Kỹ thuật phân tập: Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ thống thông tin di động 4G/LTE

B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO

ĐI HC ĐÀ NNG

NGUYN VĂN THAO

NGHIÊN CU CÁC K THUT PHÂN TP Đ

NÂNG CAO CHT LƯNG H THNG THÔNG TIN

DI ĐNG TH H TH 4 (4G/LTE)

Chuyên ngành: K thut Đin t

Mã s: 60.52.70

TÓM TT LUN VĂN THC SĨ K THUT

Ngưi hưng dn khoa hc: TS. Nguyn Lê Hùng

Đà Nng, Năm 2012

Công trình ñưc hoàn thành ti

ĐI HC ĐÀ NNG

Ngưi hưng dn khoa hc: TS. NGUYN LÊ HÙNG

Phn bin 1: PGS.TS. TĂNG TN CHIN

Phn bin 2: TS. NGÔ VĂN S

Lun văn ñưc bo v trưc Hi ñng chm Lun văn tt nghip

thc sĩ k thut hp ti Đi hc Đà Nng vào ngày 21 tháng 7

năm 2012

*. Có th tìm hiu lun văn ti:

- Trung tâm Thông tin - Hc liu, Đi hc Đà Nng

- Trung tâm Hc liu, Đi hc Đà Nng

M! Đ"U

1. TÍNH CP THIT C#A Đ$ TÀI

H thng thông tin di ñng th h th 3 (3G) ñưc tiêu chun

hoá bi IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000),

bt ñu ñưc phát trin ti Nht Bn vào tháng 10 năm 2001. T ñó

ñn nay 3G ñã phát trin mt cách nhanh chóng và ñóng mt vai trò

quan trng trong vic phát trin các loi d ch v! ña phương tin trong

ñó phi k ñn d ch v! Video. Tuy nhiên h thng thông tin di ñng

3G vn chưa ñáp ng ñưc nhu cu ngày càng cao c#a ngưi s$

d!ng, các d ch v! băng rng ngày càng phát trin nhanh chóng, ñ%c

bit là các d ch v! yêu cu thi gian th&c như IPTV, Video

Conference, vì vy h thng thông tin di ñng th h th 4 (4G) ra

ñi.

Do tính cht c#a môi trưng vô tuyn, tín hiu RF (Radio

Frequency) truy'n qua kênh truy'n vô tuyn s( lan t)a trong không

gian , va chm vào các vt cn phân tán ri rác trên ñưng truy'n như

xe c, nhà c$a, công viên, sông, núi, bin … s( gây ra các hin tưng

phn x, tán x, nhi*u x. Khi sóng va chm vào các vt cn s( to ra

vô s bn sao tín hiu, mt s bn sao này s( ti ñưc máy thu. Do

các bn sao này này phn x, tán x, nhi*u x trên các vt khác nhau

và theo các ñưng dài ngn khác nhau nên thi ñim các bn sao này

ti máy thu cũng khác nhau (tc là ñ tr* pha gi,a các thành phn

này là khác nhau) và các bn sao s( suy hao khác nhau (tc là biên ñ

gi,a các thành phn này là khác nhau). Tín hiu ti máy thu là t-ng

c#a tt c các bn sao này, tùy thuc vào biên ñ và pha c#a các bn

sao mà tín hiu ti máy thu ñưc tăng cưng hay b suy gim, hin

tưng này gi là hin tưng fading ña ñưng (multipath fading). Đi'u

ñó dn ñn tín hiu nhn ñưc ti máy thu s( yu hơn nhi'u so vi tín

hiu ti máy phát, làm gim ñáng k cht lưng truy'n thông.

Trong h thng thông tin di ñng, k thut phân tp ñưc s$

d!ng ñ hn ch nh hưng c#a fading ña tia, tăng ñ tin cy c#a vic

truy'n tin mà không phi gia tăng công sut phát hay băng thông. K

thut phân tp cho phép b thu (receiver) thu ñưc nhi'u bn sao c#a

cùng mt tín hiu truy'n. Các bn sao này cha cùng mt lưng

thông tin như nhau nhưng ít có s& tương quan v' fading. Tín hiu thu

bao gm mt s& kt hp hp lý c#a các phiên bn tín hiu khác nhau

s( ch u nh hưng fading ít nghiêm trng hơn so vi tng phiên bn

riêng l..

2. M%C ĐÍCH NGHIÊN CU

Đ' tài tin hành tìm hiu nguyên lý hot ñng và nghiên

cu các phương pháp phân tp ñ nâng cao cht lưng trong h thng

thông tin di ñng th h th 4. Phân tích và so sánh, ñánh giá các

phương pháp phân tp, s$ d!ng phn m'm chuyên d!ng ñ mô ph)ng

các phương pháp phân tp. T ñó ñưa ra các nhn xét và chn ra

phương pháp phân tp ti ưu ng vi tng ñi'u kin c! th.

