với thuê bao đứng yên so với trạm. Tốc độ dữ liệu ít nhất là 100 Mbps giữa bất kỳ hai điểm nào trên thế giới. Hiệu suất phổ đường truyền là 15bit/s/Hz ở đường xuống và 6.75bit/s/Hz ở đường lên (có nghĩa là 1000 Mbps ở đường xuống và có thể nhỏhơn băng thông 67 MHz) Hiệu suất sử dụng phổ hệ thống lên đến 3 bit/s/Hz/cell ở đường xuống và2.25 bit/s/Hz/cell cho việc sử dụng trong nhà. Chuyển giao liền (Smooth handoff) qua các mạng hỗn hợp. Kết nối liền và chuyển giao toàn cầu qua đa mạng. Chất lượng cao cho các dịch vụ đa phương tiện như âm thanh thời gianthực, tốc độ dữ liệu cao, video HDTV, TV di động… Tương thích với các chuẩn không dây đang tồn tại
  • 31. 10Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khải Tất cả là IP, mạng chuyển mạch gói không còn chuyển mạch kênh nữa.Các điểm cần xét đếnVùng bao phủ, môi trường vô tuyến, phổ, dịch vụ, mô hình thương mại vàsố người sử dụng.Các kỹ thuật đƣợc sử dụng Kỹ thuật sử dụng lớp vật lýKhông sử dụng CDMAMIMO : để đạt được hiệu suất phổ tần cao bằng cách sử dụngphân tập theo không gian, đa anten đa người dùng.Sử dụng lượng tử hóa trong miền tần số, chẳng hạn như OFDMhoặc SC- FDE (single carrier frequency domain equalization) ở đường xuống :để tận dụng thuộc tính chọn lọc tần số của kênh mà không phải lượng tử phứctạp.Ghép kênh trong miền tần số chẳng hạn như OFDMA hoặc SC-FDMA ở đường xuống : tốc độ bit thay đổi bằng việc gán cho người dùng cáckênh con khác nhau dựa trên điều kiện kênh.Mã hóa sửa lỗi Turbo : để tối thiểu yêu cầu về tỷ số SNR ở bênthu. Lập biểu kênh độc lập : để sử dụng các kênh thay đổi theo thời gian. Thích nghi đường truyền : điều chế thích nghi và các mã sửa lỗi.1. 3 Sự khác nhau giữa 3G và 4GHiện nay, công nghệ 3G cho phép truy cập Internet không dây và cáccuộc gọi có hình ảnh. 4G được phát triển trên các thuộc tính kế thừa từ công nghệ3G. Về mặt lý thuyết, mạng không dây sử dụng công nghệ 4G sẽ có tốc độ nhanhhơn mạng 3G từ 4 đến 10 lần. Tốc độ tối đa của 3G là tốc độ tải xuống 14 Mbpsvà 5,8 Mbps tải lên. Với công nghệ 4G, tốc độ có thể đạt tới 100Mbps đối vớingười dùng di động và 1 Gbps đối với người dùng cố định. 3G sử dụng ở các dảitần quy định quốc tế cho UL: 1885-2025 MHz; DL: 2110-2200 MHz; với tốc độtừ 144kbps-2Mbps, độ rộng BW: 5 MHz. Đối với 4G LTE thì Hoạt động ở
  • 32. 11Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khảibăng tần: 700 MHz-2,6 GHz với mục tiêu tốc độ dữ liệu cao, độ trễ thấp, côngnghệ truy cập sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưu. Tốc độ DL :100Mbps (ở BW20MHz), UL : 50 Mbps với 2 aten thu một anten phát. Độ trễ nhỏ hơn 5ms vớiđộ rộng BW linh hoạt là ưu điểm của LTE so với WCDMA, BW từ 1.25 MHz,2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20 MHz. Hiệu quả trải phổ tăng 4 lầnvà tăng 10 lần số người dùng/cell so với WCDMA.1. 3. 1 Ƣu điểm nổi bật Tốc độ dữ liệu cao hơn rất nhiều lần so với 3G Tăng hiệu quả sử dụng phổ và giảm thời gian trễ Cấu trúc mạng sẽ đơn giản hơn, và sẽ không còn chuyển mạch kênh nữa Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần và tăng 10 lần user/cell so với WCDMA. Độ rộng băng tần linh hoạt cũng là một ưu điểm quan trọng của LTEđối với WCDMA1.3.2 Các ứng dụng đã tạo nên ƣu điểm của 4G LTE so với 3GHiệu suất phổ cao- OFDM ở DL+ Chống nhiễu đa đường+ Hầu hết dữ liệu người dùng thì ít hơn di động SC-FDMA ở UL+ PAPR thấp+ Người dùng trực giao trong miền tần số MIMOTốc độ dữ liệu cao Phát nhiều dòng dữ liệu độc lập song song qua các anten riêng lẻ => tăngtốc độ dữ liệu. (sử dụng MIMO)Độ trễ thấp Thời gian cài đặt và thời gian trì hoãn chuyển tiếp ngắn Trễ HO và thời gian ngắt ngắn : TTI ngắn, trạng thái RRC đơn giảnGiá thành rẻ
  • 33. 12Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS. Trịnh Quang Khải Cấu trúc mạng đơn giản, giảm các thành phần của mạngChất lƣợng dịch vụ cao Sử dụng các tần số cấp phép để đảm bảo chất lượng dịch vụ : LTE sử dụngcác dải tần số khác nhau : 2100 MHz, 1900 MHz, 1700 MHz, 2600 MHz, 900MHz, 800MHz. Luôn luôn thử nghiệm ( giảm thời gian trễ trong điều khiển định tuyến) Giảm độ trễ khứ hồi ( round trip delay)Tần số tái sử dụng linh hoạt Giảm nhiễu liên cell với tần số tái sử dụng lớn hơn 1. Sử dụng hai dải tần số:Dải 1 : hệ số tái sử dụng lớn hơn 1 => công suất phát cao hơnDải 2 : phổ còn lại Các user ở cạnh cell : sử dụng dải 1 => SIR tốt Các user ở trung tâm cell : sử dụng toàn bộ băng => tốc độ dữ liệu caoDung lượng và vùng bao phủ của WCDMA UL bị giới hạn bởi cannhiễu: can nhiễu bên trong cell và can nhiễu liên cell. Nhưng đối với LTE thì : dotính trực giao nên can nhiễu trong cùng một cell có thể không xét đến và giảm cannhiễu inter-cell bằng tái sử dụng cục bộ, thêm các anten có thể triệt can nhiễu.Kết luận chƣơng:Chương 1 đã khái quát được những nét đặc trưng, ưu nhược điểm vàsự phát triển của các hệ thống thông tin di động thế hệ 1, 2 và 3, 4 đồng thời đã sơlược tổng quan của hệ thống thông tin di động thế hệ 4. Hai thông số quantrọng đặc trưng cho các hệ thống thông tin di động số là tốc độ bit thông tincủa người sử dụng và tính di động, ở các thế hệ tiếp theo các thông số này càngđược cải thiện. Nêu được ưu điểm của 4G so với 3G và các cơ sở để hình thànhưu điểm đó. Để tìm hiểu thêm về 4G ta qua chương tiếp theo.
  • 34. 13Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiCHƢƠNG 2 : CẤU TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUANHệ thống 4G được xây dựng nhằm chuẩn bị một cơ sở hạ tầng di độngchung có khả năng phục vụ các dịch vụ hiện tại và tương lai. Cơ sở hạ tầng4G được thiết kế với điều kiện những thay đổi, phát triển về kỹ thuật có khả năngphù hợp với mạng hiện tại mà không làm ảnh hưởng đến các dịch vụ đang sửdụng. Chương này sẽ trình bày hệ thống di động 4G LTE: so sánh LTE vớiWiMAX, cấu trúc mạng 4G LTE sẽ như thế nào nó bao gồm những phần tử nào.2.1 Giới thiệu về công nghệ LTEHệ thống 3GPP LTE, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạngkhông dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trongnhững công nghệ tiềm năng nhất cho truyền thông 4G. Liên minh Viễn thôngQuốc tế (ITU) đã định nghĩa truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMTAdvanced và chia thành hai hệ thống dùng cho di động tốc độ cao và di động tốcđộ thấp. 3GPP LTE là hệ thống dùng cho di động tốc độ cao. Ngoài ra, đây cònlà công nghệ hệ thống tích hợp đầu tiên trên thế giới ứng dụng cả chuẩn 3GPPLTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng khác, do đó người sử dụng có thể dễ dàngthực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu giữa các mạng LTE và các mạngGSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA. Kiến trúc mạng mới được thiếtkế với mục tiêu cung cấp lưu lượng chuyển mạch gói với dịch vụ chất lượng,độ trễ tối thiểu. Hệ thống sử dụng băng thông linh hoạt nhờ vào mô hình đa truycập OFDMA và SC-FDMA. Thêm vào đó, FDD (Frequency DivisionDuplexing) và TDD (Time Division Duplexing), bán song công FDD cho phépcác UE có giá thành thấp. Không giống như FDD, bán song công FDD khôngyêu cầu phát và thu tại cùng thời điểm. Điều này làm giảm giá thành cho bộ songcông trong UE. Truy cập tuyến lên dựa vào đa truy cập phân chia theo tần số đơnsóng mang (Single Carrier Frequency Division multiple Access SC-FDMA) chophép tăng vùng phủ tuyến lên làm tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bìnhthấp (Peak-to-Average Power Ratio PAPR) so với OFDMA. Thêm vào đó, để cải
  • 35. 14Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảithiện tốc độ dữ liệu đỉnh, hệ thống LTE sử dụng hai đến bốn lần hệ số phổ cell sovới hệ thống HSPA Release 6.Động cơ thúc đẩy Cần thế hệ tiếp theo để cải thiện các nhược điểm của 3G và đáp ứngnhu cầu của người sử dụng Người dùng đòi hỏi tốc độ dữ liệu và chất lượng dịch vụ cao hơn Tối ưu hệ thống chuyển mạch gói Tiếp tục nhu cầu đòi hỏi của người dùng về giảm giá thành(CAPEX và OPEX) Giảm độ phức tạp Tránh sự phân đoạn không cần thiết cho hoạt động của một cặp hoặckhông phải một cặp dải thôngCác giai đoạn phát triển của LTE Bắt đầu năm 2004, dự án LTE tập trung vào phát triển thêm UTRANvà tối ưu cấu trúc truy cập vô tuyến của 3GPP. Mục tiêu hướng đến là dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình củamột người dùng trên 1 MHz so với mạng HSDPA Rel. 6: Tải xuống: gấp 3 đến 4lần (100Mbps). Tải lên: gấp 2 đến 3 lần (50Mbps). Năm 2007, LTE của kỹ thuật truy cập vô tuyến thế hệ thứ 3 –“EUTRA”- phát triển từ những bước khả thi để đưa ra các đặc tính kỹ thuật đượcchấp nhận. Cuối năm 2008 các kỹ thuật này được sử dụng trong thương mại. Các kỹ thuật OFDMA được sử dụng cho đường xuống và SC-FDMAđược sử dụng cho đường lên.Mục tiêu của LTE Tốc độ dữ liệu cao Độ trễ thấp Công nghệ truy cập sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưuCác đặc tính cơ bản của LTE- Hoạt động ở băng tần : 700 MHz-2,6 GHz.
  • 36. 15Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Tốc độ:DL: 100 Mbps( ở BW 20MHz)UL: 50 Mbps với 2 anten thu một anten phát.Độ trễ : nhỏ hơn 5msĐộ rộng BW linh hoạt :1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15MHz; 20 MHz. Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhauhoặc không. Tính di động : Tốc độ di chuyển tối ưu là 0-15 km/h nhưng vẫn hoạtđộng tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băngtần. Phổ tần số:Hoạt động ở chế độ FDD hoặc TDDĐộ phủ sóng từ 5-100 kmDung lượng 200 user/cell ở băng tần 5Mhz. Chất lượng dịch vụ :Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS.VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông quamạng UMTS. Liên kết mạng:Khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện cóvà các hệ thống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo.Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa E-UTRAN và UTRAN/GERAN sẽnhỏ hơn 300ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500ms cho các dịch vụ còn lại. Chi phí: chi phí triển khai và vận hành giảm
  • 37. 16Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiCác thông số lớp vật lý của LTEBảng 2.1 : Các thông số lớp vật lý LTEKỹ thuật truy cậpUL DTFS-OFDM (SC-FDMA)DL OFDMABăng thông 1.4MHz, 3 MHz , 5 MHz, 10 MHz, 15MHz, 20MHzTTI tối thiểu 1msKhoảng cách sóng mang con 15KHzChiều dài CPNgắn 4.7µsDài 16.7 µsĐiều chế QPSK, 16QAM, 64QAMGhép kênh không gian1 lớp cho UL/UELên đến 4 lớp cho DL/UESử dụng MU-MIMO cho UL và DLBảng 2.2 : Tốc độ đỉnh của LTE theo lớpLớp 1 2 3 4 5Tốc độ đỉnh Mbps DL 10 50 100 150 300UL 5 25 50 50 75Dung lƣợng cho các chức năng lớp vật lýBăng thông RF 20MHzĐiều chếDL QPSK, 16QAM, 64QAMUL QPSK, 16QAM QPSK,16QAM,64QAMDịch vụ của LTEBăng thông linh hoạt trong vùng từ 1.4 MHz đến 20 MHz, điều này cónghĩa là nó có thể hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP. Trong thực tế,
  • 38. 17Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảihiệu suất thực sự của LTE tùy thuộc vào băng thông chỉ định cho các dịch vụ vàkhông có sự lựa chọn cho phổ tần của chính nó. Điều này giúp đáng kể cho cácnhà khai thác trong chiến lược về kinh tế và kỹ thuật. Triển khai tại các tần sốcao, LTE là chiến lược hấp dẫn tập trung vào dung lượng mạng, trong khi tại cáctần số thấp nó có thể cung cấp vùng bao phủ khắp nơi. Mạng LTE có thể hoạtđộng trong bất cứ dải tần được sử dụng nào của 3GPP. Nó bao gồm băng tần lõicủa IMT-2000 (1.9-2 GHz) và dải mở rộng (2.5 GHz), cũng như tại 850-900MHz, 1800 MHz, phổ AWS (1.7 - 2.1 GHz)…Băng tần chỉ định dưới 5MHz đượcđịnh nghĩa bởi IUT thì phù hợp với dịch vụ IMT trong khi các băng tần lớn hơn5MHz thì sử dụng cho các dịch vụ có tốc độ cực cao. Tính linh hoạt về băngtần của LTE có thể cho phép các nhà sản xuất phát triển LTE trong những băngtần đã tồn tại của họ.Bảng 2.3: So sánh các dịch vụ 3G so với 4G LTEDịch vụ Môi trường 3G Môi trường 4GThoại (rich voice) Âm thanh thời gian thực VoIP, video hội nghị chấtlượng caoTin nhắn P2F(P2F messaging)SMS, MMS, các emailưu tiên thấpCác tin nhắn photo, IM,email di động, tin nhắnvideoLướt web (browsing) Truy cập đến các dịch vụonline trực tuyến, trìnhduyệt WAP thông quaGPRS và mạng 3G.Duyệt siêu nhanh, tải cácnội dung lên các mạng xãhộiThông tin cước phí(paid information)Người dùng trả qua hoặctrên mạng tính cướcchuẩn. Chủ yếu là dựatrên thông tin văn bảnTạp trí trực tuyến, dòng âmthanh chất lượng cao.Riêng tư(personalization)Chủ yếu là âm thanhchuông (ringtone), cũngÂm thanh thực (thu âm gốctừ các nghệ sĩ), các trang
  • 39. 18Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảibao gồm màn hình chờ(screensaver) và nhạcchờ (ring tone)web cá nhân.Games Tải về và chơi game trựctuyếnTrải nghiệm game trựctuyến vững chắc qua cảmạng cố định và di động.Video/TV theo yêu cầu(Video/TV on demand)Chạy và có thể tải Video Các dịch vụ quảng bá tivi,Tivi theo đúng yêu cầu dòngvideo chất lượng cao.Nhạc Tải đầy đủ các track vàcác dịch vụ âm thanh.Lưu trữ và tải nhạc chấtlượng caoNội dung tin nhắn Tin nhắn đồng cấp sửdụng 3 thành phần cũngnhư tương tác với cácmedia khác.Phân phối tỷ lệ rộng của cácvideo clip, dịch vụ karaoke,video cơ bản quảng cáo diđộngM-comerce (thươngmại qua điện thoại)Thực hiện các giao dịchvà thanh toán qua mạngdi độngĐiện thoại cầm tay như thiếtbị thanh toán, với các chitiết thanh toán qua mạng tốcđộ cao cho phép các giaodịch thực hiện nhanh chóng.Mạng dữ liệu di động(mobile datanetwoking)Truy cập các mạng nộibộ và cơ sở dữ liệu cũngnhư cách sử dụng củacác ứng dụng CRM.Chuyển đổi file P2P, cácứng dụng kinh doanh, ứngdụng chia sẻ, thông tinM2M, di độngintranet/extranet. So sánh LTE với HSPA và WiMAX [17]Về công nghệ, LTE và WiMax có một số khác biệt nhưng cũng có nhiềuđiểm tương đồng. Cả hai công nghệ đều dựa trên nền tảng IP. Cả hai đều dùng kỹthuật MIMO để cải thiện chất lượng truyền/nhận tín hiệu, đường xuống từ trạm thu
  • 40. 19Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảiphát đến thiết bị đầu cuối đều được tăng tốc bằng kỹ thuật OFDM hỗ trợ truyềntải dữ liệu đa phương tiện và video.Bảng 2.4 : So sánh giữa HSPA, WiMAX và LTECác tiêu chí HSUPA WiMAX LTEPhiên bản 3GPP realease 6 802.16e (2005) 3GPP release 8(3/2009)Cơ sở hạ tầng vàcác thiết bị có giátrịBắt đầu năm 2007 Bắt đầu năm2007Bắt đầu năm 2010Dải tần hoạt động 700MHz, 850 MHz,1.5 GHz, 1.8 GHz,1.7/2.1 GHz2.5GHz, 2.6GHz, 3.5GHz,3.65 GHz, 5.8GHz,700MHz, 850 MHz,1.5 GHz, 1.8 GHz,1.7/2.1 GHz,2.1GHz, 2.3 GHz,2.6GHzCác thông sốhướng đếnTốc độ dữ liệu lên5.6 Mbps đối vớikênh 5MHz, bánkính cell 680mTốc độ dữ liệulên 7Mbps/25Mbps đối vớikênh 10MHzvới 2x2 MIMO,bán kính celllên đến 2-7Km,100-200 ngườidùngTốc độ dữ liệu lên100Mbps/50 Mbpsđối với kênh 10MHzvới 2x2 MIMO, bánkính cell lên đến5Km, lớn hơn 400người dùngKhả năng tươngthích lùiTương thích lùi vớiRelease 99Không tươngthích lùi với3GPP hoặc3GPP2Kế thừa chuẩn 3GPPnhưng khác kỹ thuậtnên đòi hỏi thiết bịmới ở RAN nều dảitần khác nhau được
  • 41. 20Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảisử dụngĐường lên từ thiết bị đầu cuối đến trạm thu phát có sự khác nhau giữa 2công nghệ. WiMax dùng OFDMA (Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access – một biến thể của OFDM), còn LTE dùng kỹ thuật SC-FDMA (Single Carrier - Frequency Division Multiple Access). Về lý thuyết, SC-FDMA được thiết kế làm việc hiệu quả hơn và các thiết bị đầu cuối tiêu thụ nănglượng thấp hơn OFDMA.LTE còn có ưu thế hơn WiMax vì được thiết kế tương thích với cả phươngthức TDD (Time Division Duplex) và FDD (Frequency Division Duplex).Ngược lại, WiMax hiện chỉ tương thích với TDDs. TDD truyền dữ liệu lên vàxuống thông qua 1 kênh tần số (dùng phương thức phân chia thời gian), cònFDD cho phép truyền dữ liệu lên và xuống thông qua 2 kênh tần số riêng biệt.Điều này có nghĩa LTE có nhiều phổ tần sử dụng hơn WiMax. Tuy nhiên, sựkhác biệt công nghệ không có ý nghĩa quyết định trong cuộc chiến giữa WiMaxvà LTE.2.2. Kiến trúc mạng LTENhiều các mục tiêu với ngụ ý rằng một kiến trúc phẳng sẽ cần được pháttriển . kiến trúc phẳng với ít nút tham gia sẽ làm giảm độ trễ và cải thiện hiệu suất.Phát triển theo hướng này đã được bắt đầu từ phiên bản 7. Nơi ý tưởng đường hầmtrực tiếp cho phép mặt phẳng người dùng ( UP) bỏ qua SGSN.Kiến trúc mạng LTE được thiết kế với mục tiêu hỗ trợ lưu lượng chuyểnmạch gói với tính di động linh hoạt , chất lượng dịch vụ (QoS) và độ trễ tối thiểu .một phương pháp chuyển mạch gói cho phép hỗ trợ tất cả các dịch vụ bao gồm cảthoại thông qua các kết nối gói . kết quả là trong một kiến trúc phẳng hơn , rất đơngiản chỉ với 2 loại nút cụ thể là nút B phát triển ( eNB) và phần tử quản lý di động/cổng ( MME/GW). Điều này hoàn toán trái ngược với nhiều nút mạng trong kiếntrúc mạng phân cấp hiện hành của hệ thống 3G. Một thay đổi lớn nữa là phần điềukhiển mạng vô tuyến (RNC) được loại bỏ khỏi đường dữ liệu và chức năng của nó
  • 42. 21Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảihiện nay được thành lập ở eNB. Một số ích lợi của một nút duy nhất trong mạngtruy nhập là giảm độ trễ và phân phối của việc xử lý tải RNC vào nhiều eNB. Việcloại bỏ RNC ra khỏi mạng truy nhập có thể một phần do hệ thống LTE không hỗ trợchuyển giao mềm.--------mặt phẳng điều khiểnMặt phẳng người dùngHình 2.1 Phát triển kiến trúc 3GPP hướng tới kiến trúc phẳng hơn2.2.1. Tổng quan về cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thốngHình 2.2 miêu tả kiến trúc và các thành phần mạng trong cấu hình kiến trúc nơichỉ có một E-UTRAN tham gia. Hình này cũng cho thấy sự phân chia kiến trúcthành bốn vùng chính: thiết bị người dùng (UE) ; UTRAN phát triển( E-UTRAN);mạng lõi gói phát triển(EPC); và các vùng dịch vụ.UE, E-UTRAN và EPC đại diện cho các giao thức internet (IP) ở lớp kết nối.Đây là một phần của hệ thống được gọi là hệ thống gói phát triển (EPS). Chức năngchính của lớp này là cung cấp kết nối dựa trên IP và nó được tối ưu hóa cao chomục tiêu duy nhất. Tất cả các dịch vụ được cung cấp dựa trên IP, tất cả các nútchuyển mạch và các giao diện được nhìn thấy trong kiến trúc 3GPP trước đó khôngcó mặt ở E-UTRAN và EPC. Công nghệ IP chiếm ưu thế trong truyền tải, nơi màmọi thứ được thiết kế để hoạt động và truyền tải trên IP.
