Kỹ thuật OFDMA trong mạng 4G-LTE: Bài thuyết trình chi tiết

Ỹ

Ậ Ạ

K THU T OFDMA TRONG M NG 4GLTE

Nhóm 3 Nguyễn Văn Thiết D13VT7 Nguyễn Thì Vinh D13VT7 Nguyễn Mạnh Tùng D13VT7 Văn Tiến Dũng D13VT6

ươ

ề ạ

ổ

Ch

ng I:T ng quan v m ng LTE

ươ

ậ

ỹ

Ch

ng II:K thu t OFDMA

ươ

ệ ố

ự

ỏ

ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng

Ch OFDMA trong 4GLTE

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ớ

ệ ề

ệ

i thi u v công ngh LTE

1.1: Gi Ø Khái niêm : LTE (Long Term Evolution) là m t chu n truy n thông di đ ng do 3GPP phát tri n t ộ

ề ẩ ộ ể ừ

Ø M c tiêu : ụ

ẩ chu n UMTS

ü T c đ đ nh t c th i v i băng thông 20MHz : ờ ớ

ố ộ ỉ ứ

ả ả ố T i xu ng: 100Mbps T i lên: 50Mbps

ü Dung l

ượ ữ ệ ề ả ủ ộ ườ ạ ớ ng d li u truy n t i trung bình c a m t ng i dùng trên 1MHz so v i m ng HSDPA.

ể ủ ạ ộ ẫ i u v i t c đ di chuy n c a thuê bao là 015km/h. V n duy trì ho t đ ng khi thuê

ü Ho t đ ng t ố ư ớ ố ộ ạ ộ ớ ố ộ ừ ể bao di chuy n v i t c đ t

ậ ầ 120350 km/h (th m chí 500km/h tùy băng t n).

ü Các ch tiêu trên ph i đ m b o trong bán kính vùng ph tróng 5km, gi m chút ít trong ph m vi đ n

ả ả ủ ế ả ả ạ ỉ

ừ ạ ế 30km. T 30100km thì không h n ch .

ü Đ dài băng thông linh ho t: có th ho t đ ng v i các băng 1.25MHz, 1.6MHz, 2.5MHz, 5MHz,

ạ ộ ể ạ ớ ộ

ề ả ố 10MHz, 15MHz, 20MHz c chi u lên và xu ng.

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

Ø Đ đ t đ ậ

ể ạ ượ ụ ẽ ề ậ ỹ ớ ượ ổ ậ ụ ỹ c áp d ng trong đó n i b t là k

ấ c m c tiêu này, s có r t nhi u k thu t m i đ ế ẽ ạ ệ ố ề ậ

Hình 1.1

ế ộ ỹ thu t vô tuy n OFDMA, k thu t anten MIMO. Ngoài ra h th ng này s ch y hoàn toàn trên n n ỗ ợ ả IP (allIPnetwork), và h tr c 2 ch đ FDD và TDD

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ụ

ế ế

ề

ệ

1.2: M c tiêu thi t k LTE § 1.2.1 Ti m năng công ngh ü Yêu c u đ

ầ ượ ặ ệ ạ ố ộ ữ ệ ườ c đ t ra vi c đ t t c đ gi

ng xu ng là 100Mbps và đ ổ ẹ ườ ng lên là ố ộ ữ ệ ạ ộ ố ố ơ ố

ẽ ỉ ệ ỉ ỉ li u đ nh cho đ ổ 50Mbps, khi ho t đ ng trong phân b ph 20MHz. Khi mà phân b ph h p h n thì t c đ d li u đ nh cũng s t l theo.

ü Do đó, đi u ki n đ t ra là có th bi u di n đ ặ

ể ể ễ ượ ệ ườ ố c 5 bit/s/Hz cho đ ng xu ng và 2.5 bit/s/Hz cho

ườ ề ng lên. đ

ở ườ ề ợ trên LTE h tr c ch đ FDD và TDD, xét tr ng h p TDD do truy n d n đ ng

ườ ỗ ợ ả ế ộ ồ ầ ố ộ ữ ệ ệ ấ ố ờ ỉ ẫ ườ ể ng xu ng không xu t hi n đ ng th i nên yêu c u t c đ d li u đ nh cũng không th

ü Nh đã nói ư lên và đ trùng nhau đ ng th i.

ồ ờ

ü Đ i v i tr ộ ữ ệ

ặ ờ ạ ượ ố ồ ng h p FDD, đ c tính c a LTE cho phép quá trình phát và thu đ ng th i đ t đ c t c

ố ớ ườ ỉ ầ ế ở ợ đ d li u đ nh theo ph n lý thuy t ủ trên.

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ấ ệ ố

ệ

§ 1.2.2 Hi u su t h th ng

ươ

ệ

ụ

ườ

ớ ơ ả

ố

ụ

ườ

ớ ơ ả

ấ ng pháp đo hi u su t

M c tiêu đ

ng xu ng so v i c b n

M c tiêu đ

ng lên so v i c b n

ượ

ườ

ầ

ng ng

i dùng trung bình (trên

ầ 3 l n – 4 l n

2 l n – 3 l n

ư L u l 1MHz)

ạ

ế

ầ

ư ượ

i dùng t

i biên t

bào (trên

ầ 2 l n – 3 l n

2 l n – 3 l n

ườ ị ứ

L u l ng ng 1MHz phân v th 5)

ệ

ấ

ầ

ổ Hi u su t ph bit/s/Hz/cell

ầ 3 l n – 4 l n

2 l n – 3 l n

ấ ệ ố

ụ

ả

ệ B ng 1.2: M c tiêu hi u su t h th ng LTE

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ả

ữ

ỗ ợ

ầ

ế ượ ẫ ở ớ

ề

ả

c chia ra nh sau: h tr nâng cao l p cao h n, và h tr cho vi c chia

ỗ ợ ậ

ệ ế

§ 1.2.3 Qu n lý tài nguyên vô tuy n ế ü Nh ng yêu c u v qu n lý tài nguyên vô tuy n đ ả ề ỗ ợ ệ cho QoS end to end, h tr hi u qu cho truy n d n ư ả ẻ s tài nguyên cũng nh qu n lý chính sách thông qua các công nghê truy nh p vô tuy n khác nhau.