3. ĐI TƯNG NGHIÊN CU

- Tìm hiu v' h thng thông tin di ñng 4G

- Nghiên cu các phương pháp phân tp ñ nâng cao cht

lưng h thng thông tin di ñng 4G.

- Đánh giá, so sánh hiu qu gi,a các phương pháp phân tp.

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU

- Thu thp, phân tích các tài liu và thông tin liên quan ñn

ñ' tài

- Nghiên cu lý thuyt các k thut phân tp, mô ph)ng kim

chng lý thuyt và ñưa ra nhn xét, so sánh các k thut phân tp, tìm

ra k thut phân tp ti ưu cho tng ñi'u kin c! th.

5. Ý NGHĨA KHOA HC VÀ TH'C TIN C#A Đ$ TÀI

H thng thông tin di ñng 4G (LTE/LTE Advance) ñang

ñưc nghiên cu và trin khai ti mt s nưc trên th gii do tính ưu

vit c#a nó. Trong thi ñi mà các d ch v! yêu cu cht lưng cao

phát trin nhanh chóng thì vic nghiên cu các k thut phân tp

nh8m tăng cht lưng truy'n tin trong h thng thông tin di ñng 4G

mà không cn tăng công sut phát hay ñ rng băng thông s( góp

phn ln trong vic gii quyt các vn ñ' v' cht lưng d ch v!.

6. KT CU C#A LUN VĂN

Lun văn gm các phn chính sau ñây:

Chương 1: T-ng quan v' h thng thông tin di ñng 4G

(LTE và LTE-Advanced)

Chương 2: K thut OFDM và ñ%c tính kênh truy'n

Chương 3: Các k thut phân tâp

Chương 4: Kt qu mô ph)ng các k thut phân tp

CHƯƠNG 1

T(NG QUAN V$ H THNG THÔNG TIN DI ĐNG 4G

(LTE VÀ LTE-ADVANCED)

1.1. GI)I THIU CHƯƠNG

1.2. CÁC GIAI ĐON PHÁT TRIN C#A CÔNG NGH VIN

THÔNG DI ĐNG

Công ngh di ñng th h th nht (1G) ra ñi vào khong

thi gian năm 1980 d&a trên công ngh FDMA (ña truy cp phân

chia theo tn s); tip ñn công ngh di ñng th h th 2 (2G) ra ñi

vào khong thi gian năm 1990 d&a trên công ngh TDMA (ña truy

cp phân chia theo thi gian); công ngh di ñng th h th 3 (3G) ra

ñi vào khong thi gian năm 2000 d&a trên công ngh WCDMA (ña

truy cp phân chia theo mã); công ngh di ñng th h th 4 (4G) ra

ñi trong khong thi gian t năm 2009 ñn nay, ñã qua giai ñon

trin khai th$ nghim ban ñu và hin nay ñang trin khai ti mt s

nưc, d&a trên công ngh OFDM, SDMA- tc là công ngh LTE –

LTE ADVANCE.

1.3. CÔNG NGH LTE

1.3.1. Gii thiu

LTE là th h th tư tương lai c#a chun UMTS do 3GPP

phát trin. 3GPP ñ%t ra yêu cu cao cho LTE, bao gm gim chi phí

cho m9i bit thông tin, cung cp d ch v! tt hơn, s$ d!ng linh hot các

băng tn hin có và băng tn mi, ñơn gin hóa kin trúc mng vi

các giao tip m và gim ñáng k năng lưng tiêu th!  thit b ñu

cui.

1.3.2. Các chu*n c+a công ngh LTE

Tc ñ: Tc ñ ti xung (Downlink - DL) cao nht  băng

thông 20MHz có th lên ñn 100Mbps, tc ñ ti lên (Uplink - UL)

có th lên ñn 50Mbps

Đ tr*: Thi gian tr* ti ña ñi vi d ch v! ngưi dùng phi

thp hơn 5ms

Đ rng băng thông linh hot: có th hot ñng vi băng

thông 5MHz, 10MHz, 15MHz và 20MHz, thm chí nh) hơn 5MHz

như 1,25MHz và 2,5MHz

Tính di ñng: Tc ñ di chuyn ti ưu là 0-15km/gi, và vn

hot ñng tt vi tc ñ di chuyn t 15-120km/gi, thm chí lên ñn

500km/gi tùy băng tn.

Ph- tn s: hot ñng theo ch ñ phân chia theo tn t ho%c

ch ñ phân chia theo thi gian. Đ ph# sóng t 5-100km (tín hiu

suy yu t km th 30), dung lưng hơn 200 ngưi/cell (băng thông

5MHz)

Cht lưng d ch v!: H9 tr tính năng ñm bo cht lưng

d ch v! QoS cho các thit b . VoIP ñm bo cht lưng âm thanh tt,

ñ tr*  mc ti thiu (thi gian ch gn như không có) thông qua

các mng chuyn mch UMTS.