  • 43. 22Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 2.2. Kiến trúc hệ thống cho mạng chỉ có E-UTRAN` Các hệ thống con đa phương tiện IP ( IMS) là một ví dụ tốt về máy móc thiếtbị phục vụ có thể được sử dụng trong lớp kết nối dịch vụ để cung cấp các dịch vụdựa trên kết nối IP được cung cấp bởi các lớp thấp hơn. Ví dụ , để hỗ trợ dịch vụthoại thì IMS có thể cung cấp thoại qua IP ( VoIP) và sự kết nối tới các mạngchuyển mạch mạch cũ PSTN và ISDN thông qua các cổng đa phương tiện của nóđiều khiển.Sự phát triển của E-UTRAN tập chung vào một nút, nút B phát triển ( eNodeB). Tất cả các chức năng vô tuyến kết thúc ở đó, tức là eNB là điểm kết thúc cho tấtcả các giao thức vô tuyến có liên quan. E-UTRAN chỉ đơn giản là một mạng lướicủa các eNodeB đựợc kết nối tới các eNodeB lân cận với giao diện X2.
  • 44. 23Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiMột trong những thay đổi kiến trúc lớn là trong khu vực mạng lõi là EPCkhông có chứa một vùng chuyển mạch mạch, và không có kết nối trực tiếp tới cácmạng chuyển mạch mạch truyền thống như ISDN và PSTN là cần thiết trong lớpnày. Các chức căng của EPC là tương đương với vùng chuyển mạch gói của mạng3GPP hiện tại. Tuy nhiên những thay đổi đáng kể trong việc bố trí các nút chứcnăng và kiến trúc phần này nên được coi như là hoàn toàn mới.Cả hai hình 2.1 và 2.2 cho thấy có một phần tử gọi là SAE GW. Như hình2.2 cho thấy đó là sự kết hợp của hai cổng là cổng phục vụ (S-GW) và cổng mạngdữ liệu gói( P-GW) điều này được định nghĩa cho các xử lý UP trong EPC. Gộpchúng lại với nhau thành SAE GW.Cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thống và chứcnăng của nó được ghi trong 3GPP TS 23.401.2.2.2. Thiết bị ngƣời dùng ( UE)UE là thiết bị mà người dùng đầu cuối sử dụng để liên lạc. Thông thường nó lànhững thiết bị cầm tay như điện thoại thông minh hoặc một thẻ dữ liệu như mọingười vẫn đang sử dụng hiện tại trong mạng 2G và 3G. Hoặc nó có thể được nhúngvào, ví dụ một máy tính xách tay. UE cũng có chứa các mođun nhận dạng thuê baotoàn cầu( USIM). Nó là một mođun riêng biệt với phần còn lại của UE, thườngđược gọi là thiết bị đầu cuối (TE). USIM là một ứng dụng được đặt vào một thẻthông minh có thể tháo rời được gọi là thẻ mạch tích hợp toàn cầu ( UICC). USIMđược sử dụng để nhận dạng và xác thực người sử dụng để lấy khóa bảo mật nhằmbảo vệ việc truyền tải trên giao diện vô tuyến.Các chức năng của UE là nền tảng cho các ứng dụng truyền thông, mà có tín hiệuvới mạng để thiết lập, duy trì và loại bỏ các liên kết thông tin người dùng cần. Điềunày bao gồm các chức năng quản lý tính di động như chuyển giao, báo cáo vị trí củathiết bị, và các UE phải thực hiện theo hướng dẫn của mạng. Có lẽ quan trọng nhấtlà UE cung cấp giao diện người sử dụng cho người dùng cuối để các ứng dụng nhưVoIP có thể được sử dụng để thiết lập một cuộc gọi thoại.
  • 45. 24Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải2.2.3. E-UTRAN nodeB (eNodeB)Nút duy nhất trên E-UTRAN là E-UTRAN NodeB ( eNodeB). Đơn giản đặteNB là một trạm gốc vô tuyến kiểm soát tất cả các chức năng vô tuyến liên quantrong phần cố định của hệ thống. Các trạm gốc như eNB thường phân bố trên toànkhu vực phủ sóng của mạng. Mỗi eNB thường cư trú gần các anten vô tuyến hiệntại của chúng.Chức năng của eNB hoạt động như một cầu nối giữa 2 lớp là UE và EPC, nólà điểm cuối của tất cả các giao thức vô tuyến về phía UE, và tiếp nhận dữ liệu giữacác kết nối vô tuyến và các kết nối IP cơ bản tương ứng về phía EPC. Trong vai trònày các EPC thực hiện mã hóa / giải mã các dữ liệu UP, và cũng có nén / giải néntiêu đề IP, tránh việc gửi đi lặp lại giống nhau hoặc dữ liệu liên tiếp trong tiêu đề IP.eNB cũng chịu trách nhiệm về nhiều các chức năng của mặt phẳng điều khiển(CP). eNB chịu trách nhiệm về quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM), tức là kiểm sóatviệc sử dụng giao diện vô tuyến , bao gồm : phân bổ tài nguyên dựa trên yêu cầu,ưu tiên và lập lịch trình lưu lượng theo yêu cầu QoS, và liên tục giám sát tình hìnhsử dụng tài nguyên.Ngoài ra eNodeB còn có vai trò quan trọng trong quản lý tính di động (MM).Điều khiển eNB và đo đạc phân tích mức độ của tín hiệu vô tuyến được thực hiệnbởi UE. Điều này bao gồm trao đổi tín hiệu chuyển giao giữa eNB khác và MME.Khi một UE mới kích hoạt theo yêu cầu của eNB và kết nối vào mạng, eNB cũngchịu trách nhiệm về việc định tuyến khi này nó sẽ đề nghị các MME mà trước đâyđã phục vụ cho UE, hoặc lựa chọn một MME mới nếu một tuyến đường đến cácMME trước đó không có sẵn hoặc thông tin định tuyến vắng mặt.Hình 2.3 cho thấy các kết nối với eNB đã đến xung quanh các nút logic, vàtóm tắt các chức năng chính trong giao diện này. Trong tất cả các kết nối eNB cóthể là trong mối quan hệ một – nhiều hoặc nhiều – nhiều. Các eNB có thể phục vụđồng thời nhiều UE trong vùng phủ sóng của nó nhưng mỗi UE chỉ được kết nối tớimột eNB trong cùng một thời điểm. Các eNB sẽ cần kết nối tới các eNB lân cận vớinó trong khi chuyển giao có thể cần thực hiện.
  • 46. 25Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiCả hai MME và S-GW có thể được gộp lại, có nghĩa là một tập hợp các nútđược phân công để phục vụ cho một tập hợp các eNB. Từ một viễn cảnh eNB đơnnày có nghĩa là nó có thể cần phải kết nối tới nhiều MME và S-GW. Tuy nhiên mỗiUE sẽ được phục vụ bởi chỉ có một MME và S-GW tại một thời điểm và eNB phảiduy trì theo dõi các liên kết này.Sự kết hợp này sẽ không bao giờ thay đổi từ một điểm eNodeB duy nhất, bởivì MME hoặc S-GW chỉ có thể thay đổi khi kết hợp với sự chuyển giao liêneNodeB.Hình 2.3 eNodeB kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính2.2.4. Thực thể quản lý tính di động (MME)Thực thể quản lý tính di động(MME) là thành phần điều khiển chính trong EPC.Thông thường MME sẽ là một máy chủ ở một vị trí an toàn tại các cơ sở của nhàđiều hành. Nó chỉ hoạt động trong các CP, và không tham gia vào con đường củaUP dữ liệu.Ngoài giao diện cuối vào MME trong kiến trúc thể hiện trong hình 2.2, MME còncó một kết nối logic trực tiếp tới UE, và kết nối này được sử dụng như là kênh điều
  • 47. 26Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảikhiển chính giữa UE và mạng. Sau đây là danh sách các chức năng chính của MMEtrong cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thống : Xác thực và bảo mật : khi một UE đăng ký vào mạng lần đầu tiên, MME sẽkhởi tạo sự xác thực, bằng cách thực hiện những điều sau: nó tìm ra danh tínhthường trú của UE, hoăc từ các mạng truy nhập trước đó hoặc chính bản thân UE,yêu cầu từ bộ phục vụ thuê bao thường trú (HSS) trong mạng chủ của UE các điềukhiển chứng thực có chứa các mệnh lệnh chứng thực – trả lời các cặp tham số, gửicác thử thách với UE và so sánh các trả lời nhận được từ UE vào một trong nhữngcái đã nhận từ mạng chủ. Chức năng này là cần thiết để đảm bảo các yêu cầu bảo vệvới UE. Các MME có thể lặp lại chức năng xác thực khi cần thiết hoặc theo chu kỳ.Các chức năng này dùng để bảo vệ các thông tin liên lạc khỏi việc nghe trộm và từsự thay đổi của bên thứ ba tương ứng trái phép. Để bảo vệ sự riêng tư của UE,MME cũng phân bổ cho mỗi UE một mã tạm thời gọi là mã nhận dạng tạm thời duynhất toàn cầu(GUTI), do đó cần phải gửi mã nhận dạng thường trú UE – mã nhậndạng thuê bao di động quốc tế ( IMIS) qua giao diện vô tuyến được giảm thiểu. CácGUTI có thể được cấp trở lại, ví dụ định kỳ để ngăn chặn theo dõi UE. Quản lý tính di động: MME theo dõi vị trí của tất cả các UE trong khu vựccủa mình, khi một UE đăng ký vào mạng lần đầu tiên, MME sẽ tạo ra một lối vàocho UE và tín hiệu với vị trí tới HSS trong mạng chủ của UE. MME yêu cầu tàinguyên thích hợp được thiết lập trong eNodeB, cũng như trong các S-GW mà nólựa chọn cho UE. Các MME sau đó tiếp tục theo dõi vị trí của UE hoặc là dựa trênmức độ của eNB, nếu UE vẫn kết nối, tức là truyền thông đang hoạt động hoặc ởmức độ khu vực theo dõi (TA). MME điều khiển các thiết lập và giải phóng nguồntài nguyên dựa trên những thay đổi chế độ hoạt động của UE. MME cũng tham giavào việc điều khiển tín hiệu chuyển giao của UE trong chế độ hoạt động giữa cáceNB, S-GW hoặc MME. MME tham gia vào mọi thay đổi của eNB vì không cóphần tử điều khiển mạng vô tuyến riêng biệt nên nó đã ẩn hầu hết các sự kiện này.Một UE ở trạng thái rảnh dỗi nó sẽ báo cáo vị trí của nó hoặc là định kỳ, hoặc là khinó chuyển tới một khu vực theo dõi. Nếu dữ liệu nhận được từ bên ngoài cho một
  • 48. 27Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiUE rảnh dỗi, MME sẽ được thông báo, nó sẽ yêu cầu các eNB trong TA đã đượclưu giữ cho UE tới vị trí nhớ của UE. Quản lý hồ sơ thuê bao và dịch vụ kết nối: vào thời điểm một UE đăng kývào mạng, các MME sẽ chịu trách nhiệm lấy hồ sơ đăng ký của nó từ mạng chủ về.Các MME sẽ lưu trữ thông tin này trong suốt thời gian phục vụ UE. Hồ sơ này xácđịnh những gì các kết nối mạng dữ liệu gói được phân bổ tới các mạng ở tập tinđính kèm. Các MME sẽ tự động thiết lập mặc định phần tử mang, cho phép các UEkết nối IP cơ bản. Điều này bao gồm tín hiệu CP với eNB và S-GW. Tại bất kỳ thờiđiểm nào sau này, các MME có thể cần tới được tham gia vào việc thiết lập phần tửmang dành riêng cho các dịch vụ được hưởng lợi xử lý cao hơn. Các MME có thểnhận được các yêu cầu thiết lập một phần tử mang dành riêng, hoặc từ các S-GWnếu yêu cầu bắt nguồn từ khu vực dịch vụ điều hành, hoặc trực tiếp từ UE, nếu UEyêu cầu kết nối cho một dịch vụ mà không được biết đến bởi khu vực dịch vụ điềuhành, và do đó không thể được bắt đầu từ đó .Hình 2.4 cho thấy các kết nối MME đến quanh các nút logic, và tóm tắt cácchức năng chính trong giao diện này. Về nguyên tắc MME có thể được kết nối vớibất kỳ MME khác trong hệ thống, nhưng thường kết nối được giới hạn trong mộtnhà điều hành mạng duy nhất. Các kết nối từ xa giữa các MME có thể được sử dụngkhi một UE đã đi xa, trong khi đi đăng ký với một MME mới sau đó tìm kiếm nhậndạng thường trú mới của UE, sau đó lấy nhận dạng thường trú của UE, mã nhậndạng thuê bao di động quốc tế (IMIS), từ MME truy cập trước đó. Các kết nối giữacác MME với các MME lân cận được sử dụng trong chuyển giao.
  • 49. 28Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 2.4 MME kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chínhKết nối tới một số HSS cũng cần được hỗ trợ, các HSS nằm trong mạng chủ củangười dùng , và một tuyến đường có thể được tìm thấy dựa trên IMIS. Mỗi MMEđược cấu hình để điều khiển một tập hợp các S-GW và eNodeB. Cả hai S-GW vàeNodeB cũng có thể được kết nối tới các MME khác. Các MME có thể phục vụmột số UE cùng một lúc, trong khi mỗi UE sẽ chỉ kết nối tới một MME tại một thờiđiểm.2.2.5. Cổng phục vụ ( S-GW)Trong cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thống, chức năng cao cấp của S-GW làquản lý đường hầm UP và chuyển mạch. S-GW là một phần của hạ tầng mạng nóđược duy trì ở các phòng điều hành trung tâm của mạng.Khi giao diện S5/S8 dựa trên GTP, S-GW sẽ có đường hầm GTP trên tất cảcác giao diện UP của nó. Ánh xạ giữa các luồng dịch vụ IP và đường hầm GTPđược thực hiện trong P-GW, và S-GW không cần được kết nối với PCRF. Toàn bộđiều khiển có liên quan tới các đường hầm GTP, đến từ MME hoặc P-GW. Khi sửdụng giao diện PMIP S5/S8. S-GW sẽ thực hiện việc ánh xạ giữa các dòng dịch vụIP trong các đường hầm S5/S8 và đường hầm GTP trong giao diện S1-U, và sẽ kếtnối tới PCRF để nhận được thông tin ánh xạ.
  • 50. 29Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiS-GW có một vai trò rất nhỏ trong các chức năng điều khiển. Nó chỉ chịutrách nhiệm về nguồn tài nguyên của riêng nó, và nó cấp phát chúng dựa trên cácyêu cầu từ MME, P-GW hoặc PCRF, từ đó mà các hành động được thiết lập , sửađổi hoặc xóa sạch các phần tử mang cho UE. Nếu các lệnh trên được nhận từ P-GWhoặc PCRF thì S-GW cũng sẽ chuyển tiếp các lệnh đó tới MME để nó có thể điềukhiển các đường hầm tới eNodeB. Tương tự, khi MME bắt đầu có yêu cầu thì S-GW sẽ báo hiệu tới một trong hai P-GW hoặc PCRF tùy thuộc vào S5/S8 được dựatrên GTP hoặc PMIP tương ứng. Nếu giao diện S5/S8 được dựa trên PMIP thì dữliệu trong giao diện đó sẽ được các luồng IP trong một đường hầm GRE truyền tớimỗi UE. Khi đó trong giao diện S5/S8 dựa trên GTP mỗi phần tử mang sẽ có đườnghầm của riêng mình. Do đó S-GW hỗ trợ PMIP S5/S8 có trách nhiệm liên kết cácphần tử mang, ví dụ : ánh xạ các luồng IP trong giao diện S5/S8 vào các phần tửmang trong giao diện S1. Chức năng này trong S-GW được gọi là chức năng liênkết phần tử mang và báo cáo sự kiện (BBERF). Bất kể nơi mà tín hiệu phần tửmang bắt đầu, BBERF luôn nhận các thông tin liên kết phần tử mang từ PCRF.Hình 2.5. Các kết nối S-GW tới các nút logic khác và các chức năng chínhTrong khi di chuyển giữa các eNodeB, S-GW hoạt động như nút cuối di động địaphương. MME sẽ lệnh S-GW để chuyển sang đường hầm từ một eNodeB khác.
  • 51. 30Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiMME cũng có thể yêu cầu S-GW cung cấp tài nguyên đường hầm cho dữ liệuchuyển tiếp khi có nhu cầu cần chuyển dữ liệu từ eNodeB nguồn tới eNodeB đíchtrong thời điểm UE có chuyển giao vô tuyến. Các tình huống di chuyển cũng baogồm sự thay đổi từ một S-GW tới một cái khác, và MME sẽ điều khiển sự thay đổinày cho phù hợp bằng cách loại bỏ các đường hầm trong S-GW cũ và thiết lậpchúng trong S-GW mới.Đối với tất cả các luồn dữ liệu thuộc về một UE trong chế độ kết nối thì S-GW sẽ chuyển tiếp dữ liệu giữa eNodeB và P-GW. Tuy nhiên khi một UE ở chế độnhàn rỗi thì các nguồn tài nguyên này trong eNodeB sẽ được giải phóng, các đườngdẫn dữ liệu được kết thúc trong S-GW. Nếu S-GW nhận được gói dữ liệu từ P-GWthì nó sẽ lưu các gói vào bộ đệm và yêu cầu MME bắt đầu nhắn tin tới UE. Tinnhắn sẽ làm cho UE tới chế độ tái kết nối, và khi các đường hầm được tái kết nối thìcác gói tin từ bộ đệm sẽ được gửi về. S-GW sẽ theo dõi dữ liệu trong các đườnghầm và nó cũng có thể thu thập các dữ liệu cần thiết cho việc hạch toán và tính chiphí của người dùng.Trong hình 2.5 cho thấy S-GW được kết nối tới các nút logic khác và danhsách các chức năng chính trong các giao diện này. Tất cả các giao diện được cấuhình theo kiểu một – nhiều từ S-GW được thấy. Một S-GW có thể chỉ phục vụ mộtkhu vực địa lý nhất định với một tập giới hạn các eNodeB, và tương tự có thể cómột tập giới hạn của các MME điều khiển khu vực đó. S-GW có thể kết nối tới bấtkỳ P-GW nào trong toàn bộ mạng lưới, bởi vì P-GW sẽ không thay đổi trong khi dichuyển, trong khi S-GW có thể được định vị lại trong khi UE di chuyển. Với cáckết nối có liên quan tới một UE, S-GW sẽ luôn báo hiệu với chỉ một MME và cácđiểm UP tới một eNodeB tại một thời điểm. Nếu một UE được phép kết nối tớinhiều các PDN thông qua các P-GW khác nhau , thì S-GW cần kết nối tới các thànhphần riêng biệt. Nếu giao diện S5/S8 là dựa trên PMIP thì S-GW sẽ kết nối tới mộtPCRF cho mỗi P-GW riêng được UE sử dụng.Trên hình cũng cho thấy trường hợp chuyển dữ liệu gián tiếp nơi mà dữ liệuUP được chuyển tiếp giữa các eNodeB thông qua các S-GW. Không có tên giao
  • 52. 31Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảidiện cụ thể liên quan đến giao diện giữa các S-GW, vì định dạng chính xác giốngnhư trong giao diện S1-U, và có thể cho rằng các S-GW liên quan chúng đã truyềnthông trực tiếp với cùng một eNodeB. Đây sẽ là trường hợp khi chuyển tiếp dữ liệugián tiếp diễn ra thông qua chỉ một S-GW, tức là cả hai eNodeB có thể được kết nốitới cùng một S-GW.2.2.6. Cổng mạng dữ liệu gói( P-GW)Cổng mạng dữ liệu gói (P-GW, cũng thường được viết tắt là PDN-GW) làtuyến biên giữa EPS và các mạng dữ liệu gói bên ngoài. Nó là nút cuối di động mứccao nhất trong hệ thống, và nó thường hoạt động như là điểm IP của các thiết bị choUE. Nó thực hiện các chức năng chọn lưu lượng và lọc theo yêu cầu bởi các dịch vụđược đề cập. Tương tự như S-GW, các P-GW được duy trì tại các phòng điều hànhtại một vị trí trung tâm.Điển hình là P-GW cấp phát các địa chỉ IP cho UE, và UE sử dụng nó đểgiao tiếp với các máy chủ IP khác trong các mạng bên ngoài. ( ví dụ như Internet ).Nó cũng có thể là PDN bên ngoài mà UE đã được kết nối cấp phát các địa chỉ đó làđể sử dụng bởi các UE, các đường hầm P-GW cho tất cả lưu lượng vào mạng đó.Địa chỉ IP luôn được cấp phát khi UE yêu cầu một kết nối PDN, nó sẽ diễn ra ítnhất là khi UE được gắn vào mạng, và nó có thể sảy ra sau khi có một kết nối PDNmới. Các P-GW thực hiện chức năng giao thức cấu hình máy chủ động (DHCP) khicần, hoặc truy vấn một máy chủ DHCP bên ngoài, và cung cấp địa chỉ cho UE.Ngoài ra tự cấu hình động được hỗ trợ bởi các tiêu chuẩn. Chỉ IPv4, chỉ IPv6 hoặccả hai, các địa chỉ có thể được phân bổ tùy theo nhu cầu. UE có thể báo hiệu rằngnó muốn nhận địa chỉ ngay trong tín hiệu kết nối hoặc nếu nó muốn thực hiện cấuhình địa chỉ sau khi lớp liên kết được kết nối.P-GW bao gồm cả PCEF, có nghĩa là nó thực hiện các chức năng chọn lưulượng và lọc theo yêu cầu bởi các chính sách được thiết lập cho UE và các dịch vụnói đến, nó cũng thu thập các báo cáo thông tin chi phí liên quan.Lưu lượng UP giữa P-GW và các mạng bên ngoài dưới dạng các gói tin IPthuộc về các dòng dịch vụ IP khác nhau. Nếu giao diện S5/S8 hướng tới S-GW là
  • 53. 32Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảidựa trên GTP thì P-GW thực hiện ánh xạ các dòng dữ liệu IP tới các đường hầmGTP, các P-GW thiết lập các phần tử mang cơ bản dựa trên yêu cầu qua PCRFhoặc từ S-GW, mà chuyển tiếp các thông tin từ MME. Nếu giao diện S5/S8 là dựatrên PMIP, P-GW sẽ ánh xạ tất cả các luồng dịch vụ IP từ các mạng bên ngoàithuộc về một UE tới một đường hầm GRE duy nhất, và tất cả các thông tin điềukhiển chỉ được trao đổi với PCRF. P-GW cũng có chức năng giám sát các luồng dữliệu cho mục đích hoạch toán cũng như cho ngăn xen theo luật.P-GW là điểm cuối di động mức cao nhất trong hệ thống. Khi một UE dichuyển từ một S-GW tới một cái khác, các phần tử mang phải được chuyển vào P-GW. P-GW sẽ nhận được chỉ dẫn để chuyển các luồng từ các S-GW mới.Hình 2.6 cho thấy các kết nối P-GW đã đến xung quanh các nút logic, vàdanh sách các chức năng chính trong giao diện này.Hình 2.6 P-GW kết nối tới các node logic khác và các chức năng chínhMỗi P-GW có thể được kết nối tới một hoặc nhiều PCRF, S-GW và mạngbên ngoài. Đối với một UE liên kết với P-GW thì chỉ có duy nhất một S-GW,nhưng có các kết nối tới nhiều các mạng bên ngoài và tương ứng có nhiều cácPCRF có thể cần phải được hỗ trợ, nếu có kết nối tới nhiều các PDN được hỗ trợthông qua một P-GW.
  • 54. 33Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải2.2.7. Chức năng chính sách và tính cƣớc tài nguyên ( PCRF)Chức năng chính sách và tính cước tài nguyên(PCRF) là phần tử mạng chịutrách nhiệm về chính sách và điều khiển tính cước ( PCC). Nó tạo ra các quyết địnhvề cách xử lý các dịch vụ về QoS, và cung cấp thông tin cho PCEF được đặt trongP-GW, và nếu được áp dụng cho cả BBERF được đặt trong S-GW, để cho việc thiếtlập các phần tử mang thích hợp và việc lập chính sách. PCRF là một máy chủ vàthường được đặt với các phần tử CN khác tại các trung tâm điều hành chuyển mạch.Hình 2.7 PCRF kết nối tới các nút logic khác & các chức năng chínhCác thông tin PCRF cung cấp cho PCEF được gọi là các quy tắc PCC. PCRFsẽ gửi các quy tắc PCC bất cứ khi nào một phần tử mang mới được thiết lập. Thiếtlập phần tử mang là cần thiết, ví dụ khi UE bước đầu được gắn vào mạng và phần tửmang mặc định sẽ được thiết lập, và sau đó khi có một hoặc nhiều các phần tử mangdành riêng được thiết lập. PCRF có khả năng cung cấp các quy tắc PCC dựa trênyêu cầu, hoặc từ P-GW và cũng như S-GW trong tường hợp PMIP, giống như trongtrường hợp kết nối, và cũng dựa trên yêu cầu từ chức năng ứng dụng(AF) nằm trongcác dịch vụ tên miền. Ví dụ, với IMS và AF sẽ thúc đẩy dịch vụ QoS thông tin tớiPCRF, từ đó tạo ra một quyết định PCC và nó sẽ đẩy các quy tắc PCC đến P-GW,
  • 55. 34Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảivà mang thông tin ánh xạ tới S-GW trong trường hợp S5/S8 là PMIP. Các phần tửmang EPC sau đó sẽ được thiét lập dựa trên những điều đó.Các kết nối giữa PCRF và các nút khác được thể hiện như trong hình 2.7,mỗi PCRF có thể được kết nối với một hoặc nhiều AF, P-GW và S-GW. Chỉ có mộtPCRF liên kết với mỗi kết nối PDN đó là một UE duy nhất đã có.2.2.8. Máy chủ thuê bao thƣờng trú (HSS)Máy chủ thuê bao thường trú (HSS) là kho dữ liệu thuê bao cho tất cả dữ liệungười dùng thường xuyên. Nó cũng ghi lại vị trí của người sử dụng ở mức độ củanút điều khiển mạng tạm trú, chẳng hạn như MME. Nó là một máy chủ cơ sở dữliệu và được duy trì tại các phòng trung tâm của nhà điều hành.HSS lưu trữ bản gốc của hồ sơ thuê bao, trong đó chứa các thông tin về cácdịch vụ được áp dụng đối với người sử dụng, bao gồm thông tin về các kết nối PDNđược cho phép, và liệu có chuyển tới một mạng tạm trú riêng được hay không. HSScũng lưu những nhận dạng của các P-GW được sử dụng. Khóa thường trực được sửdụng để tính toán xác thực và được gửi tới mạng tạm trú để xác thực người dùng vàcác khóa phát sinh tiếp sau để mã hóa và bảo vệ tính toàn vẹn là được lưu trữ tại cáctrung tâm xác thực(AUC), thường là một phần của HSS. Trong tất cả các tín hiệuliên quan tới các chức năng này thì HSS phải tương tác với MME. Các HSS sẽ cầnphải có khả năng kết nối với mọi MME trong toàn bộ hệ mạng lưới, nơi mà các UEcủa nó được phép di chuyển. Đối với mỗi UE, các hồ sơ HSS sẽ chỉ tới một MMEphục vụ tại một thời điểm, và ngay sau đó là báo cáo về một MME mới mà nó phụcvụ cho UE, HSS sẽ hủy bỏ vị trí của MME trước.2.3 Các giao diện và giao thức trong cấu hình kiến trúc cơ bản của hệ thốngHình 2.8 cho thấy các giao thức CP liên quan tới kết nối của UE yới mộtPDN. Các giao diện từ một MME được thể hiện bởi hai phần, phần trên hàng đầu làcác giao thức hướng tới E-UTRAN và UE, và phần dưới hiện thị các giao thứchướng tới các cổng. Các giao thức hiển thị trong nền trắng được phát triển bởi3GPP, trong khi các giao thức trong nền xám được phát triển trong IETF, và đại
  • 56. 35Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảidiện cho các công nghệ mạng tiểu chuẩn được sử dụng cho truyền tải trong EPS.3GPP chỉ xác định những cách cụ thể mà các giao thức này được sử dụng.Lớp trên cùng trong CP là các lớp không truy cập (NAS), bao gồm có haigiao thức riêng biệt được thực hiện truyền tải tín hiệu trực tiếp giữa UE mà MME.Các giao thức lớp NAS là : Quản lý tính di động EPS ( EMM):Hình 2.8 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển trong EPSCác giao thức MME có trách nhiệm về điều khiển tính di động của UE tronghệ thống. Nó bao gồm các chức năng kết nối vào và tách ra từ mạng, và thực hiệnviệc cập nhật vị trí. Điều này được gọi là cập nhật khu vực theo dõi (TAU), và nódiễn ra trong chế độ nhàn dỗi. Chú ý rằng các chuyển giao trong chế độ kết nối
  • 57. 36Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảiđược xử lý bởi các giao thức lớp thấp hơn, nhưng các lớp EMM không bao gồm cácchức năng tái kích hoạt các UE từ chế độ nhàn rỗi. Quản lý phiên EPS (ESM): Giao thức này có thể được sử dụng để điềukhiển việc quản lý phần tử mang giữa UE và MME, và nó được sử dụng bổ sungcho E-UTRAN trong việc quản lý phần tử mang. Lưu ý rằng sẽ không sử dụng cácthủ tục ESM nếu tình trạng của các phần tử mang là đã có sẵn trong mạng lưới vàquy trình E-UTRAN có thể chạy ngay lập tức. Điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) : Giao thức này nhằm kiểm soátviệc sử dụng nguồn tài nguyên vô tuyến. Nó quản lý báo hiệu của UE và các kết nốidữ liệu, và nó cũng bao gồm các chức năng chuyển giao. Giao thức hội tụ dữ liệu gói ( PDCP) : Các chức năng chính của PDCP lànén tiêu đề IP (UP), mã hóa và bảo vệ sự toàn vẹn ( chỉ với CP). Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) : Giao thức RLC có trách nhiệm phânđoạn và ghép nối các PDCP-PDU để truyền cho giao diện vô tuyến. Nó cũng thựchiện việc sửa lỗi với phương pháp yêu cầu truyền lại tự động (ARQ). Điều khiển truy nhập môi trƣờng (MAC) : Lớp MAC có trách nhiệm lậpkế hoạch dữ liệu theo các ưu tiên và ghép kênh dữ liệu tới các khối truyền tải ở lớp1. Lớp MAC cũng cung cấp việc sửa lỗi với HARQ. Lớp vật lý (PHY) : Đây là lớp 1 của giao diện vô tuyến LTE-UU nó có cácchức năng giống như của DS-CDMA. Trong EPC có hai giao thức khác cho giao diện S5/S8. Các giao thức sau cóliên quan khi GTP được sử dụng trong S5/S8 : Mặt phẳng điều khiển giao thức đƣờng hầm GPRS ( GTP-C) : Nó quảnlý các kết nối UP trong EPC. Nó bao gồm báo hiệu QoS và các thông số khác. NếuGTP được sử dụng trong giao diện S5/S8 thì nó còn quản lý các đường hầm GTP-U. GTP-C cũng thực hiện các chức năng quản lý di động trong EPC. Như việc khicác đường hầm GTP-U của một UE cần phải được chuyển từ một nút tới một nútkhác.
  • 58. 37Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Truyền tải UDP-IP : giao thức dữ liệu đơn vị ( UDP) và IP được sử dụngnhư là truyền tải IP căn bản và tiêu chuẩn. UDP được sử dụng thay vì giao thức điềukhiển truyền dẫn (TCP) bởi vì các lớp cao hơn đã được cung cấp sự truyền tải tincậy với cơ chế khắc phục lỗi và truyền lại. Các gói tin IP trong EPC có thể đượcvận chuyển trên một loạt các công nghệ ở lớp 1 và lớp 2. Các giao thức sau đƣợc sử dụng khi S5/S8 dựa trên PMIP: IP di động ủy nhiệm (PMIP) : PMIP là giao thức khác cho giao diện S5/S8.nó giữ việc quản lý tính di động, nhưng không bao gồm các chức năng như quản lýphần tử mang. Tất cả các lưu lượng thuộc về một kết nối của UE với một PDNriêng là được xử lý như nhau. IP : PMIP chạy trực tiếp trên IP, và nó được sử dụng như là truyền tải IP tiêuchuẩn. Hình 2.9 minh họa cấu trúc giao thức UP cho UE kết nối với P-GW. UPđược thể hiện như trong hình 2.9 bao gồm các lớp của người dùng IP cuối, tức làcác giao thức thành hình thành nên lớp 2 và được sử dụng để vận chuyển các gói tinIP đến người sử dụng cuối. Cấu trúc giao thức là tương tự với CP. Điều này ấn địnhmột thực tế là toàn bộ hệ thống được thiết kế để vận chuyển dữ liệu gói chung, vàcả hai tín hiệu CP và dữ liệu UP cuối cùng đều là dữ liệu gói. Chỉ có kích thướckhác nhau.Hình 2.9 ngăn xếp giao thức mặt phẳng người dùng trong EPCHầu hết các giao thức được đưa ra đã được nêu ở trên, ngoại trừ hai điều sauđược lựa chọn trong bộ giao thức của giao diện S5/S8:
  • 59. 38Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Mặt phẳng ngƣời dùng giao thức đƣờng hầm GPRS ( GTP-U) : GTP-Uđược sử dụng khi S5/S8 là dựa trên GTP. Dạng thức của GTP-U đó là đường hầmGTP-U được dùng để gửi các gói tin của người dùng IP cuối về một mang chuyểnEPS. Nó được sử dụng trong giao diện S1-U và sử dụng trong S5/S8 nếu CP sửdụng GTP-C. Đóng gói định tuyến chung ( GRE) : GRE sử dụng giao diện S5/S8 kết hợpvới PMIP. Dạng thức của GRE là một IP trong đường hầm IP để vận chuyển tất cảcác dữ liệu thuộc về một kết nối của UE tới một PDN cụ thể. GRE là chạy trực tiếptrên IP và UDP là không sử dụng.Hình 2.10 minh họa cấu trúc giao thức giao diện X2, mà tương tự như củagiao diện S1. Chỉ có giao thức ứng dụng CP là khác nhau.Hình 2.10 Các ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng ngƣờidùng cho giao diện X2Giao diện X2 được sử dụng trong khi di chuyển giữa các eNodeB, và X2APbao gồm các chức năng cho sự chuẩn bị chuyển giao và duy trì tòan bộ sự liên hệgiữa các eNodeB lân cận. UP trong giao diện X2 được sử dụng cho chuyển tiếp dữliệu tạm thời trong quá trình chuyển giao, khi các giao diện vô tuyến đã được ngắtkết nối ở phía nguồn và chưa kết nối lại ở phía đích. Chuyển tiếp dữ liệu là được
  • 60. 39Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảithực hiện cho các dữ liệu hướng xuống, khi các dữ liệu hướng lên có thể được điềuchỉnh hiệu quả bởi UE.Bảng 2.5 Tóm tắt các giao thức và giao diện trong cấu hình kiến trúc hệ thống cơbản.Giao diện Giao thức Đặc tả kỹ thuậtLTE-Uu CP:RRC/PDCP/RLC/MAC/PHYUP: PDCP/RLC/MAC/PHY36.300 [6]X2 CP: X2AP/SCTP/IPUP: GTP-U/UDP/IP36.423 [7]29.274 [8]S1-MME S1AP/SCTP/UDP/IP 36.413 [9]S1-U GTP-U/UDP/IP 29.274 [8]S10 GTP-C/UDP/IP 29.274 [8]S11 GTP-C/UDP/IP 29.274 [8]S5/S8 (GTP) GTP/UDP/IP 29.274 [8]S5/S8 (PMIP) CP: PMIP/IPUP: GRE/IP29.275 [10]SGi IP (also Diameter & Radius) 29.061 [11]S6a Diameter/SCTP/IP 29.272 [12]Gx Diameter/SCTP/IP 29.212 [13]Gxc Diameter/SCTP/IP 29.212 [13]Rx Diameter/SCTP/IP 29.214 [14]UE-MME EMM, ESM 24.301 [15]2.4 QoS và kiến trúc dịch vụ mang chuyểnCác ứng dụng như void IP, duyệt WEB, thoại video và tạo luồng video(video treaming) có nhu cầu QoS đặc biệt. Do đó một đặc điểm quan trọng của bấtkỳ mạng toàn gói nào là cung cấp một cơ chế QoS cho phép phân biệt các dòng góitin dựa trên nhu cầu QoS. Trong EPS, dòng QoS được gọi là mang chuyển EPSđược thiết lập giữa UE và P-GW.
  • 61. 40Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 2.11 Kiến trúc dịch vụ mang truyền EPSMột phần tử mang vô tuyến vận chuyển các gói tin của một mang chuyển EPSgiữa một UE và một eNB. Mỗi dòng IP ( ví dụ void IP ) được kết hợp với một mangchuyển EPS khác nhau và các mạng có thể ưu tiên lưu lượng cho phù hợp. Khi nhậnmột gói tin IP từ internet , P-GW thực hiện phân loại gói dựa trên các thông số nhấtđịnh đã biết và gửi nó một mang chuyển EPS thích hợp. Căn cứ vào mang chuyểnEPS , eNB ánh xạ các gói tin tới phần tử mang vô tuyến có QoS thích hợp. Có mộtsự ánh xạ một – một giữa một mang chuyển EPS và một phần tử mang vô tuyến.2.5. Giao thức trạng thái và chuyển tiếp trạng tháiTrong hệ thống LTE , điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) có 2 chế độ làchế độ RRC rảnh dỗi và chế độ RRC kết nối được mô tả như trong hình 2.12. MộtUE chuyển từ trạng thái RRC rảnh dỗi tới trạng thái RRC kết nối khi một kết nốiRRC được thiết lập thành công. Một UE có thể chuyển từ trạng thái RRC kết nối tớitrạng thái RRC rảnh dỗi bằng cách giải phóng kết nối RRC. ở trạng thái RRC rảnhdỗi , UE có thể nhận các dữ liệu phát quảng bá / phát đa điểm , giám sát một kênhtìm gọi để phát hiện các cuộc gọi đến, thực hiện các phép đo ô lân cận, lựa chọn /lựa chọn lại ô và thu được các thông tin về hệ thống. Hơn nữa, trong trạng thái RRCrảnh dỗi, mỗi UE có chu kỳ DRX ( thu không liên tục) riêng có thể được cấu hình
  • 62. 41Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảibởi các lớp phía trên để cho phép tiết kiệm điện năng cho UE. Ngoài ra , tính diđộng được điều khiển bởi UE ở trong trạng thái RRC rảnh rỗi.Hình 2.12. Trạng thái của UE và chuyển tiếp trạng tháiTrong chế độ RRC kết nối, việc truyền dữ liệu đơn hướng tới / từ UE vàtruyền dữ liệu phát quảng bá/đa điểm tới UE có thể diễn ra. Tại các lớp thấp hơn,UE có thể được cấu hình với một UE cụ thể DRX / DTX ( truyền dẫn gián đoạn ).Hơn nữa, các kênh điều khiển giám sát UE được liên kết với kênh dữ liệu dùngchung để xác định dữ liệu và lập biểu cho nó, cung cấp kênh thông tin phản hồi vềchất lượng, thực hiện các phép đo ô lân cận, báo cáo đo đạc và thu nhận các thôngtin hệ thống. Khác với trạng thái RRC rảnh dỗi tính di động được điều khiển bởimạng ở trạng thái này.2.6. Hỗ trợ tính di động liên tụcMột đặc điểm quan trọng của một hệ thống không dây di động như LTE làhỗ trợ tính di động liên tục giữa các eNB và giữa các MME/GW. Chuyển giaonhanh chóng và liên tục (HO) là đặc biệt quan trọng với các dịch vụ nhạy cảm vớitrễ như VoIP. Việc chuyển giao sảy ra thường xuyên hơn giữa các eNB hơn là giữacác mạng lõi bởi vì khu vực được bao phủ bởi MME/GW phục vụ một số lượng lớncác eNB và thường lớn hơn nhiều so với các khu vực được bao phủ bởi một eNBđơn. Tín hiệu trên giao diện X2 giữa các eNB được sử dụng để chuẩn bị chuyểngiao. S-GW hoạt động như nút cuối cho cho chuyển giao giữa các eNB.Trong hệ thống LTE, mạng dựa vào UE để phát hiện các ô lân cận để chuyểngiao và do đó không có thông tin ô lân cận nào là tín hiệu từ mạng. Đối với tìmkiếm và đo đạc tần số giữa các ô lân cận, chỉ có các tần số sóng mang là cần đượcchỉ ra. Một ví dụ về chuyển giao hoạt động trong trạng thái RRC kết nối được thể
  • 63. 42Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảihiện trong hình 2.13, nơi một UE di chuyển từ vùng phủ sóng của eNB nguồn(eNB1) vào vùng phủ sóng của eNB đích (eNB2). Việc chuyển giao trong trạngthái RRC kết nối được mạng điều khiển và được hỗ trợ bởi các UE. UE gửi một báocáo về đo lường vô tuyến tới nguồn eNB1 và chỉ ra rằng chất lượng tín hiệu vàoeNB2 là tốt hơn so với eNB1. Khi chuẩn bị chuyển giao, nguồn eNB1 sẽ gửi cácthông tin ghép nối và hoàn cảnh của UE tới eNB2 đích ( HO yêu cầu ) vào giao diệnX2. Đích eNB2 có thể thực hiện điều khiển nhập vào phụ thuộc vào các thông tinQoS mang EPS đã nhận. eNB đích sẽ cấu hình tài nguyên cần thiết theo thông tinQoS đã nhận và dự trữ một C-RNTI ( nhận dạng tạm thời ô mạng vô tuyến ) và tùychọn mở đầu một RACH. C-RNTI cung cấp một sự nhật biết UE duy nhất ở cấp độô nhận diện kết nối RRC. Khi eNB2 phát tín hiệu tới eNB1 báo rằng nó đã sẵn sàngthực hiện chuyển giao thông qua bản tin phản hồi HO, eNB1 lệnh cho UE (lệnhHO) thay đổi phần tử mang vô tuyến tới eNB2. UE nhận lệnh HO với các thông sốcần thiết và được điều khiển bởi các eNB nguồn để thực hiện các lệnh HO. UEkhông cần trễ khi thực hiện chuyển giao với việc cung cấp các phản hồiHARQ/ARQ tới eNB nguồn.Sau khi nhận lệnh HO, UE thực hiện đồng bộ với eNB đích và truy nhập ôđích thông qua kênh truy nhập ngẫu nhiên ( RACH) sau một thủ tục tranh chấp-tựdo nếu một phần mở đầu RACH dành riêng được phân bổ trong các lệnh HO hoặcsau một thủ tục tranh chấp – cơ bản nếu không có phần mở đầu giành riêng nàođược cấp phát. Mạng sẽ trả lời với việc cấp phát tài nguyên đường lên và sự địnhthời trước được đặt vào bởi UE. Khi UE đã truy nhập thành công vào ô đích, UEgửi bản tin xác nhận HO (C-RNTI) cùng với báo cáo tình trạng bộ đệm đường lêncho biết thủ tục chuyển giao đã hoàn thành với UE. Sau khi nhận bản tin xác nhậnHO, eNB đích gửi một thông điệp chuyển đổi đường dẫn tới MME để thông báorằng UE đã thay đổi ô. MME gửi một thông điệp cập nhật mặt phẳng người dùngtới S-GW. S-GW sẽ chuyển đường dẫn dữ liệu đường xuống tới eNB đích và sẽ gửimột hoặc nhiều gói “ dấu hiệu kết thúc” trên đường dẫn cũ tới eNB nguồn và sauđó giải phóng mọi tài nguyên mặt phẳng người dùng / TNL với eNB nguồn. Sau đó
  • 64. 43Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiS-GW gửi một thông báo hồi đáp cập nhật mặt phẳng người dùng tới MME. Sau đóMME xác nhận thông báo chuyển đổi đường dẫn từ eNB đích với thông báo phảnhồi chuyển đổi đường dẫn. Sau khi thông báo phản hồi chuyển đổi đường dẫn đượcnhận từ MME, eNB đích thông báo thành công HO tới eNB nguồn bằng cách gửithông báo giải phóng tài nguyên tới eNB nguồn và kích hoạt giải phóng tài nguyên.Nhận được thông báo giải phóng tài nguyên, eNB nguồn có thể giải phóng tàinguyên vô tuyến và tài nguyên liên quan tới mặt phẳng điều khiển được kết hợp vớihoàn cảnh của UE.Hình 2.13. Hoạt động chuyển giaoTrong khi chuẩn bị chuyển giao thì các đường hầm mặt phẳng người dùng cóthể được thiết lập giữa eNB nguồn và eNB đích. Một đường hầm được thiết lập đểtruyền dữ liệu hướng lên và một cái khác để truyền dữ liệu hướng xuống cho mỗimang chuyển EPS mà dữ liệu chuyển tiếp được đặt vào. Trong khi thực hiện chuyểngiao, dữ liệu người dùng có thể được chuyển từ eNB nguồn tới eNB đích.
  • 65. 44Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 2.14. Khu vực theo dõi cập nhật cho UE ở trạng thái RRC rảnh rỗiĐối với việc quản lý tính di động trong trạng thái RRC rảnh dỗi, khái niệmkhu vực theo dõi (TA) được đưa ra. Một khu vực theo dõi thường bao gồm nhiềueNB như được miêu tả trong hình 2.14. Nhận dạng khu vực theo dõi (TAI) cho biếtthông tin mà một eNB thuộc về TA và được phát quảng bá như là một phần của hệthống thông tin. Một UE có thể phát hiện được sự thay đổi của khu vực theo dõi khinó nhận được một TAI khác so với trong ô hiện tại. Các UE cập nhật MME cùngvới thông tin TA mới của nó khi nó di chuyển qua TA khác. Khi P-GW nhận dữliệu của một UE, nó lưu các gói vào bộ đệm và hỏi MME về vị trí của UE. Sau đóMME sẽ nhắn tin tới UE trong hầu hết các TA hiện tại của nó. Một UE có thể đượcđăng ký đồng thời ở nhiều TA. Điều này cho phép tiết kiệm năng lượng cho các UEtrong điều kiện cơ động cao bởi vì nó không cần liên tục cập nhật vị trí của nó vớicác MME. Tính năng này cũng giảm thiểu tải trên biên của TA.2.7. Kiến trúc hệ thống phát quảng bá đa điểmTrong hệ thống LTE, MBMS sử dụng hoặc truyền đơn ô hoặc truyền đa ô.Trong truyền đơn ô, MBMS chỉ được truyền trong phạm vi một ô cụ thể và do đó
  • 66. 45Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảitruyền dẫn MBMS từ nhiều ô là không được hỗ trợ. Truyền dẫn MBMS đơn ôđược thực hiện trên DL-SCH và do đó sử dụng kiến trúc mạng giống như lưu lượngtruyền đơn hướng. Các MTCH và MCCH được ánh xạ vào DL-SCH cho truyềndẫn điểm-đa điểm và sự lập biểu được thực hiện bởi các eNB. Các UE có thể đượccấp phát kênh phản hồi đường lên dành riêng giống với người dùng trong truyềnđơn hướng, nó cho phép HARQ ACK/NACK và phản hồi CQI.Việc truyền lại HARQ được thực hiện bằng cách sử dụng một nhóm ( dịchvụ cụ thể ) RNTI ( nhận dạng tạm thời mạng vô tuyến ) kết hợp với truyền MTCHgốc. Tất cả các UE nhận được MBMS có thể nhận được truyền lại và kết hợp vớibản gốc được truyền đi ở cấp HARQ. Các UE được cấp phát một kênh thông tinphản hồi dành riêng cho đường lên khi đang ở trong trạng thái RRC kết nối. Đểtránh việc truyền MBMS không cần thiết trên MTCH trong một ô mà không cóngười sử dụng MBMS, mạng có thể phát hiện sự có mặt của người sử dụng quantâm tới dịch vụ MBMS bởi sự hỏi vòng hoặc thông qua sự yêu cầu dịch vụ từ UE.Việc truyền phát đa ô giúp phát triển các dịch vụ truyền thông đa phương tiện(eMBMS) được thực hiện bằng cách truyền sóng giống nhau cùng một lúc từ nhiềuô mạng. Trong trường hợp này, MTCH và MCCH được ánh xạ vào MCH chotruyền điểm – đa điểm. Hình thức truyền đa ô này được gọi là mạng đơn tần số phátquảng bá đa điểm (MBSFN). Truyền một MBSFN từ nhiều ô trong một khu vựcMBSFN được xem như là truyền đơn lẻ của UE. Một khu vực MBSFN bao gồmmột nhóm các ô trong một khu vực MBSFN đồng bộ của một mạng được phối hợpđể truyền MBSFN. Một khu vực MBSFN đồng bộ được định nghĩa là một khu vựccủa mạng trong đó tất cả các eNB đều có thể được đồng bộ và thực hiện truyềnMBSFN. Một khu vực dịch vụ MBMS có thể gồm nhiều khu vực MBSFN. Một ôtrong một khu vực đồng bộ MBSFN có thể hình thành một phần của nhiều SFN mỗikhu vực được đặc trưng bởi nội dung khác nhau và tập hợp các ô mạng tham gia.Một ví dụ về khu vực dịch vụ MBMS gồm 2 khu vực MBSFN , khu vực A và khuvực B được mô tả như hình 2.15
  • 67. 46Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 2.15. Khu vực dịch vụ eMBMS và các khu vực MBSFNKhu vực MBSFNA bao gồm các ô từ A1 tới A5 , ô AB1 và AB2. Khu vựcMBSFNB bao gồm các ô từ B1 tới B5, ô AB1 và AB2. Các ô AB1 và AB2 là mộtphần của cả 2 khu vực MBSFN A và B. Ô B5 là một phần của khu vực B nhưngkhông góp phần vào truyền MBSFN. Một ô được gọi là ô khu vực dành riêngMBSFN. Ô khu vực dành riêng MBSFN có thể được phép truyền tải các dịch vụkhác nguồn tài nguyên phân bố cho các MBSFN nhưng với khả năng hạn chế. Khuvực đồng bộ MBSFN, khu vực MBSFN và các ô dành riêng có thể được cấu hìnhbán tĩnh bởi O & M.Kiến trúc MBMS cho truyền dẫn đa ô được mô tả trong hình 2.16. phần tửphối hợp phát đa điểm đa ô ( MCE) là một phần tử logic, có nghĩa là nó cũng có thểlà một phần của một bộ phận của mạng như eNB. MCE thực hiện các chức năngnhư phân bổ nguồn tài nguyên vô tuyến được sử dụng bởi tất cả các eNB trong khuvực MBSFN cũng như xác định cấu hình vô tuyến bao gồm sơ đồ điều chế và mã
  • 68. 47Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảihóa. Các MBMS GW cũng là một phần tử logic mà chức năng chính là gửi / phátquảng bá các gói MBMS với giao thức SYNC tới mỗi eNB truyền dịch vụ. MBMSGW chủ lớp DPCP của mặt phẳng người dùng và phát đa điểm sử dụng IP cho việcchuyển tiếp dữ liệu người dùng MBMS tới eNB.Hình 2.16 Kiến trúc logic eMBMSCác eNB được kết nối với eMBMS GW thông qua một giao diện mặt phẳngngười dùng thuần túy M1. M1 là một giao diện mặt phẳng người dùng thuần túy, nókhông có phần ứng dụng mặt phẳng điều khiển được định nghĩa cho giao diện này.Hai giao diện mặt phẳng điều khiển M2 và M3 được xác định. Phần ứng dụng trêngiao diện M2 vận chuyển dữ liệu cấu hình vô tuyến cho các eNB có chế độ truyềndẫn đa ô. Phần ứng dụng trên giao diện M3 giữa MBMS GW và MCE thực hiệnviệc điều khiển phiên MBMS truyền tín hiệu lên cấp độ mang chuyển EPS trong đóbao gồm các thủ tục như bắt đầu phiên và dừng lại.Một yêu cầu quan trọng đối với truyền tải các dịch vụ MBMS đa ô là việc đồngbộ nội dung MBMS để cho phép hoạt động MBSFN. Kiến trúc mặt phẳng ngườidùng eMBMS cho đồng bộ nội dung được thể hiện như trong hình 2.17.
  • 69. 48Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 2.17 Kiến trúc mặt phẳng ngƣời dùng eMBMS cho đồng bộ nội dungLớp giao thức SYNC được định nghĩa dựa trên lớp mạng vận chuyển (TNL)để hỗ trợ cơ chế đồng bộ hóa nội dung. Giao thức SYNC mang thông tin bổ sungcho phép các eNB xác định thời điểm cho truyền khung vô tuyến cũng như pháthiện mất gói. Các eNB tham gia truyền MBMS đa ô được yêu cầu phải tuân theo cơchế đồng bộ hóa nội dung. Các eNB chỉ truyền theo dịch vụ đơn ô thì không bắtbuộc phải tuân theo các yêu cầu thời gian nghiêm ngặt được chỉ định bởi giao thứcSYNC. Trong trường hợp PDCP được sử dụng để nén tiêu đề, nó nằm trongeMBMS GW.Các UE thu được MTCH truyền và tham gia vào ít nhất một kế hoạch phảnhồi MBMS cần phải được đặt trong một trạng thái RRC kết nối. Mặt khác, các UEnhận MTCH truyền mà không tham gia vào một cơ chế phản hồi MBMS có thể ởmột trong hai chế độ RRC rảnh dỗi hoặc RRC kết nối. Để nhận được truyền đơn ôcủa MTCH, một UE có thể cần phải ở chế độ RRC kết nối. Tín hiệu mà kích hoạtUE chuyển sang chế độ RRC kết nối chỉ dành cho mục đích thu nhận đơn ô đượcmang trên MCCH.Kết luận chƣơng:Chương 2 đã khái quát được cấu trúc mạng 4G LTE. Mạng LTE có ưuđiểm vượt trội so với 3G về tốc độ, thời gian trễ nhỏ, hiệu suất sử dụng phổ caocùng với việc sử dụng băng thông linh hoạt, cấu trúc đơn giản nên giá thànhgiảm. Chúng ta đã làm rõ cấu trúc hệ thống LTE như: UE, cổng mạng dữ liệu gói
  • 70. 49Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiP-GW, thực thể quản lý MME hay eNode B, Máy chủ thường trú HSS là các chứcnăng chính của hệ thống LTE, cũng như các giao diện trong mạng như giao diệnSGi, S10 hay S11.... Đặc biệt còn có kiến trúc quảng bá đa điểm. Tiếp theo chúngta sẽ tìm hiểu về lớp vật lý trong LTE trong Chương 3.
  • 71. 50Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiCHƢƠNG 3 - LỚP VẬT LÝ LTEChương 2 ta đã nghiên cứu tổng quan về công nghệ LTE và nhận thấy lớpvật lý rất là quan trọng liên quan đến thủ tục truy nhập trong LTE. Nên trongchương 3 ta tiếp tục nghiên cứu kỹ hơn về lớp vật lý.3.1. Các kênh truyền tải và ánh xạ của chúng tới các kênh vật lýBởi bản chất của việc thiết kế, LTE chỉ chứa các kênh truyền tải chung, kênhtruyền tải dành riêng ( kênh dành riêng : DCH , như trong WCDMA ) là không tồntại. Các kênh truyền tải là giao diện giữa lớp điều khiển truy nhập môi trường(MAC) và lớp vật lý. Mỗi kênh truyền tải được đặc trưng bởi sự xử lý của lớp vật lýliên quan, được áp dụng cho các kênh vật lý tương ứng và sử dụng để mang cáckênh truyền tải. Lớp vật lý cần có khả năng cung cấp nguồn tài nguyên động đểphân phối đều cho các tốc độ dữ liệu khác nhau và với việc phân chia tài nguyêngiữa những người sử dụng khác nhau. Phần này trình bày các kênh truyền tải và sựánh xạ của chúng vào các kênh vật lý. Kênh quảng bá (BCH): Là một kênh phát quảng bá đường xuống được sửdụng để phát quảng bá các thông số hệ thống cần thiết để cho phép các thiết bị truycập vào hệ thống ( và để xác định nhà điều hành ). Các thông số này bao gồm, vídụ, các thông số liên quan đến truy nhập ngẫu nhiên mà nó thông báo cho thiết bị vềcác thành phần tài nguyên được dành riêng cho hoạt động truy cập ngẫu nhiên. Kênh chia sẻ đƣờng xuống (DL-SCH) : Mang dữ liệu người dùng cho cáckết nối điểm – điểm theo hướng đường xuống. Tất cả các thông tin ( hoặc là dữ liệungười sử dụng hoặc là thông tin điều khiển lớp cao hơn ) dành cho duy nhất mộtngười sử dụng hoặc UE được truyền đi trên DL-SCH, giả sử UE đã ở trạng tháiRRC kết nối. Tuy nhiên, vai trò của BCH chủ yếu là thông báo cho các thiết bị vềlịch trình thông tin của hệ thống, điều khiển thông tin cho nhiều thiết bị được thựchiện trên DL-SCH . Trong trường hợp dữ liệu trên DL-SCH được dành cho chỉ mộtUE duy nhất, thì thích ứng liên kết động và truyền lại lớp vật lý có thể được sửdụng.
  • 72. 51Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Kênh nhắn tin (PCH) : Được sử dụng để mang các thông tin bằng tin nhắncho các thiết bị theo hướng đường xuống để chuyển các thiết bị từ trạng thái RRCrảnh dỗi tới trạng thái RRC kết nối. Kênh phát đa điểm (MCH) : Được sử dụng để truyền nội dung của cácdịch vụ phát đa điểm tới UE theo hướng đường xuống. Kênh chia sẻ đƣờng lên (uplink-SCH) : Mang dữ liệu của người dùng cũngnhư thông tin điều khiển xuất phát từ thiết bị theo hướng đường lên ở trạng tháiRRC kết nối. Tương tự như DL-SCH, thích ứng liên kết động và truyền lại là sẵncó. Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH) : Được sử dụng trong đường lên để trảlời các thông điệp tin nhắn hoặc để bắt đầu chuyển từ RRC rảnh dỗi tới trạng tháiRRC kết nối theo nhu cầu truyền dữ liệu của UE. Không có dữ liệu lớp cao hơnhoặc dữ liệu người dùng được truyền trên RACH ( điều này có thể được thực hiệnvới WCDMA), nhưng nó chỉ được sử dụng nơi cho phép truyền tải uplink-SCH.rong hướng đường lên uplink-SCH được mang bởi kênh chia sẻ hướng lên vậtlý(PUSCH). Tương ứng, RACH được mang bởi kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý(PRACH). Tồn tại kênh vật lý bổ sung nhưng nó chỉ được sử dụng để truyền thôngtin điều khiển lớp vật lý. Kênh truyền tải hướng lên ánh xạ tới các kênh vật lý đượcminh họa như trong hình 3.1Hình 3.1 Ánh xạ của các kênh truyền tải hướng lên tới các kênh vật lýTrong hướng đường xuống, PCH được ánh xạ tới kênh chia sẻ đường xuống vật lý(PDSCH).
  • 73. 52Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 3.2 Ánh xạ các kênh truyền tải hướng xuống tới các kênh vật lýBCH được ánh xạ tới kênh quảng bá vật lý (PBCH). DL-SCH được ánh xạtới PDSCH và MCH được ánh xạ tới kênh phát đa điểm vật lý, được thể hiện nhưtrong hình 3.2.3.2. Truyền tải dữ liệu ngƣời sử dụng hƣớng lênHình 3.3 Cấp phát tài nguyên hướng lên được điều khiển bởi bộ lập biểu eNodeBDữ liệu người sử dụng trong hướng lên là được mang trên PUSCH , trong đómột cấu trúc khung 10ms và được dựa trên sự cấp phát tài nguyên miền thời gian vàmiền tần số với 1ms và khoảng chia 180kHz. Việc phân bổ tài nguyên đi kèm từmột bộ lập biểu được đặt tại eNodeB, được minh họa trong hình 3.3. Do đó khôngcó sự cố định các nguồn tài nguyên cho các thiết bị, và cũng không cần tín hiệutrước từ eNodeB các nguồn tài nguyên chỉ cần truy nhập ngẫu nhiên là có thể đượcsử dụng. Đối với mục đích này các thiết bị có nhu cầu cần phải cung cấp thông tincho các bộ lập lịch biểu đường lên của các yêu cầu truyền dẫn ( bộ đệm trạng thái)nó có cũng như dựa trên các nguồn tài nguyên công suất truyền tải hiện sẵn có.
  • 74. 53Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiCấu trúc khung thông qua cấu trúc khe 0,5ms và sử dụng 2 khe (1 khungcon) thời gian được cấp phát. Chu kỳ cấp phát ngắn hơn 0,5ms ( như lúc đầu dựkiến trong 3GPP để giảm thiểu thời gian đi hết một vòng) có thể có được qua cườngđộ tín hiệu nhất là với một số lượng lớn người sử dụng. Cấu trúc khung 10ms đượcminh họa trong hình 3.4. Cấu trúc khung về cơ bản là phù hợp cho cả hai chế độFDD và TDD, nhưng chế độ TDD có các phần bổ sung cho các điểm chuyển tiếpđường lên / đường xuống trong khung.Hình 3.4 Cấu trúc khung LTE FDDTrong khe 0,5ms có cả các ký hiệu tham chiếu và các ký hiệu dữ liệu ngườisử dụng. Tốc độ dữ liệu của người dùng là tạm thời do đó những sự thay đổi như làmột chức năng của phân bổ tài nguyên đường lên tùy thuộc vào băng thông tạm thờiđược cấp phát. Băng thông có thể được cấp phát giữa 0 và 20MHz trong các bậccủa 180kHz. Cấp phát là liên tục như truyền dẫn đường lên là FDMA được điều chếchỉ với một ký hiệu được truyền tại một thời điểm. Băng thông khe được điều chỉnhgiữa các TTI liên tiếp được minh họa như trong hình 3.5. Nơi mà tăng gấp đôi tốcđộ dữ liệu kết quả là tăng gấp đôi băng thông được sử dụng. Các ký hiệu tham chiếuluôn chiếm cùng một không gian trong miền thời gian và do đó tốc độ dữ liệu caohơn kết quả là sự tăng tương ứng với tốc độ dữ liệu ký hiệu tham chiếu.Tiền tố vòng(Cyclic Prefix) sử dụng trong đường lên có hai giá trị có thể phụthuộc vào việc một tiền tố vòng là ngắn hoặc dài được áp dụng. Các thông số kháclà không thay đổi và do đó khe 0,5ms có thể chứa cả 6 hoặc 7 ký hiệu như được chỉra trong hình 3.6. Các tải trọng dữ liệu bị giảm bớt nếu một tiền tố vòng mở rộngđược sử dụng. Nhưng nó không được sử dụng thường xuyên thường là có lợi về
  • 75. 54Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảihiệu suất vì có 7 ký hiệu lớn hơn nhiều so với sự suy giảm có thể có từ nhiễu liên kýtự do sự trễ của kênh dài hơn so với tiền tố vòng.Hình 3.5 Tốc độ dữ liệu giữa các TTI theo hướng đường lênHình 3.6 Cấu trúc khe đường lên với tiền tố vòng ngắn và dàiKết quả là tốc độ dữ liệu hướng lên tức thời trên một khung con 1ms là mộtchức năng của điều chế, số lượng các khối tài nguyên được cấp phát, và tổng số chiphí cho thông tin điều khiển cũng như là tốc độ mã hóa kênh được áp dụng. Phạmvi của tốc độ dữ liệu đỉnh hướng lên tức thời khi được tính tóan từ các nguồn tàinguyên lớp vật lý là trong khoảng từ 700kbps tới 86Mbps. Không có đa ăng ten chotruyền tải hướng lên được xác định trong phiên bản 8. Tốc độ dữ liệu tức thời chomột UE phụ thuộc vào các đặc điểm đường lên LTE từ các yếu tố sau: Phương thức điều chế được áp dụng: với 2, 4 hoặc 6 bits trên ký hiệu điềuchế tùy thuộc vào trình tự điều chế với QPSK , 16QAM và 64QAM tương ứng.
  • 76. 55Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Băng thông được áp dụng : đối với 1,4MHz có chi phí là lớn nhất do có cáckênh chung và các tín hiệu đồng bộ. Băng thông tạm thời của kênh có thể biến đổigiữa sự cấp phát tối thiểu là 12 sóng mang con ( một khối tài nguyên là 180kHz) vàbăng thông của hệ thống lên đến 1200 sóng mang con với băng thông 20MHz. Tốc độ mã hóa kênh được áp dụng. Tốc độ dữ liệu trung bình phụ thuộc vào thời gian phân bổ tài nguyên miền.Các ô hoặc các khu vực cụ thể, năng suất dữ liệu tối đa có thể được tăng lênvới MIMO ảo ( V-MIMO). Trong V-MIMO thì eNodeB sẽ xử lý truyền từ hai UEkhác nhau ( với mỗi một ăngten phát đơn ) như là một kiểu truyền dẫn MIMO. V-MIMO không góp phần vào tốc độ dữ liệu tối đa cho người dùng đơn lẻ.Mã hóa kênh được chọn cho dữ liệu người dùng LTE là mã turbo. Mã hóa làmã chập ghép song song ( PCCC) bộ mã hóa kiểu turbo. Mã turbo đan xen củaWCDMA được sửa đổi để phù hợp hơn với đặc tính của LTE, cấu trúc khe và cũngcho phép sự linh hoạt hơn để thực hiện việc sử lý tín hiệu song song với tốc độ dữliệu tăng lên.LTE cũng sử dụng kết hợp với sự phát lại lớp vật lý, thường được gọi là yêucầu lặp lại thích ứng hỗn hợp (HARQ). Trong khi vận hành lớp vật lý HARQ cũngnhận lưu trữ các gói tin khi việc kiểm tra CRC thất bại và kết hợp gói tin nhận đượckhi nhận được một sự truyền lại.Chuỗi mã hóa kênh cho đường lên được thể hiện như trong hình 4.8, nơi màdữ liệu và các thông tin điều khiển được mã hóa riêng và sau đó được ánh xạ tới cácký hiệu riêng để truyền. Thông tin điều khiển có địa điểm riêng quanh các ký hiệutham chiếu, thông tin điều khiển lớp vật lý được mã hóa riêng biệt và được đặt vàomột tập các ký hiệu điều chế được xác định trước.Dữ liệu và thông tin điều khiển được ghép kênh theo thời gian ở mức thànhphần tài nguyên. Dữ liệu được điều chế một cách độc lập với các thông tin điềukhiển, nhưng thời gian điều chế trong 1ms TTI là như nhau.
  • 77. 56Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 3.7 Chuỗi mã hóa kênh PUSCHHình 3.8 Ghép kênh của thông tin điều khiển và dữ liệu3.3. Truyền dẫn dữ liệu ngƣời dùng hƣớng xuốngDữ liệu người dùng hướng xuống được mang trên kênh chia sẻ đường xuốngvật lý ( PDSCH). Tương tự việc phân bổ tài nguyên 1ms cũng là hợp lệ trên đường
  • 78. 57Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảixuống. Các sóng mang con được cấp phát các đơn vị tài nguyên của 12 sóng mangcon dẫn đến các đơn vị cấp phát là 180kHz ( khối tài nguyên vật lý, PRBs). VớiPDSCH, đa truy nhập là OFDMA, mỗi sóng mang con được truyền đi song songvới 15kHz và do đó tốc độ dữ liệu của người sử dụng phụ thuộc vào số lượng cácsóng mang con được cấp phát ( hoặc các khối tài nguyên trong thực tế ) cho mộtngười dùng nhất định. eNodeB cấp phát khối tài nguyên dựa trên chỉ số chất lượngkênh (CQI) từ thiết bị đầu cuối. Tương tự như đường lên, các khối tài nguyên đượccấp phát trong miền thời gian và miền tần số, được minh họa như trong hình 3.9Hình 3.9 Cấp phát tài nguyên đường xuống tại eNodeBKênh điều khiển đường xuống vật lý ( PDCCH) thông báo cho thiết bị đó cáckhối tài nguyên được cấp phát cho nó, tự động với độ chi tiết cấp phát là 1ms. Dữliệu PDSCH sẽ chiếm giữ từ 3 đến 6 ký hiệu trên mỗi khe 0,5ms tùy thuộc vào việccấp phát cho PDCCH và nó cũng phụ thuộc xem liệu một tiền tố vòng được sử dụnglà ngắn hay dài. Trong một khung con 1ms, chỉ có khe 0,5ms đầu tiên chứa PDCCHtrong khi khe 0,5ms thứ 2 là hoàn toàn cho dữ liệu ( cho PDSCH) . đối với một tiềntố vòng dài thì 6 ký hiệu sẽ được gắn trong khe 0,5ms. Trong khi với một tiền tố
  • 79. 58Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảivòng ngắn thì 7 ký hiệu có thể được gắn vào như trong hình 3.10. Ví dụ như tronghình 3.10, giả sử có 3 ký hiệu cho PDCCH nhưng điều này có thể thay đổi giữa 1 và3. Với băng thông nhỏ nhất là 1,4MHz số các ký hiệu thay đổi giữa 2 và 4 cho phépcó đủ dung lượng để truyền tín hiệu và đủ các bit để cho phép mã hóa kênh đủ tốttrong các trường hợp quan trọng.Hình 3.10 Cấu trúc khe đường xuống cho băng thông 1,4MHzNgoài các ký hiệu điều khiển cho PDCCH, không gian dữ liệu của người sửdụng có bị giảm bớt do các tín hiệu chuẩn, các tín hiệu đồng bộ và dữ liệu quảng bá.Do đó ước lượng kênh là có lợi khi các tín hiệu chuẩn được phân bố đều trong miềnthời gian và miền tần số. Điều này làm giảm bớt các chi phí cần thiết, nhưng nó yêucầu một số quy tắc phải được xác định để cả hai máy thu và máy phát hiểu được đểánh xạ tài nguyên một cách giống nhau. Từ tổng không gian cấp phát tài nguyên vớimột nhu cầu vận chuyển toàn bộ vào tài khoản cho các kênh chung như PBCH, cóthể tiêu tốn không gian tài nguyên của riêng họ. Một ví dụ về PDCCH và việc cấpphát tài nguyên PDSCH được thể hiện trong hình 3.11
  • 80. 59Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 3.11 Chuỗi mã hóa kênh DL-SCHMã hóa kênh cho dữ liệu người dùng theo đường xuống là sử dụng mã turbo1/3 như trong hướng đường lên. Kích thước tối đa cho khối mã hóa turbo được giớihạn trong 6144 bit để giảm bớt gánh nặng xử lý, các cấp phát cao hơn sau đó sẽđược phân đoạn đến các khối mã hóa đa. Bên cạnh việc mã hóa turbo, ở đườngxuống cũng có lớp vật lý HARQ với các phương pháp kết hợp tương tự như tronghướng lên. Các loại thiết bị cũng phản ánh số lượng bộ nhớ đệm có sẵn để kết hợpphát lại. Chuỗi mã hóa đường xuống được minh họa như trong hình 3.12 không cóghép kênh các nguồn tài nguyên lớp vật lý với PDCCH khi chúng có nguồn tàinguyên riêng của mình trong khung con 1ms.
  • 81. 60Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 3.12 Ví dụ về chia sẻ tài nguyên đường xuống giữa PDCCH & PDSCHMột khi dữ liệu đã được mã hóa, các từ mã được cung cấp về sau cho cácchức năng điều chế và xáo trộn. Ánh xạ điều chế được áp dụng các điều chế mongmuốn ( QPSK, 16QAM hoặc 64QAM ) và sao đó các ký hiệu được nạp cho lớp ánhxạ trước khi mã hóa. Đối với việc truyền dẫn đa ăng ten (2 hoặc 4) thì các dữ liệunày sau đó được chia thành nhiều luồng khác nhau và sau đó được ánh xạ để điềuchỉnh các thành phần tài nguyên sẵn có cho PDSCH và sau đó tín hiệu OFDMAthực tế được tạo ra, được thể hiện trong hình 3.12 với ví dụ là truyền dẫn 2 ăng ten.Nếu chỉ có một ăng ten phát là sẵn có, thì rõ dàng là các chức năng của lớp ánh xạvà trước mã hóa là không có vài trò trong truyền dẫn tín hiệu.Hiệu quả của tốc độ dữ liệu hƣớng xuống tức thời phụ thuộc vào : Điều chế, với phương pháp tương tự có thể như hướng đường lên Cấp phát số lượng các sóng mang con. Lưu ý rằng trong đường xuống cáckhối tài nguyên là không cần thiết phải cấp phát liên tục trong miền tần số. Phạm vicủa việc cấp phát băng thông là tương tự như hướng đường lên từ 12 sóng mangcon ( 180kHz) tới 1200 sóng mang con.
  • 82. 61Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Tốc độ mã hóa kênh. Số lượng ăng ten phát ( các luồng độc lập ) với sự hoạt động của MIMO.Hình 3.13 Sự tạo thành tín hiệu hướng xuốngTốc độ dữ liệu đỉnh tức thời cho đường xuống ( giả sử tất cả các tài nguyênlà cho một người dùng duy nhất và chỉ tính các nguồn tài nguyên vật lý có sẵn) làkhoảng từ 0,7Mbps tới 170Mbps. Thậm chí có thể là 300Mbps hoặc có thể cao hơnnếu sử dụng cấu hình MIMO 4–4 ăng ten. Không có giới hạn về tốc độ dữ liệu nhỏnhất, và cần có các đơn vị cấp phát nhỏ nhất ( 1 khối tài nguyên) là quá cao thìkhoảng đệm có thể được áp dụng.3.4. Truyền dẫn tín hiệu lớp vật lý hƣớng lênĐường lên lớp 1/lớp 2 ( L1/L2) tín hiệu điều khiển được chia thành hai lớp trong hệthống LTE: Tín hiệu điều khiển trong trường hợp không có dữ liệu hướng lên, diễn ra ởPUCCH ( kênh điều khiển hướng lên vật lý ). Tín hiệu điều khiển khi có dữ liệu hướng lên, diễn ra ở PUSCH ( kênh chiasẻ hướng lên vật lý ).Do những giới hạn mang đơn lẻ, mà truyền dẫn đồng thời của PUCCH vàPUSCH là không được phép. Điều này có nghĩa là các tài nguyên điều khiển riêngbiệt được định nghĩa cho các trường hợp có và không có dữ liệu hướng lên. Lựachọn thay thế được xem xét là truyền song song trong miền tần số ( có hại cho phát
  • 83. 62Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảiở biên ) hoặc phân chia thời gian thuần túy ( có hại cho vùng phủ sóng của kênhđiều khiển ). Phương pháp sự lựa chọn tối đa là quỹ liên kết cho PUCCH và phảiluôn duy trì thuộc tính truyền tải đơn lẻ trên tín hiệu được truyền đi.PUCCH là nguồn tài nguyên thời gian / tần số đã được chia sẻ dành riêngcho thiết bị người sử dụng (UE) chỉ truyền các tín hiệu điều khiển L1/L2. PUCCHđã được tối ưu hóa cho một số lượng lớn các UE đồng thời với một số tương đốinhỏ của các bít báo hiệu điều khiển trên UE.PUSCH mang các tín hiệu điều khiển L1/L2 hướng lên khi UE đã được lênkế hoạch truyền dữ liệu. PUSCH có khả năng truyền các tín hiệu điều khiển với mộtphạm vi lớn các kích cỡ báo hiệu được hỗ trợ. Dữ liệu và các trường điều khiểnkhác như ACK/NACK và CQI được tách biệt bằng cách ghép kênh phân chia theothời gian (TDM) bởi việc ánh xạ chúng vào các ký hiệu điều chế riêng biệt trướckhi biến đổi fourier rời rạc ( DFT). Các tốc độ mã hóa khác nhau cho điều khiển làđạt được bởi việc chiếm giữ một số khác nhau của các ký hiệu cho mỗi trường điềukhiển.Có hai loại thông tin báo hiệu điều khiển L1 & L2 cho đường lên: Dữ liệu liên quan tới báo hiệu ( như vận chuyển định dạng và thông tinHARQ) , được kết hợp với truyền dẫn dữ liệu hướng lên. Dữ liệu không liên quan tới báo hiệu ( ACK/NACK vì truyền dẫn dữ liệuđường xuống, CQI đường xuống, và yêu cầu lập lịch biểu cho truyền dẫn đườnglên ).Đã được quyết định là không có báo hiệu điều khiển liên quan tới dữ liệutrong đường lên LTE. Hơn nữa, người ta cho rằng eNodeB không cần phải thựchiện việc dò tìm định dạng truyền tải không biết. Về cơ bản điều này có nghĩa là UEchỉ cần tuân theo sự lập lịch biểu đường lên được cấp mà không có quyền tự dotrong lựa chọn định dạng truyền tải. Hơn nữa, có một chỉ số dữ liệu mới ( 1 bít )cùng với thông tin ngầm định về kiểu dự phòng có trong việc cấp cho đường lên.Điều này đảm bảo rằng eNodeB luôn có những hiểu biết chính xác về dịnh dạngtruyền tải đường lên.
  • 84. 63Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải3.4.1. Kênh điều khiển đƣờng lên vật lý ( PUCCH)Từ viễn cảnh UE duy nhất, PUCCH bao gồm một tài nguyên tần số của mộtkhối tài nguyên ( 12 sóng mang con ) và một tài nguyên thời gian của một khungcon. Để xử lý các trường hợp vùng phủ bị hạn chế , việc truyền các ACK/NACKmở rộng ra toàn bộ khung con 1ms. Hơn nữa, những sự hỗ trợ các trường hợp phủsóng là cực kỳ bị hạn chế nó đã được đồng ý rằng sự lặp lại ACK/NACK là được hỗtrợ trong đường lên LTE. Khe dựa trên sự nhảy tần ở giới hạn của giải băng đốixứng nhau qua tần số trung tâm là luôn được sử dụng trên PUCCH, được thể hiệnnhư trong hình 3.14. Nhảy tần cung cấp sự phân tập tần số cần thiết cần có để báohiệu điều khiển khỏi sự trễ nghiêm trọng.Hình 3.14 Tài nguyên PUCCHCác UE khác nhau được tách riêng trên PUCCH bằng cách ghép kênh phân chiatheo tần số ( FDM) và ghép kênh phân chia theo mã ( CDM). FDM được sử dụngduy nhất giữa các khối tài nguyên trong khi CDM là được sử dụng bên trong cáckhối tài nguyên PUCCH.Có hai cách thực hiện CDM bên trong khối tài nguyên PUCCH là : CDM bằng cách dịch chuyển theo chu kỳ của một chuỗi các mã tương quanzero biên độ không đổi (CAZAC). Kênh dopper trải dài hữu hạn trực giao giữa các chuỗi lan truyền khối chọnlọc (block-wise).
  • 85. 64Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải3.4.2. Cấu hình PUCCHSố lượng của các khối tài nguyên trong một khe dành riêng cho PUCCHtruyền tải là được cấu hình bởi tham số 𝑁𝑅𝐵𝐻𝑂. Tham số hệ thống phát có thể đượcxem như là số lượng tối đa của các khối tài nguyên dành riêng cho PUCCH trongthực tế kích thước của PUCCH là thay đổi động dựa trên kênh chỉ số định dạng điềukhiển vật lý (PCFICH). Tham số được sử dụng để xác định khu vực PUSCH nhảytần. Số lượng các khối tài nguyên dành riêng cho chu kỳ CQI (ví dụ PUCCH dạng2/2a/2b ) là được cấu hình bởi tham số hệ thống khác là 𝑁𝑅𝐵.Nhìn chung nó tạo ra ý nghĩa cho việc cấp phát các khối tài nguyên PUCCHriêng cho PUCCH dạng 1/1a/1b và PUCCH dạng 2/2a/2b. Với băng thông hệ thốnghẹp tùy chọn như 1,4MHz, tuy nhiên điều này sẽ dẫn đến chi phí cho PUCCH quácao. Vì vậy, chia sẻ các khối tài nguyên PUCCH giữa các người dùng dạng 1/1a/1bvà dạng 2/2a/2b là được hỗ trợ trong các thông số kỹ thuật của LTE. Khối tàinguyên hỗn hợp là được cấu hình bởi tham số hệ thống phát 𝑁𝐶𝑆, trong đó nó là sốcác thay đổi theo chu kỳ dành riêng cho PUCCH dạng 1/1a/1b trên khối tài nguyênPUCCH hỗn hợp.Tài nguyên được sử dụng để truyền tải PUCCH dạng 2/2a/2b là được xácđịnh bởi chỉ số tài nguyên 𝑛 𝑃𝑈𝐶𝐶𝐻, đó là ánh xạ trực tiếp vào một tài nguyên CS duynhất.3.4.3. Báo hiệu điều khiển trên PUSCHPUSCH mang các tín hiệu điều khiển L1/L2 đường lên trong sự có mặt củadữ liệu đường lên. Báo hiệu điều khiển là được thực hiện bởi một tài nguyên điềukhiển dành riêng, mà nó chỉ có hiệu lực trong khung con đường lên khi UE đã đượclên kế hoạch cho truyền dữ liệu trên PUSCH. Những vấn đề chính liên quan đếnviệc thiết kế tín hiệu điều khiển trên PUSCH là : Làm thế nào để bố trí việc ghép kênh giữa dữ liệu đường lên và các lĩch vựcđiều khiển khác nhau. Làm thế nào để điều chỉnh chất lượng của các tín hiệu L1/L2 truyền đi trênPUSCH.
  • 86. 65Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 3.15 cho thấy các nguyên tắc của việc điều khiển và ghép kênh dữ liệutrong các ký hiệu SC-FDMA. Để duy trì các đặc tính của sóng mang đơn, các kýhiệu tín hiệu phát dữ liệu và điều khiển khác nhau sẽ được ghép kênh trước khi tớiDFT. Các trường dữ liệu và điều khiển khác nhau ( ACK/NACK, CQI / chỉ số matrận tiền mã hóa [PMI], chỉ thị hạng [RI] ) được mã hóa và điều chế riêng biệt trướckhi ghép kênh chúng thành khối ký hiệu SC-FDMA giống nhau. Cấp khối ghépkênh cũng được xem xét, nhưng sẽ dẫn đến chi phí điều khiển là quá lớn. Sử dụngkế hoạch ghép kênh mức ký hiệu được chọn tỷ lệ giữa các ký hiệu ký hiệu dữ liệuvà ký hiệu điều khiển có thể được điều chỉnh một cách chính xác trong mỗi khốiSC-FDMA.Hình 3.15 Nguyên tắc điều chế dữ liệu và điều khiểnHình 3.16 cho thấy nguyên tắc của việc ghép kênh các trường điều khiểnkhác nhau và dữ liệu hướng lên trên PUSCH. Sự kết hợp thực tế của các tín hiệuđiều khiển L1/L2 khác nhau và kích thước của chúng thay đổi từ khung con tớikhung con. Cả UE và eNodeB đều có sự hiểu biết về số lượng các ký hiệu thuộc vềphần điều khiển. Phần dữ liệu của PUSCH là phần bị chấm thủng bởi số các ký hiệuđiều khiển phân bổ trong khung con đã cho.
  • 87. 66Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 3.16 Cấp phát các trường dữ liệu & điều khiển khác nhau trên PUSCHGhép kênh dữ liệu và điều khiển được thực hiện để điều khiển là có mặt ở cảhai khe của khung con này. Điều này đảm bảo rằng các kênh điều khiển có thể cólợi từ nhảy tần khi nó được áp dụng. ACK/NACK là được đặt ở cuối các ký hiệuSC-FDMA bên cạnh các tín hiệu chuẩn. Lớn nhất là có hai ký hiệu SC-FDMA trênmỗi khe được cấp phát để báo hiệu ACK/NACK. Cũng áp dụng cho RI, trong đó nóđược đặt vào các ký hiệu SC-FDMA bên cạnh ACK/NACK. Các ký hiệu CQI/PMIđược đặt vào đầu của các ký hiệu SC-FDMA và chúng được lan truyền trên tất cảcác ký hiệu SC-FDMA sẵn có.CQI/PMI được truyền đi trên PUSCH sử dụng sơ đồ điều chế tương tự nhưphần dữ liệu. ACK/NACK và RI được truyền để cho mã hóa , xáo trộn và điều chếđể phát huy tối đa khoảng cách Eclude ở mức độ ký hiệu. Điều này có nghĩa là mộtký hiệu điều chế được sử dụng cho một sóng mang ACK/NACK là 2 bít tối đa chothông tin điều khiển được mã hóa nó không phụ thuộc vào kế hoạch điều chếPUSCH. Các điểm bên ngoài cùng có năng suất truyền tải cao nhất được dùng đểbáo hiệu ACK/NACK và RI cho 16QAM và 64QAM. Lựa chọn này cung cấp một
  • 88. 67Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảiđộ khuyếch đại công suất nhỏ cho các ký hiệu ACK/NACK và RI, hơn so với dữliệu PUSCH sử dụng điều chế bậc cao hơn.Bốn phương pháp mã hóa kênh khác nhau được áp dụng với các tín hiệu điều khiểnđược truyền đi trên PUSCH là : Chỉ có mã hóa lặp lại : 1-bít ACK/NACK Mã hóa đơn công : 2-bít ACK/NACK/RI Mã hóa khối Reed-Muller ( 32-N) : CQI/PMI < 11 bít Mã chập kẹp cuối(tail-biting) ( 1/3) : CQI/PMI ≥ 11 bítMột vấn đề quan trọng liên quan tới điều khiển tín hiệu trên PUSCH là làmsao để giữ cho hiệu suất của tín hiệu điều khiển ở mức đích. Cần lưu ý rằng điềukhiển công suất sẽ thiết lập mục tiêu SIRN của PUSCH phù hợp với kênh dữ liệu.Do đó, kênh điều khiển đã có phải thích nghi với điểm hoạt động SIRN thiết lập chodữ liệu. Có một cách để điều chỉnh các tài nguyên có sẵn có thể được áp dụng chocác giá trị bù đắp công suất khác nhau cho dữ liệu và các phần điều khiển khácnhau. Nhưng vấn đề của kế hoạch bù công suất là tính chất sóng mang đơn sẽ bị pháhủy phần nào. Do đó kế hoạch này không được sử dụng trong hệ thống đường lênLTE.Như đã đề cập, tham số bù đắp được sử dụng để điều chỉnh chất lượng củacác tín hiệu điều khiển cho kênh dữ liệu PUSCH. Nó là một tham số riêng của UEđược cấu hình bởi tín hiệu lớp cao hơn. Các kênh điều khiển khác nhau cần thiết lậpcác tham số bù đắp riêng của chúng. Có một số vấn đề cần được tính đến khi cấuhình tham số bù đắp là: Điểm hoạt động BLER cho kênh dữ liệu PUSCH Điểm hoạt động BLER cho kênh điều khiển L1/L2 Sự khác nhau trong độ lợi mã hóa giữa các phần điều khiển và dữ liệu, docác kế hoạch mã hóa khác nhau và kích thước khối mã hóa khác nhau ( không có độlợi mã hóa với 1-bít ACK/NACK ). Hiệu suất DTX
  • 89. 68Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiCác điểm vận hành BLER khác nhau cho dữ liệu và các phần điều khiển làbởi vì HARQ được sử dụng cho các kênh dữ liệu trong khi các kênh điều khiểnkhông được hưởng lợi từ HARQ. Sự khác biệt cao hơn là trong điểm vận hànhBERL giữa dữ liệu và các kênh điều khiển, lớn hơn các thông số bù đắp. Động tháitương tự cũng liên quan tới kích thước gói tin. Các giá trị bù đắp cao nhất là cầnthiết với các tín hiệu ACK/NACK do không có độ lợi mã hóa.3.5. Cấu trúc PRACH (Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý)Truyền dẫn truy cập ngẫu nhiên chỉ là một kiểu truyền dẫn không đồng bộ ởhướng lên LTE. Mặc dù thiết bị đầu cuối phải đồng bộ với tín hiệu đường xuốngnhận được trước khi truyền về RACH, nó không thể xác định được khoảng cách củanó từ trạm gốc. Vì vậy, sự định thời không chắc chắn gây ra bởi phần dư trễ lantruyền hai chiều trên truyền dẫn RACH.Hình 3.17 Các dạng phần mở đầu LTE RACH cho FDDKênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH) được thiết kế một cách thíchhợp, cung cấp đủ số các cơ hội truy cập ngẫu nhiên, hỗ trợ các khu vực ô mongmuốn về mặt tổn thất đường truyền và định thời không chắc chắn ở hướng lên, nócho phép ước lượng định thời tương đối chính xác. Ngoài ra, PRACH cần được cấuhình cho hàng loạt các tình huống, cả cho tải RACH và môi trường vật lý. Ví dụ,LTE được yêu cầu phải hỗ trợ phạm vi của các ô lên tới 100km, mà trong đó
  • 90. 69Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảikhoảng dịch do trễ lan truyền theo hai hướng tới 667µs, tạo điều kiện thuận lợi chokhoảng thu tín hiệu trước khi định thời trong lớp MAC.Trong cấu trúc khung của LTE loại 1 ( FDD), chỉ có một tài nguyên PRACHcó thể được cấu hình thành một khung con. Tính chu kỳ của các tài nguyên PRACHcó thể được thu nhỏ lại theo tải trọng RACH dự kiến, và các tài nguyên PRACH cóthể xuất hiện từ mỗi khung con một lần trong 20ms. Truyền dẫn PRACH bao gồmmột chuỗi phần mở đầu và một tiền tố vòng đứng trước với bốn định dạng khácnhau như đuợc thể hiện trong hình 4.18.Nhiều các định dạng phần mở đầu là cần thiết vì dải rộng của môi trường. Vídụ, các CP dài trong các định dạng phần mở đầu hỗ trợ 1 và 3 với các khoảng phủsóng ô lớn xét về mặt dung sai bất định định thời tăng lên trong khi đó các chuỗiphần mở đầu lặp lại trong các dạng 2 và 3 bù cho tổn thất đường dẫn đã tăng lên.Khoảng thời gian bảo vệ là cần thiết sau khi một phần mở đầu không đồng bộ làkhông được quy định rõ dàng, nhưng vị trí PRACH trong cấu trúc khung con cungcấp một khoảng thời gian bảo vệ đầy đủ. Xem xét cụ thể là chỉ cần thiết trong cáctrường hợp rất đặc biệt. Đối với mỗi ô, 64 chuỗi phần mở đầu là được cấu hình vàdo đó có 64 cơ hội truy cập ngẫu nhiên trên mỗi PRACH nguồn. PRACH chiếm1,08MHz băng thông, cung cấp độ chính xác hợp lý để tính toán định thời.Các chuỗi Zadoff–Chu thuộc CAZAC được sử dụng như là các chuỗi phầnmở đầu RACH3.6. Truyền dẫn báo hiệu lớp vật lý hƣớng xuốngThông tin điều khiển theo hướng đường xuống được mang sử dụng ba kiểukhác nhau của thông điệp điều khiển : Chỉ số định dạng điều khiển (CFI), cho biết số lượng tài nguyên dành choviệc điều khiển kênh sử dụng. CFI được ánh xạ vào kênh chỉ thị định dạng điềukhiển vật lý ( PCFICH). Chỉ thị HARQ ( HI), sẽ thông báo về sự thành công của các gói dữ liệuhướng lên đã nhận được.HI được ánh xạ lên kênh chỉ thị HARQ vật lý (PHICH).
  • 91. 70Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Thông tin điều khiển hướng xuống ( DCI), điều khiển với các định dạngkhác nhau về cơ bản là tất cả cấp phát taì nguyên lớp vật lý trong cả hai hướngđường lên và đường xuống và có nhiều các định dạng cho các nhu cầu khác nhau.DCI được ánh xạ lên kênh điều khiển hướng xuống vật lý ( PDCCH).3.6.1. Kênh chỉ thị định dạng điều khiển vật lý (PCFICH)Mục đích duy nhất của PCFICH là để tự động cho biết xem có bao nhiêu kýhiệu OFDMA được dành riêng cho thông tin điều khiển. Điều này có thể biến đổigiữa 1 và 3 cho mỗi khung con 1ms. Từ PCFICH, UE biết được trong đó có các kýhiệu cho việc xử lý thông tin điều khiển. Vị trí và điều chế của PCFICH là cố định.Việc sử dụng khả năng truyền tín hiệu động cho phép hệ thống hỗ trợ cho cả một sốlượng lớn người sử dụng dữ liệu tốc độ thấp( ví dụ như VoIP) cũng như nó cungcấp chi phí truyền tín hiệu thấp khi tốc dộ dữ liệu cao được sử dụng bởi ít người sửdụng đồng thời.Khi hoạt động ở 1,4MHz, nguồn tài nguyên PDCCH là 2, 3 hoặc 4 ký hiệuđể đảm bảo đủ kích thước trọng tải và có đủ khoảng sóng cho tất cả các tình huốngtruyền tín hiệu. Trong các ô mạng lớn quan trọng là phải có đủ chỗ cho kênh mãhóa cùng với truyền tín hiệu, đặc biệt là cho hoạt động với RACH.3.6.2. Kênh điều khiển hƣớng xuống vật lý ( PCDCH)Bảng 3.1 Dạng PDCCH và kích thước của chúngDạng PDCCH Số lƣợng CCE Số lƣợng các nhómphần tử tài nguyênSố lƣợng các bítPDCCH0 1 9 721 2 18 1442 4 36 2883 8 72 576UE sẽ thu được thông tin từ PDCCH cho cả các cấp phát tài nguyên hướngxuống và hướng lên mà UE có thể sử dụng. CDI được ánh xạ vào PDCCH có cácdạng khác nhau và tùy thuộc vào kích thước DCI được truyền đi bằng cách sử dụng
  • 92. 71Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảimột hoặc nhiều các phần tử kênh điều khiển ( CCE). Một CCE bằng 9 nhóm phầntử tài nguyên. Mỗi nhóm lần lượt bao gồm 4 phần tử tài nguyên.Các định dạng PDCCH khác nhau được thể hiện như trong bảng 3.1Ta có thể thấy như là PDCCH đang được sử dụng điều chế QPSK, sau đómột phần tử tài nguyên đơn lẻ mang 2 bít và có 8 bít trong một nhóm phần tử tàinguyên.UE sẽ lắng nghe các tập PDCCH và cố gắng giải mã chúng ( kiểm tra tất cảcác định dạng ) trong tất cả các khung con trừ những nơi mà DRX được cấu hình.Các tập PDCCH để giám sát lên tới 6 kênh. Tùy thuộc vào các tham số mạng, mộtsố các PDCCH được gọi là PDCCH chung và cũng có thể chứa thông tin điều khiểncông suất.DCI được ánh xạ tới PDCCH có bốn định dạng khác nhau và các biến đổikhác nhau hơn nữa cho mỗi định dạng. Nó có thể cung cấp thông tin điều khiển chocác trường hợp sau đây: Thông tin cấp phát PUSCH (DCI dạng 0) Thông tin PDSCH với một từ mã (DCI dạng 1 và các biến thể của nó) Thông tin PDSCH với hai từ mã (DCI dạng 2 và các biến thể của nó) Thông tin điều khiển công suất hướng lên (DCI dạng 3 và các biến thể củanó)PDCCH có chứa thông tin liên quan tới PDSCH và thường được gọi là sựphân công đường xuống. Các thông tin dưới đây được mang trên phân công đườngxuống khi cung cấp thông tin cấp phát tài nguyên đường xuống liên quan tớiPDSCH : Thông tin cấp phát khối tài nguyên. Nó chỉ ra vị trí của các tài nguyên đượccấp phát cho người sử dụng trong vấn đề miền tài nguyên khối. Phương thức điều chế vã mã hóa được sử dụng cho dữ liệu người dùnghướng xuống. 5 bít báo hiệu chỉ ra bậc điều chế và kích thước khối truyền tải (TBZ).
  • 93. 72Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Số tiến trình HARQ cần được báo hiệu, như là truyền lại HARQ từ eNodeBquan điểm là không đồng bộ và ngay lập tức truyền dẫn chính xác tới chức năng lậplịch biểu của eNodeB. Một chỉ số dữ liệu mới cho biết việc truyền dẫn đối với tiến trình cụ thể là cótruyền lại hay không. Phương án dự phòng là một tham số HARQ có thể được sử dụng với độ dưgia tăng để cho phương án truyền lại được sử dụng. Các lênh điều khiển công suất cho PUCCH cũng được đưa vào PDCCH. Cáclênh điều khiển công suất có 2 bít và có thể có 2 sử dụng là điều chỉnh tăng và giảmcông suất.3.6.3. Kênh chỉ thị HARQ vật lý ( PHICH)Nhiệm vụ đối với kênh chỉ thị HARQ vật lý (PHICH) chỉ đơn giản là để chỉra theo hướng đường xuống xem một gói tin đường lên đã được nhận chính xác haykhông. Công cụ này sẽ giải mã các PHICH dựa trên thông tin cấp phát hướng lên đãnhận được trên PDCCH.3.6.4. Các chế độ truyền dẫn hƣớng xuốngĐể vận hành hệ thống mạnh mẽ và hiệu quả, điều quan trọng là UE phải biếttrước loại hình truyền dẫn để chờ đợi. Nếu chế độ truyền có thể thay đổi động từmột khung con tới một khung con khác thì UE sẽ cần phải giám sát tất cả các địnhdạng DCI có thể có một cách đồng thời, sẽ dẫn tới một sự gia tăng đáng kể về sốlượng vùng mù giải mã và sự phức tạp máy thu ( và có thể có sự gia tăng số lượngcác lỗi báo hiệu ). Hơn nữa, UE không thể cung cấp kênh phản hồi có nghĩa từ đó.Do đó mỗi UE được cấu hình nửa ổn định qua tín hiệu RRC cho một chế độ truyềndẫn. Chế độ truyền dẫn sẽ xác định loại hình truyền dẫn đường xuống mà UE mongmuốn. Trong LTE phiên bản 8, bảy phương thức truyền dẫn đã được xác định: Cổng đơn ăng ten ; port 0. Đây là chế độ đơn giản nhất của vận hành khôngcó tiền – mã hóa. Phát phân tập. Với hai hoặc bốn cổng ăng ten sử dụng SFBC.
  • 94. 73Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Ghép kênh không gian vòng hở . Đây là chế độ vòng hở với khả năng thíchứng bậc dựa trên phản hồi RI. Trong trường hợp bậc = 1 thì phát phân tập được ápdụng tương tự như truyền dẫn chế độ 2. Với ghép kênh không gian bậc cao hơn lêntới 4 lớp với độ trễ lớn, CDD được sử dụng. Ghép kênh không gian vòng kín. Đây là một chế độ ghép kênh không gianvới phản hồi tiền-mã hóa hỗ trợ thích ứng bậc động. MIMO nhiều người sử dụng. Chế độ truyền dẫn cho hoạt động MU-MIMOđường xuống. Vòng kín bậc 1 tiền-mã hóa . vòng kín tiền-mã hóa tương tự như truyền dẫnchế độ 5 mà không có khả năng ghép kênh không gian. Cổng đơn ăng ten ; port 5 . Chế độ này có thể được sử dụng trong vận hànhtạo chùm tia khi các tín hiệu chuẩn riêng cho UE đang sử dụng.3.6.5. Kênh quảng bá vật lý ( PBCH)Kênh quảng bá vật lý (PBCH) mang các thông tin hệ thống cần thiết choviệc truy nhập hệ thống, như là các thông số RACH. Kênh này luôn được cung cấpvới băng thông 1,08MHz, như trong hình 3.18.Hình 3.18 Vị trí PBCH tại các tần số trung tâmVì vậy cấu trúc PBCH là độc lập với băng thông thực tế của hệ thống đượcsử dụng , tương tự như các kênh khác / các tín hiệu cần phải để truy nhập hệ thống
  • 95. 74Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảibước đầu. Thông tin quảng bá là một phần được mang trên PBCH, nơi mà khốithông tin chính(MIB) được truyền đi trong khi các khối thông tin hệ thống thực(SIB) sau đó được truyền trên PDSCH. Trong 600 sóng mang con như trên hình3.19 chỉ cần 9MHz ( 50 khối tài nguyên ) trong miền tài nguyên nhưng băng thônghệ thống cần có đủ cho sự suy giảm đối với các nhà khai thác liền kề vì vậy làmtăng tổng băng thông cần thiết đến 10MHz. Với một hệ thống băng thông 1,4MHzkhông có các khối tài nguyên ở hai bên của PBCH trong miền tần số được sử dụng,do đó chỉ có 6 khối tài nguyên có thể được sử dụng cho đáp ứng các yêu cầu mặt nạphổ.3.6.6. Tín hiệu đồng bộCó 504 các giá trị nhận dạng ô vật lý (PCI) trong hệ thống LTE, so với 512mã xáo trộn chính trong WCDMA. Tín hiệu đồng bộ chính (PSS) và tín hiệu đồngbộ thứ cấp (SSS) được truyền đi, tương tự như PBCH, luôn có băng thông1,08MHz, nằm ở cuối của các khe 1 và khe thứ 11( khe 0 và khe 10 ) của khung10ms như trong hình 3.19.Hình 3.19 các tín hiệu đồng bộ trong khungPSS và SSS có không gian vị trí cùng nhau của 504 các đặc tính ô lớp vật lý(PCI) duy nhất. Các PCI hình thành 168 nhóm PCI, mỗi nhóm PCI có 3 PCI ( nhưvậy tổng cộng là 504 PCI ). Cấu trúc và vị trí của các PCI có nghĩa là dùng để lấy
  • 96. 75Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảimẫu từ các tần số trung tâm ( với băng thông 1,08MHz) với tối đa là 5ms có chứacác thông tin cần thiết cho việc nhận dạng ô.3.7. Các thủ tục lớp vật lýCác thủ tục lớp vật lý quan trọng trong LTE là điều khiển công suất, HARQ,ứng trước định thời và truy cập ngẫu nhiên. ứng trước định thời là dựa trên truyềntín hiệu trong lớp điều khiển truy nhập bắt buộc (MAC) , nhưng vì nó liên quan trựctiếp tới lớp vật lý, ứng trước định thời chi tiết được đề cập trong chương này.3.7.1. Thủ tục HARQHARQ trong LTE là dựa trên việc sử dụng thủ tục HARQ dừng – và – chờ.Một khi gói tin được truyền đi từ eNodeB, UE sẽ giải mã nó và cung cấp thông tinphản hồi trong PUCCH. Đối với sự báo nhận phủ định (NACK) thì eNodeB sẽtruyền lại. UE sẽ kết hợp bản truyền lại với bản gốc và nó sẽ khởi động việc giải mãturbo trở lại. Sau khi giải mã thành công( dựa trên việc kiểm tra CRC) UE sẽ gửibáo nhận tích cực(ACK) cho eNodeB. Sau đó eNodeB sẽ gửi một gói tin mới quátrình HARQ. Do việc vận hành cơ chế dừng- và – chờ, vậy phải cần có nhiều tiếntrình HARQ để cho phép một luồng dữ liệu liên tục. Trong LTE thì số các tiến trìnhlà cố định tới 8 tiến trinh trong cả 2 hướng lên và xuống. Ví dụ được minh họa nhưtrong hình 3.20. Với nhiều người sử dụng, nó sẽ phụ thuộc vào lập lịch biểu ởeNodeB khi truyền lại sẽ được gửi đi theo hướng lên hoặc hướng xuống,vì khitruyền lại cũng yêu cầu nguồn tài nguyên được cấp phát.Các hoạt động HARQ trong LTE hỗ trợ cả kết hợp mềm và sử dụng dựphòng tăng.Đối với dự phòng tăng, việc phát lại có thể có tốc độ khác nhau để phù hợpvới các thông số giống như truyền tải ban đầu. Độ trễ tối thiểu giữa hai điểm cuốicủa một gói tin và sự bắt đầu truyền lại là 7ms. UE sẽ gửi ACK/NACK của một góitin trong khung n, trong khung n+4 cho đường lên. Điều này để lại khoảng 3ms chothời gian xử lý của UE, tùy thuộc vào việc định thời đường xuống / đường lên màđộ lệch được điều khiển bởi thủ tục ứng trước định thời. Định thời đường xuốngcho một gói tin đường xuống được truyền đi duy nhất thể hiện như trong hình 3.21
  • 97. 76Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải.Hình 3.20 Vận hành LTE HARQ với 8 tiến trìnhHình 3.21 Định thời LTE HARQ cho một gói tin đường xuống duy nhấtKhoảng thời gian truyền lại trong đường xuống là tùy thuộc vào việc lập lịchbiểu trong eNodeB và do đó thời gian thể hiện như trong hình 4.23 là thời điểm sớmnhất khi một sự truyền lại xảy ra.3.7.2. Ứng trƣớc định thờiThủ tục điều khiển định thời là cần thiết để cho sự truyền dẫn hướng lên từcác người sử dụng khác nhau tới eNodeB về bản chất là trong phạm vi tiền tố vòng.Như vậy đồng bộ hướng lên là cần thiết để tránh nhiễu giữa những người sử dụngbằng việc lập lịch truyền dẫn hướng lên trên cùng khung con. eNodeB liên tục cócác biện pháp định thời tín hiệu hướng lên của UE và điều chỉnh thời điểm truyềndẫn đường lên như thể hiện trong hình 3.22.
  • 98. 77Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 3.22 Điều khiển định thời hướng lênCác lệnh ứng trước định thời được gửi chỉ khi việc điều chỉnh định thời làthực sự cần thiết. Độ phân giải của một lênh ứng trước định thời là 0,52µs, và ứngtrước định thời được xác định một cách tương đối so với thời điểm của khung vôtuyến đường xuống đã nhận được trên UE.Giá trị ứng trước định thời được đo từ khi truyền RACH mà UE không có mộtứng trước định thời hợp lệ, ví dụ, đường lên cho UE là không đồng bộ. Các trườnghợp như vậy được hệ thống truy cập, khi UE ở trạng thái RRC_IDLE hoặc khi UEđã có một giai đoạn không hoạt động vượt quá thời gian cho phép, chuyển giaokhông đồng bộ, và sau khi liên lạc vô tuyến thất bại. Ngoài ra, eNodeB có thể gáncho UE một phần mở đầu dành riêng( tranh chấp –tự do) trên RACH đối với việcđo đạc định thời hướng lên khi eNodeB muốn thiết lập sự đồng bộ hướng lên. Tìnhhuống như vậy phải đối mặt với việc chuyển giao hoặc khi dữ liệu hướng xuống tớicho một UE không đồng bộ. Từ khoảng được xác định cho ứng trước định thời,kích thước ô lên tới 100km sẽ được tạo điều kiện, và thậm chí cao hơn bằng cách bỏmột số tài nguyên chưa sử dụng.3.7.3. Điều khiển công suấtĐối với LTE, điều khiển công suất là chậm đối với hướng đường lên. Tronghướng đường xuống không có điều khiển công suất. khi băng thông thay đổi do sựthay đổi tốc độ dữ liệu, công suất truyền dẫn tuyệt đối của UE cũng sẽ thay đổi.Điều khiển công suất hiện nay chưa thực sự là điều khiển công suất tuyệt đối mà làmật độ phổ công suất ( PSD ), công suất trên mỗi Hz, đối với một thiết bị riêng biệt.
  • 99. 78Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiĐiều gì tạo điều kiện cho việc sử dụng một tốc độ chậm hơn để điều khiển côngsuất đó là việc sử dụng các nguồn tài nguyên trực giao trong đường lên LTE, trongđó nó tránh được các vấn đề gần-xa do yêu cầu về điều khiển công suất nhanh trongWCDMA. Các động lực chính cho sự điều khiển công suất là làm giảm mức côngsuất tiêu thụ của thiết bị đầu cuối và cũng để tránh dải động quá lớn trong eNodeBthu, hơn là để làm giảm sự can nhiễu. Nguyên lý điều khiển công suất hướng lêntrong LTE được minh họa như trong hình 3.23, nơi mà sự thay đổi tốc độ dữ liệumà PSD sẽ giữ không đổi nhưng kết quả là tổng công suất truyền tải được điềuchỉnh tương đối với sự thay đổi tốc độ dữ liệu.Hình 3.23 Công suất hướng lên LTE với thay đổi tốc độ dữ liệuViệc điều khiển công suất thực tế được dựa trên sự xác định tổn thất đườngtruyền, có tính đến các thông số riêng của ô và sau đó áp dụng các giá trị( tích lũy)của hệ số điều chỉnh nhận được từ eNodeB. Tùy thuộc vào các thông số thiết lậplớp cao hơn, lệnh điều khiển công suất hoặc là 1dB lên hoặc xuống hoặc sau đó cácthiết lập của[-1dB, 0, +1dB, +3dB] được sử dụng. Các đặc điểm kỹ thuật còn baogồm điều khiển công suất dựa trên các giá trị tuyệt đối. Tổng dải động của điềukhiển công suất là nhỏ hơn so với trong WCDMA, và các thiết bị hiện nay có mộtmức công suất tối thiểu là -41dBm so với -50dBm với WCDMA.3.7.4. Nhắn tinCho phép nhắn tin, UE sẽ được cấp phát một khoảng nhắn tin và một khungcon riêng trong khoảng thời gian mà thông điệp tin nhắn có thể được gửi đi. Sựnhắn tin được cung cấp trong PDSCH ( với thông tin được cấp phát trên PDCCH ).
  • 100. 79Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiCác tiêu chí thiết kế chính trong nhắn tin là nhằm đảm bảo đủ một chu kỳ DRX chocác thiết bị để tiết kiệm năng lượng và cũng để đảm bảo thời gian đáp ứng đủ nhanhcho cuộc gọi đến. E-UTRAN có các thông số khoảng thời gian của chu kỳ nhắn tinđể đảm bảo đầy đủ khả năng nhắn tin.3.7.5. Thủ tục báo cáo phản hồi kênhHình 3.24 Thủ tục báo cáo thông tin trạng thái kênh (CSI)Mục đích của báo cáo phản hồi trạng thái kênh là để cung cấp cho eNodeBthông tin về trạng thái kênh đường xuống nhằm giúp tối ưu hóa quyết định lập lịchbiểu gói tin. Nguyên tắc của báo cáo phản hồi trạng thái kênh được trình bày tronghình 3.24. Trạng thái kênh được đánh giá bởi UE dựa trên việc truyền dẫn đườngxuống ( các ký hiệu chuẩn) và báo cáo tới eNodeB bằng cách sử dụng PUCCH hoặcPUSCH. Các báo cáo phản hồi trạng thái kênh có chứa các thông tin về các thôngsố liên quan đến việc lập lịch biểu và thích ứng liên kết ( MCS/TBS và MIMO ) UEcó thể hỗ trợ trong việc tiếp nhận dữ liệu. Sau đó eNodeB có thể tận dụng lợi íchcủa thông tin phản hồi trong việc ra quyết định lập kế hoạch để sử dụng một cáchtối ưu các nguồn tài nguyên tần số.Nhìn chung báo cáo phản hồi kênh bởi UE chỉ là một lời đề nghị và cáceNodeB không cần phải tuân theo nó trong việc lập lịch biểu đường xuống. TrongLTE báo cáo phản hồi kênh là luôn được điều khiển đầy đủ bởi eNodeB và UEkhông thể gửi bất kỳ báo cáo phản hồi trạng thái kênh nào mà eNodeB không biếttrước. Thủ tục tương ứng cho việc cung cấp thông tin về trạng thái kênh đường lên
  • 101. 80Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảiđược gọi là sự dò kênh và nó được thực hiện bằng cách sử dụng tín hiệu chuẩn thămdò (SRS).Sự khác biệt chính của phản hồi thông tin trạng thái kênh trong LTE so vớiWCDMA/HSDPA là tính chọn lọc tần số của các báo cáo, ví dụ, thông tin liên quanđến việc phân phối trạng thái kênh trong miền tần số cũng có thể được cung cấp.Điều này tạo ra một khả năng cho việc lập lịch biểu gói tin trong miền tần số(FDPS), đây là một phương pháp nhằm phân chia các nguồn tài nguyên vô tuyếntrong miền tần số cho các người sử dụng khác nhau nhằm tối ưu hóa hiệu suất hệthống.3.7.6. Hoạt động chế độ bán song côngCác thông số kỹ thuật của LTE cũng cho phép chế độ hoạt động bán songcông, trong đó về cơ bản là hoạt động trong chế độ FDD ( ví dụ, tần số thu và phátlà riêng rẽ ) nhưng truyền dẫn và thu nhận không diễn ra đồng thời như trong chế độTDD. Các dự định trong 3GPP đã có một lựa chọn cho các trường hợp vì sự sắpxếp tần số và kết quả là các yêu cầu đối với bộ lọc song công sẽ là không hợp lý, sẽdẫn đến chi phí cao và công suất tiêu thụ cao. eNodeB sẽ cần phải hiểu được nếumột số thiết bị được dựa trên hoạt động bán song công. Tác động đối với tốc độ dữliệu có thể là đường lên hoặc đường xuống sẽ không còn được độc lập nhưng tốc độdữ liệu sẵn có trong một hướng truyền dẫn sẽ phụ thuộc vào việc các nguồn tàinguyên được cấp phát cho các hướng khác nhau. Tương tự với hoạt động TDD,người ta sẽ cần tới việc lập lịch biểu dựa trên cơ sở thiết bị ( không phải dựa trên cơsở hệ thống giống như trong FDD) để không có xung đột giữa việc cấp phát đườnglên và đường xuống cho một UE. Ngoài ra thời gian cũng sẽ là cần thiết cho UE đểthay đổi giữa truyền và nhận.3.7.7. Các lớp khả năng của UE và các đặc điểm đƣợc hỗ trợTrong LTE có năm lớp khả năng của thiết bị được xác định. Dữ liệu được hỗtrợ trong phạm vi từ 5 tới 75Mbps theo hướng đường lên và từ 10 tới 300Mbps theohướng đường xuống. Tất cả các thiết bị hỗ trợ cho 20MHz băng thông cho việctruyền và nhận, giả sử rằng băng tần đưa ra đã được xác định. Đó là dự đoán trước
  • 102. 81Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảimà đối với hầu hết các trường hợp còn với các băng tần được quan tâm là dưới1GHz là với băng thông nhỏ nhất và khi đó sự hỗ trợ lên tới 20MHz là không đượcchỉ định. Với băng tần trên 1GHz, băng thông dưới 5MHz là không cần thiết. chỉcó một loại 5 thiết bị sẽ thực hiện 64QAM trong đường lên, các loại khác sử dụngQPSK và 16QAM. Sự phân tập thu và MIMO có trong tất cả các chủng loại, trừ loại1 là không hỗ trợ MIMO. Các chủng loại UE được thể hiện như trong bảng 3.2Bảng 3.2 Các loại thiết bị LTELoại 1 Loại 2 Loại 3 Loại 4 Loại5Tốc độđỉnhDL/UL10 / 5Mbps 50 /25Mbps100 /50Mbps150/50Mbps 300/75MbpsĐiều chếDLQPSK /16QAM /64QAMQPSK /16QAM /64QAMQPSK /16QAM /64QAMQPSK /16QAM /64QAMQPSK /16QAM /64QAMĐiều chếULQPSK /16QAMQPSK /16QAMQPSK /16QAMQPSK /16QAMQPSK /16QAM +64QAMMIMO DLTùy chọn(không bắtbuộc)2 × 2 2 × 2 2 × 2 2 × 4Các bậc trong tốc độ dữ liệu lên tới 300Mbps với loại 5 là đạt được với việctruyền dẫn MIMO với bốn ăng ten, trong đó không được hỗ trợ với các loại khác.3.8. Đo lƣờng lớp vật lý3.8.1. Đo lƣờng eNodeBTất cả các chức năng vô tuyến được đặt tại eNodeB, có một vài phép đo eNodeBmà có thể cần phải được báo cáo qua giao diện bất kỳ vì không có chức năng RRBtập chung riêng biệt như bộ điều khiển mạng vô tuyến trong WCDMA. Đo eNodeBđược quy định trong các thông số kỹ thuật lớp vật lý trong phiên bản 8 ở đườngxuống như sau :
  • 103. 82Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải Công suất sử dụng cho các thành phần tài nguyên được sử dụng để truyềncác tín hiệu chuẩn ô cụ thể từ eNodeB ( trong băng thông hệ thống). Công suất can nhiễu nhận được trên mỗi khối tài nguyên vật lý Công suất nhiễu nhiệt qua băng thông hệ thốngĐộng cơ thúc đẩy cho việc thực hiện các phép đo lường này là để cho phéphọ xem xét trong các quyết định chuyển giao và sức mạnh trạm gốc tương đối đểtạo điều kiện cho sự phối hợp can nhiễu giữa các ô.Trong 3GPP có bổ sung thêm các chỉ số như là một phần của các thông số kỹthuật vận hành và bảo dưỡng ( O & M) để hỗ trợ việc giám sát hiệu năng của hệthống.3.8.2. Đo lƣờng UEĐối với UE các phép đo sau đây được thực hiện bên trong hệ thống LTE: Công suất thu tín hiệu chuẩn (RSRP), mà đối với một ô riêng biệt đó là mứctrung bình của công suất đo được ( và mức trung bình giữa các nhánh thu được )của các thành phần tài nguyên có chứa các tín hiệu chuẩn ô cụ thể. Chất lượng thu tín hiệu chuẩn ( RSRQ) nó là tỉ số của RSRP và E-UTRANmang chỉ thị cường độ tín hiệu nhận được (RSSI), với các tín hiệu chuẩn. E-UTRAN RSSI, đây là tổng công suất dải rộng thu được trên một tần sốnhất định, nó bao gồm nhiễu từ toàn bộ vũ trụ vào tần số cụ thể, cho dù đó là sự cannhiễu giữa các ô hoặc từ mọi nguồn nhiễu nào khác. E-UTRAN RSSI không phải làbáo cáo của UE như là một phép đo riêng lẻ, nhưng nó chỉ được sử dụng trong việctính toán các giá trị RSRQ bên trong UE.3.9. Cấu hình tham số lớp vật lýCác tham số lớp vật lý để cấu hình cho kết nối trong một ô cụ thể là tráchnhiệm của eNodeB cụ thể. Sẽ có một số vấn đề từ các thiết lập O&M, chẳng hạnnhư độ dài tiền tố vòng được sử dụng. Đối với một số các tham số, 3GPP đã pháttriển giải pháp mạng tự tổ chức ( SON ). Trong lớp vật lý này bao trùm là ID ô vậtlý ( PCI), được thể hiện như trong hình 3.25.
  • 104. 83Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiKhi lắp đặt một ô mạng mới, theo nguyên tắc là ô có thể chọn ngẫu nhiênPCI và khi báo cáo đo lường đầu tiên đã thu được từ UE bất kỳ, nó sẽ nghiên cứucác PCI đang sử dụng ở gần. Sau đó khi eNodeB đã biết được các ô lân cận và nócó thể thiết lập các kết nối X2 ( UE sau đó cần phải được hướng dẫn để giải mãBCH để có được ID ô toàn cầu và sau đó hệ thống O&M có thể cung cấp thông tinkết nối cho việc tạo ra X2 ). Một khi các kết nối X2 cung cấp thông tin về các giá trịPCI được sử dụng trong các ô lân cận, ô có thể xác định xem PCI nó lựa chọn cócần phải điều chỉnh hay không. Hoặc, PCI có thể được lấy trực tiếp từ O&M, nhưvậy tránh được các xung đột ban đầu cho PCI giữa các ô gần nhau.Hình 3.25 Tự cấu hình cho PCIKết luận chƣơngChương 3 ta đã nghiên cứu về lớp vật lý trong LTE gồm các kênh truyền tảivà các kênh ánh xạ của chúng tới các kênh vật lý, truyền tải dữ liệu người sử dụnghướng lên và hướng xuống, truyền dẫn tín hiệu lớp vật lý hướng lên. Đồng thời
  • 105. 84Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảichúng ta hiểu rõ về cấu trúc PRACH, truyền dẫn báo hiệu lớp vật lý hướng xuống,các thủ tục lớp vật lý và đo lường lớp vật lý. Sau khi đã tìm hiểu được chức năngcủa lớp vật lý, chương 4 sẽ làm rõ các thủ tục truy nhập trong LTE.
  • 106. 85Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiCHƢƠNG 4: CÁC THỦ TỤC TRUY NHẬP LTETrước khi truyền dẫn số liệu, đầu cuối di động cần phải kết nối vớimạng. Trong phần này ta sẽ xét các thủ tục cần thiết cho một đầu cuối di độngđể nó có thể truy nhập mạng LTE.4.1 Tìm ô:Tìm ô là thủ tục mà một đầu cuối di động tìm một ô tiềm năng để kếtnối. Một phần của thủ tục tìm ô là đầu cuối nhận được số nhận dạng vả ướctính định thời khung của ô được nhận dang. Thủ tục tìm ô cũng cung cấp ướctính các thông số cần thiết để thu thông tin hệ thống trên kênh quảng bá. Thôngtin hệ thống chứa các thông số cần thiết để truy nhập hệ thống.Hình 4.1. Các tín hiệu đổng bộ sơ cấp và thứ cấpĐể không làm phức tạp quá trình quy hoạch ô, số lượng các nhận dạng ôlớp vật lý phải đủ lớn. LTE hỗ trợ 510 nhận dạng ô khác nhau. Các nhận dạngnày được chia thành 170 nhóm nhận dạng ô với ba nhận dạng trong mỗi nhóm.Để giảm độ phức tạp tìm ô, tìm ô trong LTE thường được thực hiện theo một sốbước giống như thủ tục tìm ô ba bước của WCDMA. Để hỗ trợ đầu cuối trongthủ tục này, LTE cung cấp tín hiệu đồng bộ sơ cấp và tín hiệu đồng bộ thứ cấp
  • 107. 86Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảitrên đường xuống. Các tín hiệu đồng bộ sơ cấp và đồng bộ thứ cấp là các chuỗiđặc biệt được chèn vào hai ký hiệu OFDM cuối cùng trong khe đầu tiên củakhung con không và năm như minh họa trên hình 4.1 . Ngoài các tín hiệu đồngbộ, thủ tục tìm ô cũng có thể sử dụng các tín hiệu tham khảo.4.1.1. Thủ tục tìm ô:Trong bước đầu tiên của thủ tục tìm ô, đầu cuối di động sử dụng tín hiệuđồng bộ sơ cấp để định thời theo 5ms. Lưu ý rằng tín hiệu đồng bộ được pháthai lần trong một khung. Lý do là để đơn giản chuyển giao từ các công nghệtruy nhập khác như GSM đến LTE. Vì thế tín hiệu đồng bộ sơ cấp chỉ có thểđảm bảo đồng bộ khung với một sự không rõ ràng 5ms.Thực hiện giải thuật ước tính là đặc thù của nhà khai thác, nhưng mộtgiải pháp là sử dụng lọc phối hợp giữa tín hiệu thu được và các chuỗi được đặctả cho tín hiệu đồng bộ sơ cấp. Khi đầu ra của bộ lọc phối hợp đạt giá trị cựcđại, thì có nghĩa là đầu cuối đã tìm được định thời theo 5ms. Bước thứ nhấtcũng có thể được sử dụng để khóa tần số bộ dao động nội của đầu cuối di độngđến tần số sóng mang của trạm gốc. Khóa tần số của bộ dao động nội đến tầnsố sóng mang trạm gốc cho phép giảm bởi yêu cầu độ chính xác đối với bộ daođộng nội của đầu cuối di động và nhờ vậy giảm giá thành.Vì các lý do sẽ xét dưới đây, ba chuỗi khác nhau có thể được sử dùngcho tín hiệu đồng bộ sơ cấp. Tồn tại ánh xạ (chuyển đồi) một một giữa từngchuỗi của ba chuỗi này và nhận dạng ô trong nhóm nhận dạng ô. Vì thế saubước thứ nhất, đầu cuối đã tìm được nhận dạng này trong nhóm nhận dạng ô.Ngoài ra do có sự chuyển đổi một một giữa từng nhận dạng ô trong nhóm nhậndạng ô và từng chuỗi trong số ba chuỗi trực giao được sử dụng khi tạo ra tínhiệu tham khảo. Đầu cuối di động cũng sẽ biết được một phần thông tin về cấutrúc tín hiệu tham khảo trong bước này. Tuy nhiên sau bước này, đầu cuối vẫnchưa biết nhóm nhận dạng ô.Trong bước tiếp theo, đầu cuối tìm nhóm nhận dạng ô và xác định đồngbộ khung. Điều này được thực hiện bằng cách quan sát các cặp khe nơi mà tín
  • 108. 87Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảihiệu đồng bộ thứ cấp được phát. Về nguyên lý, nếu (sl, s2) là cặp chuỗi đượcphép, trong đó sl, s2 thể hiện tín hiệu đồng bộ thứ cấp trong khung con khôngvà năm, thì cặp đảo (s2, sl) không phải là cặp chuỗi hợp lệ. Khai thác thuộc tínhnày, đầu cuối di động cũng giải quyết được sự không rõ ràng định thời 5ms từbước thứ nhất trong thủ tục tìm ô và xác định được định thời khung. Ngoài ramỗi tổ hợp (sl, s2) thể hiện một trong số các nhóm nhận dạng ô, vì thế từ bướctìm ô thứ hai nhóm nhận dạng ô cũng được tìm thấy. Từ nhóm nhận dạng ô,đầu cuối cũng nhận được thông tin về chuỗi giả ngẫu nhiên được sử dụng đểtạo ra tín hiệu tham khảo trong ô.Sau khi hoàn thành thủ tục tìm ô, đầu cuối di động nhận được thông tin hệthống phát quảng bá và từ đó nhận được các thông số còn lại như băng thôngđược sử dụng trong ô.4.1.2. Cấu trúc thời gian/tần số của các tín hiệu đồng bộ:Cấu trúc thời gian-tần số tổng quát được minh hoạ như hình 4.2. Từ hình này tathấy các tín hiệu đồng bộ sơ và thứ cấp được phát trong hai ký hiệu OFDM nốitiếp. Cấu trúc này cũng được chọn để có thể xử lý nhất quán tín hiệu đồng bộthứ cấp tại đầu cuối di động. Sau bước thứ nhất tín hiệu đồng bộ sơ cấp đã biếtvà vì thế có thể sử dụng nó để ước tính kênh. Ước tính kênh này sẽ được sửdụng tiếp theo để xử lý nhất quán tín hiệu cho bước thứ hai để cải thiện hiệunăng, tuy nhiên việc đặt các tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp cạnh nhau cũngcó nghĩa là trong bước thứ hai đầu cuối phải ước tính mù độ dài CP. Tuy nhiênđây là khai thác ít phức tạp.Trong nhiều trường hợp, định thời trong nhiều ô được đồng bộ sao cho khởiđầu khung trong các ô cáng nhau trùng nhau về thời gian. Lý do là để cho phépkhai thác MB SFN. Tuy nhiên khai thác đồng bộ cũng có nghĩa là phát các tínhiệu đồng bộ sơ cấp trong các ô khác nhau phải xảy ra tại cùng một thời điềm.Vì thế ước tính kênh dựa trên tín hiệu đồng bộ sơ cấp sẽ phản ảnh kênh tổnghợp cho tất cả các ô nếu cùng một tín hiệu đồng bộ sơ cấp được sử dụng trongtất cả các ô. Rõ ràng rằng, để giải điều chế nhất quán tín hiệu đồng bộ thứ cấp
  • 109. 88Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khải(các tín hiệu này khác nhau trong các ô khác nhau) ước tính kênh xét từ quanđiểm ô là cần thiết và không cần thiết ước tính kênh tổng hợp từ tất cả các ô. Vìthế LTE hỗ trợ nhiều chuỗi cho tín hiệu đồng bộ sơ cấp. Trong trường hợp thunhất quán được triển khai cùng với việc các ô được đồng bộ theo thời gian, cácô lân cận có thể sử dụng các chuỗi đồng bộ sơ cấp khác nhau để giảm nhẹ vấnđề ước tính kênh được trình bày ở trên, Ngoài ra tín hiệu đồng bộ sơ cấp cũngmang một phần nhận dạng ô.Hình 4.2 Lập biểu phụ thuộc đường xuống trong miền thời gian và tần số.Từ quan điểm TDD, đặt tín hiệu đồng bộ tại cuối khe đầu của khung conthay vì khe thứ hai là có lợi vì sẽ giảm bớt các hạn chế liên quan đến việc tạo racác khoảng thời gian bảo vệ giữa đường lên và đường xuống. Nói một cáchkhác nếu các tín hiệu đồng bộ được đặt tại khe cuối cùng của khung con, sẽkhông có khả năng nhận được thời gian bảo vệ cần thiết cho TDD bằng cáchloại bỏ các ký hiệu OFDM. Ngoài ra, cần lưu ý rằng đối với khai thác TDD, vịb)a)Pha đinh ts thời gianPha đinh ts thời gianfNgười sử dụng#1Người sử dụng#2Người sử dụng#2Người sử dụng#1
  • 110. 89Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảitrí các tín hiệu đồng bộ trong các khung con không và năm là các khung conđường xuống.Tại thời điểm đầu của tìm ô, băng thông ô chưa cần biết. Về nguyên tắc,tìm băng thông truyền dẫn có thể được thực hiện như là một phần của tìm ô.Tuy nhiên điều này sẽ làm phức tạp hóa toàn bộ thủ tục tìm ô, vì thế nên duy trìthủ tục tìm ô như nhau không phụ thuộc vào tổng băng thông truyền dẫn của ô.Sau đó đầu cuối có thể được thông báo về băng thông của ô trong kênh quảngbá. Để duy trì cấu trúc miền tần số của các tín hiệu đồng bộ giống nhau khôngphụ thuộc vào băng thông ô, các tín hiệu đồng bộ luôn luôn được phát trên 72sóng mang con trung tâm tương đương với băng thông l mhz. Ba mươi sáusóng mang con tại hai phía của sóng mang con DC trong miền tần số được dànhriêng cho tín hiệu đồng bộ. Sử dụng IFFT, tín hiệu miền thời gian tương ứng cóthể được tạo ra. Kích thước IFFT cũng như số các sóng mang con được đặtbằng không trên hình 4.3 phụ thuộc vào băng thông hệ thống. Các sóng mangcon không sử dụng cho truyền dẫn các tín hiệu đồng bộ được sử dụng để truyềndẫn số liệu.Hình 4.3: Tạo tín hiệu đồng bộ trong miền tần số4.1.3. Tìm ô ban đầu và tìm ô lân cận:Tìm ô để kết nối sau khi đầu cuối bật nguồn là một trường hợp rất quan trọng.Tuy nhiên khả năng nhận dạng các ô để chuyền giao cho hỗ trợ di động khi đầucuối chuyển từ kết nối này sang kết nối khác cũng không kém phần quan trọng.Hai tình huống này thường được gọi là tìm ô ban đầu và tìm ô lân cận.DC36 sóng mang con 36 sóng mang conTín hiệu đường đồngbộ trình bày trong miềntần sốTín hiệu đường đồngbộ trình bày trongmiền thời gian-tần sốIFFT00
  • 111. 90Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiKhi tìm ô ban đầu, đầu cuối di động thường không biết được tần số sóngmang của các ô mà nó đang tìm. Để xử lý trường hợp này, đầu cuối cần tìm mộtsóng mang thích hợp bằng cách lặp thủ tục nói trên nhiều lần cho tất cả cácsóng mang có thể có được cho trong miền tần số. Rõ ràng rằng cách làm nàythường làm tăng thời gian cần thiết tìm ô, nhưng yêu cầu về thời gian đối vớitìm ô ban đầu là khá dễ rãi. Các phương pháp đặc thù thực hiện cũng có thểđược sử dụng đề giảm thời gian từ lúc bật nguồn đến lúc tìm được ô. Chẳnghạn, đầu cuối có thể sử dụng mọi thông tin mà nó có và bắt đầu tìm ô trên cùngmột tần số mà nó đã kết nối đến lần cuối.Mặt khác, tìm ô lân cận lại có các yêu cầu định thời chặt chẽ hơn. Tìm ôlân cận càng chậm thì đầu cuối càng mất nhiều thời gian để được chuyển giaođến ô có chất lượng kênh vô tuyến trung bình tốt hơn. Rõ ràng rằng điều này sẽlàm giảm hiệu suất sử dụng phổ tần tổng thể. Tuy nhiên trong trường hợpchuyển giao cùng tần số, rõ ràng rằng đầu cuối di động không cần thiết phảitìm sóng mang trong ô lân cận. Vì không phải tìm kiếm ô trên nhiều sóngmang, nên tìm ô lân cận cùng tần số có thể sử dụng cùng thủ tục như tìm ô banđầu.Khi đầu cuối thu số liệu đường xuống từ mạng, nó cũng cần đo đạc chomục đích chuyển giao. Vì thế đầu cuối phải có khả năng thực hiện tìm ô lân cậntrong các trường hợp này. Đối với tìm ô lân cận trong cùng tần số, đây khôngphải là vấn đề lớn vì các ô lận cận phát cùng tần số giống như tần số mà từ đóđầu cuối thu số liệu. Thu số liệu và tìm ô lận cận là hai chức năng gốc tách biệthoạt động trên cùng một tín hiệu thu.Tuy nhiên trường hợp chuyển giao giữa các tần số phức tạp hơn trongthu số liệu và tìm ô lân cận cần được thực hiện trên các tần số khác nhau. Vềnguyên lý có thể trang bị cho đầu cuối di động một mạch thu vô tuyến riêngcho việc tìm ô lân cận, tuy nhiên điều này sẽ làm tăng tính phức tạp. Vì thế cóthể tạo ra các khoảng trống trong truyền dẫn số liệu trong để trong khoảng thời
  • 112. 91Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảigian này đầu cuối có thế chỉnh sóng đến tần số khác cho mục đích đo đạc. Điềunày được thực hiện theo cách lập biểu đầu cuối trong một hoặc vài khung con.4.2. Truy nhập ngẫu nhiên:Yêu cầu căn bản đối với mọi hệ thống tổ ong là khả năng đầu cuối có thểyêu cầu thiết lập kết nối. Điếu này thường được gọi là truy nhập ngẫu nhiên vànó phục vụ hai mục đích chính trong LTE, đó là thiết lập đồng bộ đường lên vàthiết lập một nhận dạng đầu cuối duy nhất (C-RNTI), trong đó mạng và đầucuối đều biết nhận dạng này. Vì thế truy nhập ngẫu nhiên không chỉ được sửdụng cho truy nhập lần đầu, khi chuyển từ LTE DETACHED hay LTE-IDLEvào LTE ACTIVE mà còn cả sau các chu kỳ không tích cực khi đồng bộ đườnglên bị mất trong LTE ACTIVE.Tổng thể thủ tục truy nhập ngẫu nhiên (minh họa trên hình 4.4) bao gồm bốnbước: Bước một gồm truyền dẫn một tiền tố truy nhập ngẫu nhiên để cho phépeNodeB ước tính định thời truyền dẫn của đầu cuối. Đồng bộ đường lên cầnthiết vì không có nó đầu cuối không thể phát số liệu đường lên. Bước thứ hai bao gồm phát lệnh định thời phát trước để điều chỉnh địnhthời phát của đầu cuối dựa trên các kết quả đo định thời bước một. Ngoài việcthiết lập đồng bộ đường lên, bước hai còn ấn định các tài nguyên cho đầu cuốidi động để nó sử dụng trong bước ba của thủ tục truy nhập ngẫu nhiên. Bước thứ ba bao gồm truyền dẫn nhận dạng đầu cuối di động đến mạngbằng kênh UL-SCH giống như số liệu được lập biểu thông thường. Nội dungchính xác của báo hiệu phụ thuộc vào trạng thái của đầu cuối chẳng hạn mạngcó biết nó trước đây hay không. Bước thứ tư là bước cuối cùng bao gồm truyền dẫn một bản tin phân giảixung đột từ mạng đến đầu cuối trên DL-SCH. Bước này cũng phân giải mọixung đột do nhiều đầu cuối tìm cách truy nhập mạng bằng cách sử dụng cùngmột tài nguyên truy nhập ngẫu nhiên.
  • 113. 92Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiChỉ bước thứ nhất sử dụng xử lý lớp vật lý được thiết kế đặc biệt cho truy nhậpngẫu nhiên. Tất cả ba bước còn lại sử dụng cùng một xử lý lớp vật lý giống nhưcho truyền dẫn số liệu đường lên và đường xuống thông thường. Dưới đây ta sẽxét chi tiết các bước này.Hình 4.4: Thủ tục truy nhập ngẫu nhiên.4.2.1. Bƣớc 1: Truyền dẫn tiền tố truy nhậpBước thứ nhất trong thủ tục truy nhập ngẫu nhiên là truyền dẫn một tiền tố truynhập ngẫu nhiên. Mục đích chính của tiền tố này là để thông tin cho mạng vềcó một ý định truy nhập và để nhận được đồng bộ thời gian đường lên tronggiới hạn một phần nhỏ của CP đường lên.Về tổng quát, các truyền dẫn tiền tố truy nhập ngẫu nhiên có thể trực giao hoặckhông trực giao đối với số liệu của người sử dụng. Trong WCDMA, tiền tố làkhông trực giao đối với truyền dẫn số liệu đường lên. Điều này là có lợi vìkhông cần phải ấn định bán cố định tài nguyên cho truy nhập ngẫu nhiên. Tuy
  • 114. 93Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảinhiên để điều khiển nhiễu truy nhập ngẫu nhiên đối với số liệu, công suất phátcủa tiền tố truy nhập ngẫu nhiên phải được điều khiển cẩn thận. TrongWCDMA, điều này được giải quyết bằng thủ tục tăng công suất từng nấc, trongđó đầu cuối tăng công suất theo từng nấc quy định trước cho đến khi trạm diđộng phát hiện được truy nhập ngẫu nhiên. Mặc dù đây là một giải pháp thíchhợp cho vấn đề nhiễu, nhưng thủ tục tăng từng nấc dẫn đến trễ tổng thể thủ tụctruy nhập ngẫu nhiên. Vì thế từ quan điểm trễ, thủ tục truy nhập ngẫu nhiênkhông đòi hỏi tăng từng nấc sẽ có lợi hơn.Trong LTE, truyền dẫn tiền tố truy nhập ngẫu nhiên có thể được thựchiện trực giao với các truyền dẫn số liệu của người sử dụng và kết quả là khôngcần tăng công suất từng nấc. Trực giao giữa số liệu của người sử dụng đượcphát đi từ các đầu cuối khác và các ý đồ truy nhập đạt được cả trong miền thờigian và miền tần số. Mạng phát quảng bá thông tin đến tất cả đầu cuối về tàinguyên thời gian-tần số dành cho truyền dẫn tiền tố truy nhập ngẫu nhiên. Đểtránh nhiễu giữa số liệu và các tiền tố truy nhập ngẫu nhiên, mạng tránh lậpbiểu cho các truyền dẫn đường lên trong các tài nguyên thời gian-tần số này.Điều này được minh họa trên hình 4.6. Vì đơn vị thời gian cơ bản để truyền dẫnsố liệu trong LTE là lms, một khung con được dành trước cho truyền dẫn tiềntố. Tiền tố truy nhập ngẫu nhiên sẽ được phát trong các tài nguyên dành trướcnày.Trong miền tần số, tiền tố truy nhập ngẫu nhiên có băng thông tương ứng vớisáu khối tài nguyên (1,08 MHz). Điều này hoàn toàn phù hợp với băng thôngnhỏ nhất mà LTE có thể hoạt động (sáu khối tài nguyên). Vì thế, cùng một cấutrúc tiền tố truy nhập có thể được sử dụng không phụ thuộc vào băng thôngtruyền dẫn của ô. Đối với các triển khai sử dụng các ấn định băng thông lớnhơn: nhiều tài nguyên truy nhập ngẫu nhiên có thể được định nghĩa trong miềntần số để đảm bảo dung lượng truy nhập lớn hơn.
  • 115. 94Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 4.6: Minh họa nguyên lý truyền dẫn tiền tố ngẫu nhiên.Để thực hiện truy nhập ngẫu nhiên, đầu cuối đi động phải nhận đượcđồng bộ đường xuống trong thủ tục tìm ô trước khi phát tiền tố. Tuy nhiên địnhthời đường lên vẫn chưa được thiết lập. Khởi đầu khung đường lên tại đầu cuốiđược định nghĩa tương đối so với khởi đầu khung đường xuống tại đầu cuối diđộng. Do trễ truyền sóng giữa trạm gốc và đầu cuối, phát đường lên sẽ trễtương đối so với định thời phát đường xuống tại trạm gốc. Do khoảng cáchgiữa trạm gốc và đầu cuối di động không biết, nên sẽ có sự không rõ ràng trongđịnh thời đường lên tương ứng với hai lần khoảng cách giữa trạm gốc và đầucuối để giải quyết sự không rõ ràng này và tránh nhiễu giao thoa với các khungcon tiếp theo, cần sử dụng một khoảng bảo vệ, nghĩa là độ dài tiền tố thực tếngắn hơn lms. Hình 4.6 minh họa độ dài tiền tố và thời gian bảo vệ. Với độ dàitiền tố vào khoảng 0,9ms, thời gian bảo vệ 0,1ms sẽ cho phép các kích thước ôđến 15km. Trong các ô lớn hơn, trong đó sự không rõ ràng có thể lớn hơn thờigian bảo vệ, có thể tạo ra thời gian bảo vệ bổ sung bằng cách không lập biểucác truyền dẫn trong khung con tiếp sau tài nguyên truy nhập ngẫu nhiên.Khung 10msTài nguyên đường lên dànhtrước cho truyền dẫn tiền tốtruy nhập ngẫu nhiênCác tài nguyênđường lên được sửdụng cho truyền dẫnsố liệu
  • 116. 95Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 4.6: Định thời tiền tố tại eNodeB cho các người sử dụng truy nhập ngẫu nhiênkhác nhau.Tiền tố dựa trên các chuỗi Zađoff-chu và là các chuỗi dịch vòng. Cácchuỗi Zadoff-chu cũng được sử dụng để tạo ra các tín hiệu tham khảo đườnglên.Các chuỗi ZC dịch vòng có một số tính chất hấp dẫn. Biên độ chuỗikhông đổi , vì thế đảm bảo sử dụng hiệu qủa bộ khuếch đại công suất và duy trìcác thuộc tính PAPR thấp của đường lên đơn sóng mang. Các chuỗi này cũngcó tự tương quan dịch vòng lý tưởng cho phép ước tính định thời chính xác tạieNodeB. Cuối cùng tương quan chéo giữa các tiền tố khác nhau được xây dựngdựa trên dịch vòng của cùng một chuỗi ZC bằng không khi dịch vòng thời gian[N/m] được sử dụng khi tạo ra các tiền tố tại máy thu không lớn hơn thời giantruyền vòng cực đại cộng với trải trễ cực đại kênh. Nhờ tính chất tương quanchéo lý tưởng này, nên không xảy ra nhiễu nội ô do nhiều ý đồ truy nhập ngẫunhiên sử dụng các tiền tố được rút ra từ cùng một chuỗi Zadoff-chu gốc.Việc tạo ra tiền tố truy nhập ngẫu nhiên được minh họa trên hình 4.7.Mặc dù hình vẽ minh họa việc quá trình này trong miền thời gian, nhưng cũngcó thể thực hiện tạo tiền tố truy nhập ngẫu nhiên trong miền tần số. Ngoài ra đểKhung con truy nhập ngẫu nhiên 1msCác người sử dụng khác Các người sử dụng khácCác người sử dụng khác Các người sử dụng khácCác người sử dụng khác Các người sử dụng khácTiền tố 0,9msNgười sử dụng gầnNgười sửdụng xa trungbìnhNgười sử dụng xaThời gianbảo vệ
  • 117. 96Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảixử lý miền tần số tại trạm gốc (sẽ xét dưới đây), CP được chèn vào trong quátrình tạo tiền tố.Hình 4.7: Tạo tiền tố truy nhập ngẫu nhiên.Các chuỗi tiền tố được chia thành các nhóm 64 chuỗi. Sau khi lập cấuhình hệ thống, mỗi ô được ấn định một nhóm nói trên bằng cách định nghĩamột hay nhiều chuỗi Zadoff-chu gốc và các dịch vòng cần thiết để tạo ra tậpcác tiền tố. Số nhóm đủ lớn đơn giản quy hoạch chuỗi giữa các ô.Khi thực hiện truy nhập ngẫu nhiên, đầu cuối chọn ngẫu nhiên một chuỗi từ tậpchuỗi được ấn định cho ô mà nó đang tìm cách truy nhập. Nếu không có đầucuối nào cũng tìm cách truy nhập tại cùng một thời điểm bằng cùng một chuỗi,thì không có va chạm và ý đồ truy nhập này sẽ được mạng phát hiện với xácsuất cao.Xử lý trạm gốc là một thực hiện đặc thù, nhưng nhờ gắn CP vào tiền tố,nên xử lý miền tần số sẽ ít phức tạp hơn. Ví dụ về xử lý này được cho trên hình4.8, các mẫu trên một cửa sồ được thu thập và được chuyển đổi và thể hiệnmiền tần số bằng FFT. Cửa sổ dài 0,8ms bằng độ dài chuỗi ZC không có CP.Điều này cho phép xử lý sự không rõ ràng đến 0,lms và thích ứng với thời gianbảo vệ được định nghĩa:ChuỗiZCgốcMđiểmDịchvọngChènCPCP Chuỗi ZC gốc Mđiểm0,1ms 0,8ms 0,1ms
  • 118. 97Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiHình 4.8: Phát hiện tiền tố truy nhập trong miền tần số.Đầu ra của FFT thể hiện tín hiệu trong miền tần số được nhân với thểhiện miền tần số liên hiệp phức của chuỗi Zadoff-chu gốc và kết quả nhận đượcđưa đến IFFT. Bằng cách quan trắc đầu ra, có thể phát hiện được dịch vòng nàocủa chuỗi Zadoff-chu gốc đã được phát và trễ của nó. Đích của đầu IFFT ratrong đoạn tương ứng với chuỗi dịch vòng thứ i và trễ được xác đinh theo vị tríđỉnh trong đoạn này. Thực hiện miền tần số cho phép tính toán đơn giản hơn vàcho phép phát hiện nhiều ý đồ truy nhập ngẫu nhiên sử dụng các chuỗi dịchvòng khác nhau từ cùng một chuỗi Zadoff-chu.4.2.2 Bƣớc 2: Trả lời truy nhập ngẫu nhiên:Để trả lời truy nhập ngẫu nhiên (bước hai của thủ tục truy nhập ngẫu nhiên),mạng sẽ phát một bản tin trên DL-SCH chứa: Chỉ số tiền tố truy nhập ngẫu nhiên mà mạng phát hiện và đối với tiền tốnày trả lời là hợp lệ. Hiệu chỉnh thời gian được tính toán bởi máy thu tiền tố truy nhập ngẫunhiên. Cho phép lập biểu chỉ thị các tài nguyên mà đầu cuối sẽ sử dụng chotruyền dẫn bản tin trong bước ba. Một nhận dạng tạm thời sử dụng cho thông tin tiếp theo giữa đầu cuối vàmạng.FFT iFFTChuỗi I được phát hiện, ước tính trễ Thể hiện miền tần số của chuỗi ZCĐoạn 1i-2 i-1 I+1 I+2
  • 119. 98Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiTrong trường hợp mạng phát hiện nhiều ý đồ truy nhập ngẫu nhiên (từcác đầu cuối khác nhau), nhiều bản tin trả lời cho các đầu cuối di động có thểđược kết hợp trong một truyền dẫn duy nhất. Vì thế, bản tin trả lời được lậpbiểu trên DL-SCH và được chỉ thị trên kênh điều khiển LL/L2 bằng một nhậndạng dành riêng cho trả lời truy nhập ngẫu nhiên. Tất cả các đầu cuối đã truyềntiền tố sẽ giám sát các kênh điều khiển LL/L2 để nhận trả lời truy nhập ngẫunhiên. Định thời của bản tin trả lời không được quy định trong đặc tả để có thểtrả lời nhiều truy nhập đồng thời. Điều này cũng đảm bảo mức độ linh hoạtnhất định trong thực hiện trạm gốc.Nếu các đầu cuối di động thực hiện truy nhập ngẫu nhiên trong cùng mộttài nguyên sử dụng các tiền tố khác nhau thì sẽ không xẩy ra va chạm và từ báohiệu đường xuống các đầu cuối sẽ nhận biết được rõ ràng thông tin nào dànhcho nó. Tuy nhiên sẽ có một xác suất va chạm nhất định trong đó nhiều đầucuối sử dụng cùng một tiền tố tại cùng một thời điểm. Trong trường hợp nàynhiều đầu cuối sẽ phản ứng lên cùng một trả lời đường xuống và va chạm sẽxẩy ra. Phân giải các va chạm là bộ phận của bước tiếp theo (sẽ xét dưới đây).Va chạm là lý do vì sao HARQ không được sử dụng để truyền dẫn trả lời truynhập ngẫu nhiên. Đầu cuối nhận được trả lời truy nhập ngẫu nhiên dành chođầu cuối khác sẽ không có định thời đường lên đúng. Nếu HARQ được sửdụng, định thời ACK/NAK cho đầu cuối này sẽ không đúng và có thể gâynhiễu cho báo hiệu điều khiển đường lên từ các người sử dụng khác.Khi nhận được trả lời truy nhập ngẫu nhiên trong bước thứ hai đầu cuối sẽ điềuchỉnh định thời phát đường lên và tiếp tục bước ba.4.2.3. Bƣớc 3: Nhận dạng đầu cuối:Sau bước hai, đường lên của đầu cuối đã được đồng bộ. Tuy nhiên trướckhi có thể truyền số liệu người sử dụng đến từ đầu cuối di động, cần ấn địnhcho đầu cuối di động một số nhận dạng duy nhất trong ô (C-RNTI). Phụ thuộcvào trạng thái đầu cuối, có thể cần thêm các trao đổi bản tin.
  • 120. 99Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiTrong bước ba, đầu cuối phát các bản tin cần thiết đến mạng bằng cách sử dụngcác tài nguyên được ấn định trong trà lời truy nhập ngẫu nhiên của bước hai.Các bản tin đường lên này được phát giống như số liệu đường lên được lập biểumà không cần phải gắn vào tiền tố như trong bước một. Cách làm này đem lạimột số lợi ích sau. Thứ nhất, khối lượng thông tin được phát khi không có đồng bộ đườnglên bị giảm thiểu do phải cần một khoảng thời gian bảo vệ lớn và điều này làmtăng chi phí cho truyền dẫn. Thứ hai, sử dụng sơ đồ truyền dẫn đường lên bình thường cho phép điềuchỉnh kích thước cho phép và sơ đồ điều chế theo các điều kiện vô tuyến khácnhau. Cuối cùng, cho phép sử dụng HARQ với kết hợp mềm cho bản tin đườnglên. Lợi ích cuối cùng là một nét quan trọng nhất là đối với các giới hạn vùngphủ, vì nó cho phép sử dụng nhiều lần phát lại để thu thập đủ năng lượng chobáo hiệu đường lên để đảm bảo xác suất truyền dẫn thành công.Một bộ phận quan trọng của bản tin đường lên là bộ phận chữa nhậndạng đầu cuối vì nhận dạng này được sử dụng như là một phần của cơ chế phângiải xung đột trong bước bốn. Trường hợp đầu cuối nằm trong trạng thái LTEACTIVE, nghĩa là nó được nối đến một ô biết trước và vì thế C-RNTI đã đượcấn định, thì C-RNTI này được sử dụng làm nhận dạng trong bản tin đường lên.Trái lại, một nhận dạng đầu cuối của mạng lõi được sử dụng và mạng truy nhậpvô tuyên cần yêu cầu sự tham gia của mạng lõi trước khi trả lời bản tin đườnglên trong bước 34.2.4. Bƣớc 4: Phân giải va chạm:Bước cuối cùng trong thủ tục truy nhập ngẫu nhiên gồm một bản tin chophân giải xung đột. Lưu ý rằng từ bước thứ hai, nhiều đầu cuối thực hiện truynhập vô tuyến đồng thời sử dụng cùng một chuỗi tiền tố trong bước thứ nhất đểnghe cùng một bản tin trả lời trong bước thứ hai và vì thế có cùng một nhậndạng tạm thời. Vì thế, trong bước bốn, mỗi đầu cuối di động nhận được bản tin
  • 121. 100Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảiđường xuống sẽ so sánh số nhận dạng trong bản tin này với số nhận dạng bảntin được phát trong bước ba. Chỉ một đầu cuối quan trắc được sự phù hợp giữanhận dạng nhận được trong bản tin thứ tự với nhận dạng được phát trong bướcba mới thông báo rằng thủ tục truy nhập ngẫu nhiên thành công. Nếu đầu cuốichả được ấn định C-RNTI, số nhận dạng tạm thời trong bước hai được chuyềnthành C-RNTI, trái lại đầu cuối giữ nguyên C-RNN đã được ấn định.Bản tin phân giải va chạm được phát trên DL-SCH sử dụng nhận dạng tạm thờitừ bước hai để trao đồi thông tin với đầu cuối trên kênh điểu khiền LL/L2. Vìđồng bộ đường lên đã được thiết lập, HARQ được áp dụng cho đường xuốngtrong bước này. Đầu cuối có sự phù hợp giữa nhận dạng được phát trong bướcba và nhận dạng trong bản tin nhận được trong bước bốn sẽ phát công nhậnHARQ đường lên.Đầu cuối không tìm được sự phù hợp giữa nhận dạng nhận được trongbước bốn và nhận dạng được phát trong bước ba sẽ được coi là bị thất bại trongthủ tục truy nhập ngẫu nhiên và cần phải khởi động lại thủ tục truy nhập ngẫunhiên từ bước thứ nhất. Tất nhiên không có phản hồi HARQ từ các đầu cuốinày.4.2.5. Tìm gọi:Tìm gọi được sử dụng để thiết lập một kết nối được khởi đầu bởi mạng.Một thủ tục tìm gọi hiệu quả phải cho phép đầu cuối ngủ để máy thu khôngphải thực hiện xử lý trong hầu hết thời gian và chỉ thức giấc trong các khoảngthời gian ngắn quy định trước để giám sát thông tin tìm gọi từ mạng.Trong WCDMA, một kênh chỉ thị tìm gọi riêng được sử dụng để chỉ thị chođầu cuối rằng thông tin tìm gọi sẽ được phát và đầu cuối phải giám sát kênhnày tại các thời điểm quy định trước. Vì chỉ thị tìm gọi rất ngắn so với thờigian truyền thông tin tìm gọi, nên cách làm này giảm thiếu thời gian mà đầucuối phải thức.Trong LTE, không sử dụng kênh chỉ thị tìm gọi riêng vì tiết kiệm côngsuất theo cách này không đáng kể do thời gian của báo hiệu điều khiển LL/L2
  • 122. 101Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang Khảingắn, nhiều nhất là ba ký hiệu. Thay vào đó cơ chế giống như truyền dẫn sốliệu đường xuống bình thường trên kênh DL-SCH được sử dụng và đầu cuối diđộng giám sát báo hiệu điều khiền đường xuống cho các ấn định lập biểuđường xuống. Các chu kỳ DRX được định nghĩa, vì thề đầu cuối có thể ngủ hầuhết thời gian và chỉ thức trong khoảng thời gian ngắn để giám sát báo hiệu điềukhiển LL/L2. Nếu đầu cuối di động phát hiện nhận dạng nhóm được sử dụng đểtìm gọi khi nó thức giấc, nó xử lý bản tin tương ứng được phát trên đườngxuống này. Bản tin tìm gọi bao gồm nhận dạng đầu cuối (các đầu cuối) đangđược tìm gọi và đầu cuối không tìm thấy nhận dạng của mình sẽ xoá thông tinnhận được và ngủ theo chu kỳ DRX. Rõ ràng rằng, vì định thời đường lênkhông được biết trong các chu kỳ DRX, nên không thể thực hiện báo hiệuACK/NAK và vì thế không thể sử dụng HARQ với kết hợp mềm cho các bảntin tìm gọi. Vì thế để trả lời tìm gọi đầu cuối phải thực hiện thủ tục truy nhậpngẫu nhiên như đã xét ở trên.Chu kỳ DRX cho tìm gọi được minh họa trên hình 4.9Hình 4.9: Thu không liên tục (DRX) đối với tìm gọi.Có thể tìm gọi đầu cuốiMáy thu UEtắtMáy thu UE tắtChữ ký DRXKhung con
  • 123. 102Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiKết luận chƣơng:Ta đã xét các thủ tục cần thiết cho một đầu cuối di động để nó có thểtruy nhập mạng LTE. Hai thủ tục được xét là: tìm ô và truy nhập ngẫu nhiên.Tìm ô là thủ tục mà một đầu cuối di động tìm một ô tiềm năng để kết nối. Kếtquả của thủ tục này là đầu cuối nhận được số nhận dạng và ước tính định thờikhung của ô được nhận dạng. Ngoài ra thủ tục tìm ô cũng cung cấp ước tínhcác thông số cần thiết để thu thông tin hệ thống trên kênh quảng bá, qua kênhnày đầu cuối nhận được các thông số cần thiết để truy nhập hệ thống.Truy nhập ngẫu nhiên cho phép đầu cuối gửi yêu cầu thiết lập kết nối đếnmạng. Kết quả của truy nhập này là thiết lập đồng bộ đường lên và thiết lậpmột nhận dạng đầu cuối duy nhất, trong đó mạng và đầu cuối đều biết nhậndạng này. Vì thế truy nhập ngẫu nhiên không chỉ được sử dụng cho trụy nhậplần đầu, khi chuyền từ LTE DETACHED hay LTE-IDLE vào LTE-ACTIVEmà còn cả sau các chu kỳ không tích cực khi đồng bộ đường lên bị mất trongLTE_ACTIVE.
  • 124. 103Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiKẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀICông nghệ LTE là một công nghệ mới, đã và đang được tiếp tục nghiên cứuvà triển khai trên toàn thế giới, với khả năng truyền tải tốc độ cao kiến trúc mạngđơn giản , sử dụng băng tần hiệu quả. LTE có thể trở thành hệ thống thông tin diđộng toàn cầu trong tương lai. Vì vậy việc tìm hiểu về công nghệ LTE là cần thiếtvà có ý nghĩa thực tế. Trong đồ án này em đã đề cập một cách tổng quan về côngnghệ LTE, trọng tâm gồm các phần : Nghiên cứu quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động cho đếnnay, giới thiệu về công nghệ LTE. Nghiên cứu về kiến trúc mạng LTE, các thành phần chính và các giao thứcsử dụng. Nghiên cứu về lớp vật lý LTE Nghiên cứu các thủ tục truy nhập LTELTE là một công nghệ phát triển sau so với WIMAX, nhưng với các đặc tínhtuyệt vời mà nó đem lại, nên hiện nay đã có rất nhiều các nhà mạng lớn trên thế giớiđã ủng hộ và lựa chọn để triển khai. Các nhà chế tạo thiết bị đầu cuối cũng đã tiếnhành tích hợp công nghệ LTE vào sản phẩm của mình. Tại việt nam thì các nhàmạng cũng đã tiến hành thử ngiệm công nghệ LTE và cũng đã đạt được những kếtquả khả quan. Do vậy, việc nắm bắt công nghệ LTE là hết sức cần thiết.
  • 125. 104Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN VÀ ĐỌC DUYỆTNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Ngày tháng năm 2013TS. TRỊNH QUANG KHẢINHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Ngày tháng năm 2013
  • 126. 105Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiLỜI CẢM ƠNTrước hết em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Trịnh Quang Khải, sự chỉbảo tận tình cùng những tài liệu quý báu của Thầy đã giúp em hoàn thành đồ ánnày. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy (cô) trong bộ môn Kỹ ThuậtViễn Thông cùng toàn thể thầy (cô) giáo trong trường Đại Học Giao Thông Vận Tảiđã tạo mọi điều kiện cho em học tập và nghiên cứu trong suốt 5 năm học vừa qua.Xin cám ơn các bạn học và những người thân đã luôn giúp đỡ, động viên và chia sẽnhững lúc tôi khó khăn trong thời gian thực hiện đồ án này.Do thời gian hạn hạn hẹp và kiến thức có hạn nên đồ án không tránh khỏinhững thiếu sót. Em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp bổ xung củatoàn thể thầy (cô) cùng các bạn để đồ án được hoàn thiện và em thể tiếp tục pháttriển hướng nghiên cứu của mình.
  • 127. 106Đồ án tốt nghiệpSVTH: Đỗ Bảo Sơn GVHD: TS: Trịnh Quang KhảiDANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢOTiếng Việt1. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng (2010), Lộ trình phát triển thông tin di động từ 3Glên 4G, Nhà xuất bản Thông tin và truyền thông.Tiếng Anh2. Harri Holma, Antti Toskala (2009) , LTE for UMTS – OFDMA and SC-FDMABased Radio Access, John Wiley & Sons Ltd.3. Agilent Technologies (2009), 3GPP Long Term Evolution: System -Overview,Product Development,and Test Challenges.4. Farooq Khan (2009), LTE for 4G Mobile Broadband: Air InterfaceTechnologies and Performance, Cambridge University Press.5. C.Gessner (2008), UMTS Long Term Evolution (LTE) TechnologyIntroduction, Rohde-Schwarz.6. Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, Per Beming (2007), 3GEVOLUTION: HSPA and LTE FOR for mobile broadband, Academic Press