ầ ả

ệ ự

ữ ị

ứ

ụ

Vi c h tr nâng cao cho QoS end to end yêu c u c i thi n s thích ng gi a d ch v ,

ệ ỗ ợ ụ

ứ

ề

ệ

ề

ng d ng và các đi u ki n v giao th c.

ề

ả

l p cao h n đòi h i LTE ph i có kh năng

ệ ỗ ợ ệ ấ ơ ấ

ỏ ạ ộ

ủ

ề

ấ

ẫ

ứ ở ớ

l p

ế

ẫ ở ớ Vi c h tr hi u qu cho truy n d n ể ỗ ợ ệ cung c p c c u đ h tr truy n d n hi u su t cao và ho t đ ng c a các giao th c ế cao h n qua giao ti p vô tuy n.

ệ ỗ ợ

ẻ

ệ

ả

Vi c h tr chia s tài nguyên và qu n lý chính sách thông qua các công ngh truy

ệ ự

ọ ạ

ế

ậ

ả

ỏ

ơ ấ

ể ị

nh p vô tuy n khác nhau đòi h i ph i xem xét đ n vi c l a ch n l

i các c c u đ đ nh

ướ

ế ị ầ

ệ

ế

ậ

ạ

ố

ợ

ng các thi

t b đ u cu i theo các d ng công ngh truy nh p vô tuy n thích h p cũng

ư ỗ ợ

ữ

ể

ệ

ậ

nh h tr QoS end to end trong quá trình chuy n giao gi a các công ngh truy nh p vô

tuy n.ế

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ứ

ế

1.3: Ki n trúc giao th c LTE

ứ

ế

Hình 1.3:Ki n trúc giao th c LTE

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ổ

ứ

§ 1.3.1:T ng quan các giao th c: Ø Giao th c h i t

ự ệ

ề s li u gói (PDCP: Packet Data Convergence Protocol) th c hi n nén tiêu đ ầ ể ả ệ ế ứ ộ ụ ố ệ ế ố đ gi m s bit c n thi t phát trên giao di n vô tuy n

ế ế ệ ạ ố ị

Ø Đi u khi n liên k t vô tuy n (RLC: Radio link Control) ch u trách nhi m phân đo n/móc n i, đ n l p cao h n

ứ ự ế ớ ề ử ạ ơ ể x lý phát l ể i và chuy n theo th t

Ø Đi u khi n truy nh p môi tr ườ

ề ử ạ ng (MAC: Medium Acccess Control) x lý các phát l i HARQ

ố ể ể ườ ậ l p bi u đ ậ ng lên và đ ườ ng xu ng

Ø L p v t lý (PHY) x lý mã hóa/gi

ớ ậ ế ả ử ứ ề ế ả

ề i mã, đi u ch /gi ậ ế ắ ụ ị ủ ớ ậ ạ ớ

ậ i đi u ch , s p x p đa anten và các ch c ớ ấ ể năng đi n hình khác c a l p v t lý. L p v t lý cung c p các d ch v cho l p MAC trong d ng các kênh v t lý.

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ể

ế

ề

ử ệ ể ạ ạ ị ứ ự ế ớ ơ

§ 1.3.2 RLC (radio link control)Đi u khi n liên k t vô tuy n ế ü Ch u trách nhi m phân đo n/móc n i, x lý phát l ố

i và chuy n theo th t đ n l p cao h n.

ü Khác v i WCDMA, giao th c RLC đ ạ

ượ ặ ứ ớ ể ấ ộ ỉ c đ t trong e NodeB vì ch có m t ki u nút duy nh t

ế ủ ế ậ trong ki n trúc m ng truy nh p vô tuy n c a LTE.

ü RLC cung c p các d ch v cho PDCP

ở ạ ị ỗ ầ ố ượ ậ ế d ng các kênh mang vô tuy n. M i đ u cu i đ c l p

ấ ự ể ế ộ ộ ụ ấ c u hình m t th c th RLC trên m t kênh mang vô tuy n.

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ậ

ườ

§ 1.3.3 Đi u khi n truy nh p môi tr ể

ng (MAC: Medium Acccess

ề Control)

ü X lý các phát l

ử ạ ể ườ ườ ố ậ i HARQ l p bi u đ ng lên và đ ng xu ng.

ü Ch c năng l p bi u đ ườ

ự ể ỗ ộ ộ i e NodeB, m i nút này có m t th c th MAC cho m t ô,

ứ ả ườ cho c đ ậ ng lên và đ ể ượ ặ ạ c đ t t ố ng xu ng.

ü M t b ph n c a giao th c HARQ đ

ậ ủ ộ ộ ứ ượ ặ ủ ứ ầ ầ c đ t trong đ u phát và đ u thu c a giao th c MAC.

ü MAC cung c p các d ch v cho RLC trong d ng các kênh logic

ụ ấ ạ ị

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ể ườ

ố

ng xu ng

ườ ố ỗ ầ ố ướ ấ ượ ứ ạ ố ng xu ng, m i đ u cu i báo cáo c tính ch t l ờ ng kênh t c th i cho tr m g c.

§ 1.3.4 L p bi u đ ậ ü Trên đ

ệ ả ượ ừ ạ ố c phát đi t tr m g c và

ü Các cũng đ

ướ ượ ử ụ ậ ượ ằ ả ụ c b ng cách đo m t tín hi u tham kh o đ ế ề ả c tính này nh n đ c s d ng cho c m c đích gi ộ i đi u ch .

ướ ấ ượ ị c tính ch t l ng xu ng n đ nh các tài nguyên cho nh ng

ắ ầ ề ộ ổ ợ ữ ấ ỳ h p b t k

ü D a trên ự ườ ử ụ ng i s d ng. V nguyên t c đ u cu i đ ố ồ g m các kh i tài nguyên r ng 180kHz trong m i kho ng th i gian l p bi u 1ms.

ể ườ ộ ậ ng kênh, b l p bi u đ ể ố ượ ậ ả ố ể ượ ấ c l p bi u có th đ ỗ ấ ị c n đ nh m t t ể ậ ộ ờ

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ớ ậ

1.4 L p v t lý LTE

ơ ồ

ẫ ườ

ề

ố

1.4.1 S đ truy n d n đ

ng xu ng

ậ

ườ

ố

§ 1.4.1.1:Tài nguyên v t lý đ

ng xu ng

ườ

ậ

ố

ủ

ng xu ng d a trên OFDM. Tài nguyên v t lý đ

ự ố ướ ầ ố ờ

ươ

ứ

ớ

ể ng xu ng c a LTE có th xem ng ng v i

tài nguyên t

ầ ử i t n s th i gian (hình 1.4.1), trong đó m i ph n t ệ

ỗ ộ

ả

ờ

Ø LTE đ ư nh là l ộ m t sóng mang con OFDM trong kho ng th i gian m t ký hi u.

Hình 1.4.1

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

Ø Từ minh họa trên hình 1.4.2, trong miền tần số các sóng mang con được nhóm thành các khối tài nguyên tương ứng với băng thông khối tài nguyên chuẩn 180 kHz. Ngoài ra sóng mang con DC (một chiều) tại tâm của phổ đường xuống sẽ không được sử dụng. Sở dĩ không sử dụng sóng mang con DC là vì nó có thể trùng với tần số của bộ dao động nội tại máy phát trạm gốc và (hoặc) máy thu đầu cuối di động.

ầ ố ườ

ấ

ờ

ủ

ố ng xu ng c a

ề Hình 1.4.2:C u trúc mi n th i gian – t n s đ LTE

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ờ

ố

ồ

ộ ỗ

ộ ố ệ ộ

ướ ồ ỗ

ồ ng

ườ ườ ườ ợ ng h p CP

ấ

ườ

ố

Hình 1.4.3:C u trúc khung con và khe đ

ng xu ng

ề ấ ấ Ø Hình 1.4.3 cho th y c u trúc mi n th i gian ỗ ủ ẫ ườ ề ng xu ng c a LTE. M i cho truy n d n đ ướ ồ khung con 1ms g m hai khe đ ng kích th c có đ dài Tslot=0,5ms (15360.Ts). M i khe ồ g m m t s ký hi u OFDM. M t khung bao ồ c. M i khe g m g m hai khe đ ng kích th ệ ặ ẩ b y ho c sáu ký hi u OFDM trong tr ợ ng và trong tr h p CP bình th ở ộ m r ng

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ệ

ả ườ

ố

ng xu ng

§ 1.4.1.2 Các tín hi u tham kh o đ Ø Ch c năng c a tín hi u tham kh o đ ệ

ả ườ ứ ủ ư ố ng xu ng nh sau:

ü Đo ch t l

ấ ượ ườ ng kênh đ ố ng xu ng.

Ướ ườ ể ả ố ế ạ ề c tính kênh đ ng xu ng đ gi i đi u ch t i UE.

ü Tìm ô và b t ban đ u. ắ

ầ

ể ướ ố ườ ề ẫ ợ ng xu ng trong tr

ả ệ ả ườ i th i giant n s . Trong LTE, các tín hi u tham kh o này đ ng h p truy n d n OFDM là chèn các ký ượ c

Ø Cách tr c ti p đ ự ế hi u tham kh o bi g i chung là các tín hi u tham kh o đ

c tính kênh đ ướ ờ c vào l ả ườ ế ướ t tr ệ ệ ọ ầ ố ố ng xu ng.

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

Ø Như minh họa trên hình 1.4.4, các ký hiệu tham khảo đường xuống được chèn vào ký hiệu OFDM đầu và ký hiệu thứ ba trước cuối của mỗi khe với khoảng cách là sáu sóng mang trong miền tần số. Ngoài ra khoảng dịch giữa ký hiệu tham khảo thứ nhất và thứ hai là ba sóng mang. Như vậy trong mỗi k.hối tài nguyên với 12 sóng mang trong một khe sẽ có bốn ký hiệu tham khảo.

ả ườ

ệ

ấ

ố

ườ

ợ

ườ

Hình 1.4.4:C u trúc tín hi u tham kh o đ

ng xu ng trong tr

ng h p CP bình th

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ề ả

§ 1.4.1.3 X lý kênh truy n t

ố

ườ

ử ng xu ng

ớ ậ ế

ơ ở ng nguyên lý c s

ố

Ø L p v t lý giao ti p v i các l p cao h n đ c ớ ặ ơ ớ ệ ớ ớ t là v i l p MAC thông qua các kênh bi ừ ưở ề ả i. LTE th a h truy n t ằ ủ c a WCDMA/HSPA r ng s li u đ ế ậ chuy n đ n kênh v t lý trong d ng các kh i ướ i có kích th truy n t

ể ề ả ố ệ ượ ạ ấ ị c nh t đ nh.

ặ ệ ử t

ử

ớ ề ả ườ i đ ượ ỗ ử

ỗ ươ ứ ỗ

ớ

ề ả ườ

ử

ố

Hình 1.4.5: X lý kh i truy n t

i đ

ng xu ng

Ø X lý kênh truy n t ố ng xu ng, đ c bi ọ là x lý DLSCH, đ c minh h a trên hình ệ 1.4.5 v i hai chu i x lý riêng bi m i chu i t ề ả truy n t ố kh i truy n t ườ tr

t, trong đó ố ộ ươ ứ ng ng v i i trong

ớ ử ng ng v i x lý m t kh i ỗ ử ứ i. Chu i x lý th hai t ề ả ỉ ồ ạ ứ i th hai ch t n t ợ ng h p ghép kênh không gian

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

Ø Trong b

ướ ử ề ả ầ ượ c x lý kênh truy n t i đ u tiên, CRC đ

ượ ề ả i i mã kênh.

ườ

ố

Hình 1.4.6:Tính toán và chèn CRC đ

ng xu ng vào kh i truy n t

ề ả i

ị ỗ ươ ứ c tính toán và đ ố i d trong kh i truy n t ứ ệ ỗ ư ở i đã đ ườ (hình 1.4.6). CRC cho phép phía thu phát hi n l ể ượ ử ụ ỉ Ch th l ng ng sau đó có th đ i t ượ ắ ề ả c s d ng b i giao th c HARQ đ ố c g n vào kh i truy n t ả c gi ố ng xu ng.

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

Ø Các phát hành đ u tiên c a chu n truy nh p vô tuy n WCDMA (tr ẩ

ầ ậ

ế ề ả ố ớ ượ ơ ướ i. Đ i v i HSPA, mã hóa kênh đ ả ụ c HSPA) cho phép áp d ng c c đ n gi n

ắ ỉ ử ụ ườ ế i liên quan đ n HSPA (HSDSCH cho đ

ố ẻ ườ ố

ố ớ ề ẫ ợ ng lên). Đi u này cũng đúng đ i v i kênh chia s đ ượ ườ ụ ả ng ng xu ng LTE, ể ổ ấ ng h p truy n d n DLSCH. C u trúc t ng th

ộ Hình 1.4.7:B mã hóa turbo

ề c áp d ng trong tr ọ ượ ủ mã hóa xo n và mã hóa turbo cho các kênh truy n t ề ả vì ch s d ng mã hóa turbo cho các kênh truy n t ườ xu ng và EDCH cho đ ỉ nghĩa là ch có mã turbo đ ủ c a mã hóa turbo LTE đ c minh h a trên hình 1.4.7

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

Ø Nhi m v c a ch c năng HARQ l p v t lý là l y ra t

ệ ấ ừ ượ ậ ộ các bit đ c mã hóa sau b mã hóa kênh t p

ụ ủ ẽ ộ ớ ứ ướ các bit s phát trong m t TTI cho tr ậ c.

Ø Trong quá trình ng u nhiên hóa đ

ẫ ườ ượ ứ ố ộ

ặ ạ ừ ở ứ ỗ

ẫ ả ằ ộ ộ ợ ử ể ậ ụ ượ ả ả ng xu ng, các bit sau ch c năng HARQ đ ẫ c toàn b đ l i mã phía thu có th t n d ng đ

ườ

ố

ẫ Hình 1.4.8:Ng u nhiên hóa đ

ng xu ng

c tr n (thao tác ố ệ ho c lo i tr ) b i chu i ng u nhiên hóa m c bit (hình 1.4.8). Nói chung, ng u nhiên hóa s li u đã mã hóa cho phép đ m b o r ng gi i x lý do mã kênh cung c pấ

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

Ø Đi u ch s li u đ

ế ố ệ ườ ể ố ổ ng xu ng chuy n đ i kh i bit sau ng u nhiên hóa vào các ký hi u đi u

ề ế ứ ườ

ế ố ệ

ể

ề

ổ

Hình 1.4.9:Đi u ch s li u chuy n đ i n bit vào

ẫ ỗ ợ c LTE h tr cho đ ệ ộ ệ ồ ng xu ng g m QPSK, ề ể ơ ồ ề ớ ố ế ố ố ậ ế ượ ch ph c (hình 1.4.9). T p các s đ đi u ch đ ươ ứ ng ng v i hai, b n và sáu bit trên m t ký hi u đi u ch . 16QAM và 64QAM, t

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

Ø S p x p anten th c hi n x lý k t h p các ký hi u đi u ch , trong tr ế ợ ế ắ

ợ ổ ự ệ ươ ng h p t ng quát, t ng

ệ ử ề ả ậ ượ ế ế ớ ứ ả ố ề ế i và s p x p k t qu nh n đ ắ ng v i hai kh i truy n t ườ ế c đ n các anten khác nhau.

Ø S p x p kh i tài nguyên th c hi n s p x p các ký hi u s phát trên t ng anten đ n các ph n t

ắ ệ ẽ ầ ử ự ế ế

ệ ắ ượ ấ ở ộ ậ ừ ể ế ẫ ể ề ố ố ị tài ố c n đ nh b i b l p bi u MAC đ truy n d n kh i (các kh i)

ề ả ố ủ ậ i. nguyên c a t p kh i tài nguyên đ truy n t

Ø Các ký hi u tham kh o đ ệ

ả ườ ầ ử ồ ượ ử ụ ươ tài nguyên không đ c s d ng t ng

ứ ệ ớ ố ng xu ng bao g m các ph n t ả ủ ng v i các ký hi u tham kh o c a các anten khác nhau đã xét.

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ể

ệ

ườ

ố

ng xu ng

ề ườ i đ ố ng xu ng và đ

ẫ ệ ể ườ ề ng xu ng đi kèm. Báo hi u đi u khi n đ

ị ằ ng ng

ề ệ ượ ọ c g i là báo hi u đi u khi n đ ắ ể ỗ ợ ầ ng đ ầ ồ ừ ớ ườ ộ ậ ề ả ườ ng lên (các kênh DLSCH và UL ố ố ệ ng xu ng này ươ ứ ể ỉ ể ườ ng xu ng L1/L2 đ ch th r ng thông tin t ớ ố ầ ừ ớ ộ

ề 1.4.2 Báo hi u đi u khi n L1/L2 đ Ø Đ h tr truy n d n các kênh truy n t ể ườ SCH), c n có báo hi u đi u khi n đ ề th m t ph n b t ngu n t

MAC l p 2. l p v t lý (l p 1) và m t ph n t

Ø Vì các đ u cu i di đ ng có th đ ố

ộ ả ả ờ c l p bi u đ ng th i, nên ph i có kh năng phát đi nhi u b n

ậ ầ ể ượ ừ ề ả ồ c phát nh m t kênh đi u khi n đ

ề ố ng xu ng ể ậ ề ớ ỗ ọ

ể ườ ộ ả ng ng v i m t b n tin l p bi u ẫ ề ế ồ ể ượ ậ ể ư ộ ỗ ả tin l p bi u cho t ng TTI. M i b n tin này đ ể ươ ứ L1/L2. Nh minh h a trên hình 1.4.10, m i kênh đi u khi n t tr ư ướ ế ượ ử c h t đ c x lý riêng bao g m chèn CRC, mã hóa kênh, ng u nhiên hóa bit và đi u ch QPSK

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ệ ườ

ố

ỗ ử Hình 1.4.10: Chu i x lý cho báo hi u đ

ng xu ng L1/L2

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ề

ườ

ố

ẫ 1.4.3 Truy n d n đa ăngten đ

ng xu ng

ử ề ả ườ ế i đ

ầ ắ ượ ả ử ầ ố ượ ố ng xu ng đ ế ề ệ x lý hai kh i ký hi u đi u ch nh n đ

ề ả hai kh i truy n t ắ ồ i đã đ ế c t ọ ủ ế

ế ớ

ề

ế

ắ

ồ

Hình 1.4.11: S p x p anten LTE bao g m s p x p l p và ti n mã hóa

ế ớ ề ắ c trình bày trong ph n trên bao g m s p x p anten, Quá trình x lý kênh truy n t ậ ượ ừ ố ph n này mô t c mã hóa và ư ế ắ s p x p đ n các (cao nh t 4 anten) anten phát. Nh minh h a trên hình 1.4.11, s p x p anten c a LTE ự ế th c t ấ ướ c, s p x p l p và ti n mã hóa. ồ bao g m hai b

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ạ ớ ậ

ạ ủ

1.4.4 Các đo đ c l p v t lý § 1.4.4.1 Các đo đ c c a eNodeB ề ượ ặ

ạ

ặ ả ứ ệ ế ồ ấ ả t c các ch c năng vô tuyên đ u đ Vì t ọ trên m t diao di n vô tuy n. Theo đ c t ỉ ầ c đ t trong eNodeB, nen ch c n ít báo cáo đo đ c eNodeB ạ ủ trong R8, các đo đ c c a eNodeB g m:

ấ ượ ử ụ ầ ử ấ ể tài nguyên dùng đ phát các tín

ü Công su t đ ẩ hi u tham chu n đ c thù ô t

c s d ng (đòng gói công su t) cho các ph n t ệ ố ừ ệ ặ eNodeB (trong băng thông h th ng)

ü Công su t nhi u thu đ ấ

ễ ượ ậ ộ ố c trên m t kh i tài nguyên v t lý

ü Công su t t p âm nhi

ấ ạ ệ ệ ố t trên băng thông h th ng

ươ

ề ạ

ổ

ng I:T ng quan v m ng LTE

ạ ủ

ủ ụ

§ 1.4.4.2 Đo đ c c a UE và th t c đo ự

ệ ố ệ ạ Trong h th ng LTE, UE th c hi n các đo đ c sau:

ü RSRP (Reference Signal Received Power: công su t tín hi u tham chu n thu). Công su t trung

ệ ấ ẩ ấ

ượ ủ ầ ử ứ ẩ ặ bình đo đ c c a các ph n t ệ tài nguyên ch a các tín hi u tham chu n đ c thù ô

ỷ ố ệ

ấ ượ ị ườ ỉ ệ ộ ẩ ng tín hi u tham chu n thu). T s RSRP và ủ ng đ tín hi u thu) c a sóng mang EUTRA

ü RSRQ (Reference Signal Received Quality: ch t l RSSI (Received Signal Strength Indicator: ch th c đ i v i các tín hi u tham chu n

ố ớ ệ ẩ

ü EUTRA RSSI. T ng công su t băng r ng thu đ

ấ ộ ổ ướ ạ

ượ ộ ầ ố ụ ể ộ ầ ố c trên m t t n s cho tr ừ ể ồ m i v t trong không gian’ trên m t t n s c th , có th là t ồ c, bao g m t p âm ọ ễ các ô gây nhi u hay m i ngu n

ỉ ử ụ ể ừ ọ ậ ‘t ạ t p âm. UE ch s d ng EUTRA RSSI đ tính toán RSRQ.

ươ

ậ

ỹ

ng II:K thu t OFDMA

ậ ầ

2.1 Khái ni m ệ : ü Orthogonal frequencydivision multiple access (OFDMA ) là kĩ thu t đa truy nh p phân chia theo t n ố s song mang tr c giao. Đây là công ngh đa song mang phát tri n d a trên n n k thu t OFDM.

ậ ể ự ự ệ ề ậ ỹ

ü Trong OFDMA, m t s các song mang con. Không nh t thi

ộ ố ế ả ằ t ph i n m k nhau, đ i

ộ ề ẽ ượ ấ ượ ộ ạ c g p l ộ c c p cho m t hay

ề ể ề ậ ấ ậ ầ ư ượ thành m t kênh con (sub channel) và các user khi truy c p vào tài nguyên s đ nhi u kênh con đ truy n nh n tùy theo nhu c u l u l ụ ể ng c th

ươ

ậ

ỹ

ng II:K thu t OFDMA

ử ụ ư ứ ậ ố ổ

ố ử ụ ằ

ượ ữ ỉ

Ø OFDMA s d ng gi ng v i k thu t OFDM, nh ng thêm vào ch c năng chia t ng s song ớ ỹ ề ủ ộ ệ mang b ng cách s d ng tín hi u OFDM g p thành các nhóm c a các song mang không k ị c ch đ nh các song mang khác nhau. Đi u này là c n thi nhau, mà nh ng user khác nhau đ ể ể v i vi c chia t ng s song mang OFDM đ cho nhi u h n 1 ng

ườ ử ụ ở ộ ệ ề ơ ớ ổ ố ế ầ t ờ m t th i đi m ề i s d ng

Ø OFDMA cho phép nhi u ng

ề ườ ộ

i dùng cùng truy c p vào m t kênh b ng cách phân chia m t ể ậ ườ ằ ờ i m t th i đi m. ộ ạ i dùng t

ộ ể Ở ộ i dùng cũng khác nhau. OFDMA đ ờ các th i đi m ượ c dùng

ệ ạ ộ nhóm các song mang con (subcarrier) cho m t ng ườ khác nhau, nhóm song mang con cho m t ng trong công ngh m ng 802.6e, 3G, LTE, ….

ươ

ậ

ỹ

ng II:K thu t OFDMA

Hình 2 OFDMA Hình 1 OFDM

Hình 2.1

ừ ể ấ

Ø T 2 hình trên ta th y đi m khác nhau là OFDMA chia các subcarrier thành t ng nhóm g i là ọ i dùng .

ừ ộ ườ ẽ ắ ỗ ộ subchannel ( màu s c khác nhau). Và m i m t subchannel s dành riêng cho m t ng

Chương II:Kỹ thuật OFDMA

2.2 Nguyên lý OFDM

Ø Truy n đ n OFDM là ki u truy n d n đa song mang v i m t s đ c tr ng sau :

ộ ố ặ ư ể ề ề ẫ ẫ ớ

ề ử ụ ồ ữ ệ ố ẹ ộ

ữ ệ ố ộ ấ ơ ả ả ồ ộ ố ơ ờ ồ

S d ng nhi u song mang băng h p : nguyên lý c b n c u OFDM là chia m t lu n d li u t c ộ đ cao thành các lu ng d li u t c d th p h n và phát đ ng th i trên m t s các sóng mang con song song băng h p.ẹ

ề ằ ự ữ ề ả ạ ượ ng

ả ủ ự ề ế ể ờ ị ớ ệ Các sóng mang tr c giao v i nhau : kho ng cách gi a 2 sóng mang con li n k b ng đ i l ngh ch đ o c a th i gian ký hi u đi u ch sóng mang con đ làm cho chúng tr c giao nhau.

ữ ệ ậ ỗ

ồ ả ử ụ ữ ệ ổ ệ ậ ồ ự Trong OFDMA, d li u trên m i sóng mang ch ng lên d li u trên các sóng mang lân c n. S ch ng ch p này là nguyên nhân làm tăng hi u qu s d ng ph trong OFDM

ươ

ậ

ỹ

ng II:K thu t OFDMA

ổ ủ

ệ

ả ử ụ Hinh 2.2 Hi u qu s d ng ph c a OFDM

ươ

ậ

ỹ

ng II:K thu t OFDMA

ắ

ậ ườ

ố

ng xu ng OFDMA

2.3 Nguyên t c đa truy nh p đ Ø OFDMA Trái ng ườ ử ụ

ượ ớ ươ ứ ậ ủ ề ề c v i ph ng th c truy n OFDM, OFDMA cho phép truy nh p c a nhi u

ấ

Hình 2.3 C p phát sóng mang con cho OFDM và OFDMA

ẵ i s d ng trên băng thông s n có. ng

ươ

ậ

ỹ

ng II:K thu t OFDMA

ườ ử ụ ượ ấ ỗ i s d ng đ

Ø C p phát sóng mang con cho OFDM và OFDMA M i ng ộ c n đ nh m t tài nguyên ắ ơ ả ủ th i giant n s c th . Nh m t nguyên t c c b n c a EUTRAN, các kênh d li u là các kênh chia s . ẻ

ấ ờ ầ ố ụ ể ị ữ ệ ư ộ

Ø Ví d , đ i v i m i kho ng th i gian truy n c a 1ms, m t quy t đ nh l ch bi u m i đ ố

ụ ố ớ ế ị ể ờ ộ ề c l y v

ớ ượ ấ ả ề ủ ồ ị ầ ố ớ ờ c gán v i các ngu n tài nguyên th i gian / t n s trong su t kho ng

ờ trong đó ng th i gian truy n t ả ỗ ượ ườ ử ụ i s d ng đ ề ả i

3.1:Mô hình kênh vô tuy n.ế

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

ỏ

ậ

ỹ

3.2: Mô hình mô ph ng k thu t OFDMA.

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

Đ m l i

ế ỗ , tính SER

ạ ữ ệ

ế

ề T o d li u đi u ch QPSK

kích th

c ướ = 512

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

IFFT 512 đi mể

ằ Cân b ng kênh : MMSE ho c ZFặ

FFT 512 đi mể

Chèn CP ộ (đ dài

= 20)

Kh CPử

Kênh AWGN và MFC

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE ỏ ầ Ø Code ph n mô ph ng  for n = 1:length(SNR),

 errCount = 0;

 for k = 1:numRun

 % Tao khoi du lieu QPSK

 numSymbols

= FFTsize; % note

 tmp = round(rand(2,numSymbols));

 tmp = tmp*2 1;

 data = (tmp(1,:) + j*tmp(2,:))/sqrt(2);

 inputSymbols

= data;

 % Dieu che OFDM su dung IFFT

 TxSamples = sqrt(FFTsize)*ifft(inputSymbols);

 % Chen them CP

 Tx_ofdm =[TxSamples(numSymbolsCPsize+1:numSymbols) TxSamples];

 % qua kenh AWGN

 tmp = randn(2,numSymbols+CPsize);

 complexNoise = (tmp(1,:) + i*tmp(2,:))/sqrt(2);

 noisePower = 10^(SNR(n)/10);

ự

ệ ng III:Xây d ng mô ph ng h

ỏ ươ Ch ố th ng OFDMA trong 4GLTE

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

Đ m l i

ế ỗ , tính SER

ạ ữ ệ

ế

ề T o d li u đi u ch QPSK

kích th

c ướ = 512

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

IFFT 512 đi mể

ằ : Cân b ng kênh MMSE ho c ZFặ

FFT 512 đi mể

for n = 1:length(SNR), errCount = 0; for k = 1:numRun % Tao khoi du lieu QPSK numSymbols = FFTsize; % note tmp = round(rand(2,numSymbols)); tmp = tmp*2 1; data = (tmp(1,:) + j*tmp(2,:))/sqrt(2); inputSymbols = data;

Chèn CP ộ (đ dài

= 20)

Kh CPử

Kênh AWGN và MFC

ự

ệ ng III:Xây d ng mô ph ng h

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

ế ỗ , tính SER

Đ m l i

ạ ữ ệ

ế

ề T o d li u đi u ch QPSK

ỏ ươ Ch ố th ng OFDMA trong 4GLTE

kích th

c ướ = 512

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

IFFT 512 đi mể

ằ Cân b ng kênh : MMSE ho c ZFặ

% Dieu che OFDM su dung IFFT TxSamples = sqrt(FFTsize)*ifft(inputSymbols);

FFT 512 đi mể

Chèn CP ộ (đ dài

= 20)

Kh CPử

Kênh AWGN và MFC

ự

ệ ng III:Xây d ng mô ph ng h

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

ế ỗ , tính SER

Đ m l i

ạ ữ ệ

ế

ề T o d li u đi u ch QPSK

c ướ = 512

kích th

ỏ ươ Ch ố th ng OFDMA trong 4GLTE

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

IFFT 512 đi mể

ằ : Cân b ng kênh MMSE ho c ZFặ

FFT 512 đi mể

Chèn CP ộ (đ dài

= 20)

Kh CPử

Kênh AWGN và MFC

% Chen them CP Tx_ofdm =[TxSamples(numSymbolsCPsize+1:numSymbols) TxSamples];

ự

ệ ng III:Xây d ng mô ph ng h

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

ế ỗ , tính SER

Đ m l i

ạ ữ ệ

ề

ế

T o d li u đi u ch QPSK

c ướ = 512

kích th

ỏ ươ Ch ố th ng OFDMA trong 4GLTE

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

IFFT 512 đi mể

ằ : Cân b ng kênh MMSE ho c ZFặ

FFT 512 đi mể

Chèn CP ộ

(đ dài

= 20)

Kh CPử

Kênh AWGN và MFC

% qua kenh AWGN tmp =randn(2,numSymbols+CPsize); complexNoise=(tmp(1,:)+i*tmp(2,:))/sqrt(2); noisePower = 10^(SNR(n)/10); RxSymbols = Tx_ofdm + sqrt(noisePower)*complexNoise;

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

Đ m l i

ế ỗ , tính SER

ế

ề T o d li u đi u ch QPSK

ạ ữ ệ kích th

c ướ = 512

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

IFFT 512 đi mể

ằ : Cân b ng kênh MMSE ho c ZFặ

FFT 512 đi mể

Chèn CP ộ (đ dài

= 20)

Kh CPử

% Loai bo CP EstSymbols=RxSymbols(CPsize+1:numSymbols+CPsize);

Kênh AWGN và MFC

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

Đ m l i

ế ỗ , tính SER

ạ ữ ệ

ế

ề T o d li u đi u ch QPSK

kích th

c ướ = 512

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

IFFT 512 đi mể

ằ Cân b ng kênh : MMSE ho c ZFặ

FFT 512 đi mể

% Chuyen tin hieu thu duoc sang mien tan so Y = fft(EstSymbols,FFTsize);

Chèn CP ộ (đ dài

= 20)

Kh CPử

Kênh AWGN và MFC

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

Đ m l i

ế ỗ , tính SER

ạ ữ ệ

ế

ề T o d li u đi u ch QPSK

kích th

c ướ = 512

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

IFFT 512 đi mể

ằ Cân b ng kênh : MMSE ho c ZFặ

% Tach song quyet dinh cung EstSymbols = Y; EstSymbols = sign(real(EstSymbols)) + i*sign(imag(EstSymbols)); EstSymbols = EstSymbols/sqrt(2);

FFT 512 đi mể

Chèn CP ộ (đ dài

= 20)

Kh CPử

Kênh AWGN và MFC

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

Máy thu OFDM

Máy phát OFDM

Đ m l i

ế ỗ , tính SER

ế

ề T o d li u đi u ch QPSK

ạ ữ ệ kích th

c ướ = 512

So sánh l iỗ

ế ị

ứ

Quy t đ nh c ng

% Kiem tra loi I = find((inputSymbolsEstSymbols) == 0); % Dem loi errCount = errCount + (numSymbol slength(I)); end SER(n,:) = errCount / (numSymbols*numRun); end

IFFT 512 đi mể

ằ : Cân b ng kênh MMSE ho c ZFặ

FFT 512 đi mể

Chèn CP ộ (đ dài

= 20)

Kh CPử

Kênh AWGN và MFC

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE ỏ ầ Ø Code ph n mô ph ng  for n = 1:length(SNR),

 errCount = 0;

 for k = 1:numRun

 % Tao khoi du lieu QPSK

 numSymbols

= FFTsize; % note

 tmp = round(rand(2,numSymbols));

 tmp = tmp*2 1;

 data = (tmp(1,:) + j*tmp(2,:))/sqrt(2);

 inputSymbols

= data;

 % Dieu che OFDM su dung IFFT

 TxSamples = sqrt(FFTsize)*ifft(inputSymbols);

 % Chen them CP

 Tx_ofdm =[TxSamples(numSymbolsCPsize+1:numSymbols) TxSamples];

 % qua kenh AWGN

 tmp = randn(2,numSymbols+CPsize);

 complexNoise = (tmp(1,:) + i*tmp(2,:))/sqrt(2);

 noisePower = 10^(SNR(n)/10);

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

 RxSymbols = Tx_ofdm + sqrt(noisePower)*complexNoise;

 % Loai bo CP

 EstSymbols = RxSymbols(CPsize+1:numSymbols+CPsize);

 % Chuyen tin hieu thu duoc sang mien tan so

 Y = fft(EstSymbols,FFTsize);

 % Tach song quyet dinh cung

 EstSymbols = Y;

 EstSymbols = sign(real(EstSymbols)) + i*sign(imag(EstSymbols));

 EstSymbols = EstSymbols/sqrt(2);

 % Kiem tra loi

 I = find((inputSymbolsEstSymbols) == 0);

 % Dem loi

 errCount = errCount + (numSymbolslength(I));

 end

 SER(n,:) = errCount / (numSymbols*numRun);

 end

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

3.3 Chương trình matlab.

SER cña hÖ thèng OFDM trong kªnh AWGN

ỏ

ng trình mô ph ng SER cho

0 10

OFDM - kªnh AWGN

ươ 3.3.1.Ch ệ ố h th ng OFDM

-1 10

-2 10

ị ả

-3 10

K ch b n 1. SNR = [0:1:20];

R E S

FFTsize = 512;

-4 10

CPsize = 20;

-5 10

-6 10

-7 10

SNR (dB)

numRun = 10^3;

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

SER cña hÖ thèng OFDM trong kªnh AWGN

0 10

OFDM - kªnh AWGN

ả ị K ch b n 2.

SNR = [0:1:7];

FFTsize = 512;

-1 10

R E S

CPsize = 20;

-2 10

SNR (dB)

numRun = 10^3;

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

Bảng kết quả.

Nhận xét:Khi SNR càng tăng thì các giá trị như số lỗi ,SER,noise Power đều giảm.

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE

ươ

ỏ

§ 3.3.2.Ch

ng trình mô ph ng so sánh SER OFDM trong kênh AWGN & MFC

SNR = [0:2:20];

FFTsize = 512;

CPsize = 20;

numRun = 10^3;

ệ ố

ự

ươ

ỏ ng III:Xây d ng mô ph ng h th ng OFDMA

Ch trong 4GLTE Ø Code phần mô phỏng

clc; clear all; close all; SNR = [0:2:20]; FFTsize = 512; CPsize = 20; numRun = 10^3; dataType = 'QPSK'; % 'QPSK' %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% channelType = '0000'; SER2 = NVD_SER_ofdm(SNR,numRun,FFTsize,dataType,CPsize,channelType,[]); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% channelType = 'pedA'; equalizerType = 'ZERO'; % note chon 'ZERO' hoac 'MMSE' SER4 = NVD_SER_ofdm(SNR,numRun,FFTsize,dataType,... CPsize,channelType,equalizerType); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% channelType = 'vehA'; equalizerType = 'ZERO'; % note chon 'ZERO' hoac 'MMSE' SER6 = NVD_SER_ofdm(SNR,numRun,FFTsize,dataType,... CPsize,channelType,equalizerType);