Liên kt mng: Kh năng liên kt vi các h thng

UTRAN/GERAN hin có và các h thng không thuc 3GPP cũng s(

ñưc ñm bo. Thi gian tr* trong vic truy'n ti gi,a E-UTRAN và

UTRAN/GERAN s( nh) hơn 300ms cho d ch v! thi gian th&c và

không quá 500ms cho các d ch v! còn li

Chi phí: Chi phí trin khai và vn hành gim

1.3.3. Ki,n trúc LTE

1.3.3.1. Mng truy nhp vô tuyn

Mng truy nhp vô tuyn c#a LTE ñưc gi là E-UTRAN và

mt trong nh,ng ñ%c ñim chính c#a nó là tt c các d ch v!, bao

gm thi gian th&c, s( ñưc cung cp qua các kênh chuyn mch gói.

Mt trm gc mi phc tp hơn NodeB trong WCDMA, ñó

là eNodeB (Enhanced NodeB). eNodeB tha hưng các chc năng

c#a RNC. eNodeB ch u trách nhim qun lý tài nguyên vô tuyn c#a

1 ô, các quyt ñ nh chuyn giao, lp biu cho c ñưng lên và ñưng

xung trong các ô c#a mình. eNodeB ñưc ni ti mng lõi thông

qua giao din S1. S1 ging như giao din Iu gi,a mng lõi và RNC

trong WCDMA. Gi,a các eNodeB có giao din X2 ging như giao

din Iur trong WCDMA.

1.3.3.2. Mng lõi

Mng lõi bao gm nhi'u th&c th chc năng sau:

- Thc th qun lý di ñng MME

- Cng dch v (Seving Gateway)

- Cng mng d liu gói (PDN Gateway)

1.3.4. Cơ ch, truy.n dn

Đưng xung và ñưng lên trong LTE d&a trên vic s$

d!ng nhi'u các công ngh ña truy nhp, c! th: ña truy nhp phân

chia tn s tr&c giao cho ñưng xung (OFDMA) và ña truy nhp

phân chia tn s - ñơn sóng mang (SC-FDMA) cho ñưng lên.

1.3.4.1. Truyn dn ñưng xung

1.3.4.2. Truyn dn ñưng lên

1.4. CÔNG NGH LTE-ADVANCED

1.4.1. Các yêu c/u c+a LTE-Advanced

1.4.2. Các công ngh thành ph/n ñ. xu1t cho LTE-Advanced

1.4.2.1. Truyn dn băng rng hơn và chia s ph tn.

1.4.2.2. Gii pháp ña anten m rng

1.4.2.3. Truyn dn ña ñim phi hp

1.4.2.4. Các b lp và các b chuyn tip

1.5. SO SÁNH LTE VÀ LTE-ADVANCED

Bng 1.2 So sánh các yêu cu ca LTE và LTE-Advanced

Công ngh LTE LTE-Advanced

Tc ñ Downlink 150 Mbit/s 1 Gbit/s

Tc ñ Uplink 75 Mbit/s 500 Mbit/s

Băng thông Downlink 20 MHz 100 MHz

Băng thông Uplink 20 MHz 40 MHz

Tính di ñng - Hot ñng ti ưu vi tc

ñ thp (< 15 km/hr)

- Vn hot ñng tt  tc

ñ ñn 120 km/hr

- Vn duy trì ñưc hot

ñng  tc ñ ñn 350

km/hr

- Tương t& như

LTE

Vùng ph# sóng - Lên ñn 5 Km - Tương t& như

yêu cu c#a LTE

Dung lưng - Cell vi 200 ngưi dùng

hot ñng trong 5 MHz

- Gp 03 ln

LTE

1.6. KT LUN CHƯƠNG

CHƯƠNG 2

K THUT OFDM VÀ Đ2C TÍNH KÊNH TRUY$N

2.1. GI)I THIU CHƯƠNG

2.2. K THUT OFDM

2.2.1. Khái nim

K thut OFDM là mt dng ñ%c bit c#a k thut ñi'u ch

ña sóng mang, nó hot ñng theo nguyên lý truy'n dòng d, liu tc

ñ cao trên các sóng mang con tc ñ thp hơn. Các sóng mang con

này ñưc phân b- tr&c giao vi nhau.

2.2.2. Tính tr3c giao trong h thng OFDM

Tính tr&c giao c#a các sóng mang con th hin  ch9: Ti

m9i ñ:nh c#a m9i sóng mang con bt kỳ trong nhóm thì các sóng

mang con khác b8ng không, vì vy các sóng mang này không gây

nhi*u ln nhau.

2.2.3. Mô hình h thng OFDM

Hình 2.3. Sơ ñ khi h thng OFDM

Luận văn:Nghiên cứu các kỹ thuật phân tập để nâng cao chất lượng hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 (4G/LTE)

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi