Lo trinh phat trien dai han 3G LTE len 4G

Long Term Evolution 3G to 4G

Nhóm 8 1

LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN DÀI HẠN CỦA THÔNG

TIN DI ĐỘNG TỪ 3G LÊN 4G (LONG TERM EVOLUTION)

I. TỔNG QUAN VỀ 4G VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ 3G LÊN 4G:

1. Thế nào là mạng 4G?

Ngành công nghệ viễn thông đã chứng kiến những phát triển ngoạn ngục trong những năm gần đây. Khi mà công nghệ mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G chưa có đủ thời gian để khẳng định vị thế của mình trên toàn cầu, người ta đã bắt đầu nói về công nghệ 4G (Fourth Generation). Thế nhưng, nói một cách chính xác thì 4G là gì? Liệu có một định nghĩa thống nhất cho thế hệ mạng thông tin di động tương lai 4G?

Ngược dòng thời gian...

Trong hơn một thập kỷ qua, thế giới đã chứng kiến sự thành công to lớn của mạng thông tin di động thế hệ thứ hai 2G. Mạng 2G có thể phân ra 2 loại: mạng 2G dựa trên nền TDMA và mạng 2G dựa trên nền CDMA. Đánh dấu điểm mốc bắt đầu của mạng 2G là sự ra đời của mạng D-AMPS (hay IS-136) dùng TDMA phổ biến ở Mỹ. Tiếp theo là mạng CdmaOne (hay IS-95) dùng CDMA phổ biến ở châu Mỹ và một phần của châu Á, rồi mạng GSM dùng TDMA, ra đời đầu tiên ở Châu Âu và hiện được triển khai rộng khắp thế giới. Sự thành công của mạng 2G là do dịch vụ và tiện ích mà nó mạng lại cho người dùng, tiêu biểu là chất lượng thoại và khả năng di động.


Nhóm 8 2

Hình 1: Sơ đồ tóm lược quá trình phát triển của mạng thông tin di động tế bào

Tiếp nối thế hệ thứ 2, mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G đã và đang được triển khai nhiều nơi trên thế giới. Cải tiến nổi bật nhất của mạng 3G so với mạng 2G là khả năng cung ứng truyền thông gói tốc độ cao nhằm triển khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện. Mạng 3G bao gồm mạng UMTS sử dụng kỹ thuật WCDMA, mạng CDMA2000 sử dụng kỹ thuật CDMA và mạng TD-SCDMA được phát triển bởi Trung Quốc. Gần đây công nghệ WiMAX cũng được thu nhận vào họ hàng 3G bên cạnh các công nghệ nói trên. Tuy nhiên, câu chuyện thành công của mạng 2G rất khó lặp lại với mạng 3G. Một trong những lý do chính là dịch vụ mà 3G mang lại không có một bước nhảy rõ rệt so với mạng 2G. Mãi gần đây người ta mới quan tâm tới việc tích hợp MBMS (Multimedia broadcast and multicast service) và IMS (IP multimedia subsystem) để cung ứng các dịch vụ đa phương tiện.

Khái niệm 4G bắt nguồn từ đâu?

Nhiều tổ chức, cá nhân đã sử dụng thuật ngữ "4G" để chỉ một giao thức công nghệ viễn thông thế hệ mới có tính năng hoạt động tốt hơn nhiều so với chuẩn 3G hiện tại.

Trên thực tế, không giống như 3G – đã được định nghĩa rõ ràng trong Hệ thống Thông tin Di động Toàn cầu cho năm 2000 (IMT 2000 – International Mobile Telecommunications 2000), chưa có một tổ chức hay cá nhân nào đưa ra một định nghĩa đầy đủ, rõ ràng 4G là gì. IMT-Advanced là hệ thống mới nhất chúng ta có thể tìm thấy có đưa ra một khái niệm lờ mờ về yêu cầucủamộtmạng4G. Khác với 1G, 2G và 3G, 4G không phải là công nghệ ứng dụng thông qua giao diện vô tuyến. Trái lại, 4G sẽ không có gì liên quan đến các loại giao diện vô tuyến cơ sở. Để hỗ trợ thông lượng, chuẩn mục tiêu được phác thảo bởi Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU – International Telecommunication Union), chắc chắn nó sẽ dựa trên điều biến giải pháp đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) với công nghệ MIMO (multiple input, multiple output) và các cải tiến antenna thông minh khác. 4G chính là viễn cảnh của một mạng băng thông di động qua giao thức Internet không đồng nhất hỗ trợ các giao diện vô tuyến, các mạng hội tụ di động cố định, các nhân tố hình thành


Nhóm 8 3

thiết bị và cung cấp cho khách hàng hiệu quả băng thông có kết nối tốt nhất, góc trễ thấp và chất lượng dịch vụ cao

Theo dòng phát triển…

Ở Nhật, nhà cung cấp mạng NTT DoCoMo định nghĩa 4G bằng khái niệm đa phương tiện di động (mobile multimedia) với khả năng kết nối mọi lúc, mọi nơi, khả năng di động toàn cầu và dịch vụ đặc thù cho từng khách hàng. NTT DoCoMo xem 4G như là một mở rộng của mạng thông tin di động tế bào 3G. Quan điểm này được xem như là một “quan điểm tuyến tính” trong đó mạng 4G sẽ có cấu trúc tế bào được cải tiến để cung ứng tốc độ lên trên 100Mb/s. Với cách nhìn nhận này thì 4G sẽ chính là mạng 3G LTE , UMB hay WiMAX 802.16m. Nhìn chung đây cũng là khuynh hướng chủ đạo được chấp nhận ở Trung Quốc và Hàn Quốc. Gần đây trên nhiều blog công nghệ đưa thông tin: “rằng ITU sẽ công bố trong 2008/2009, 4G chính là LTE, UMB và IEEE 802.16m WiMAX”.

Bên cạnh đó, mặc dù 4G là thế hệ tiếp theo của 3G, nhưng tương lai không hẳn chỉ giới hạn như là một mở rộng của mạng tế bào. Ví dụ ở châu Âu, 4G được xem như là khả năng đảm bảo cung cấp dịch vụ liên tục, không bị ngắt khoãng với khả năng kết nối với nhiều loại hình mạng truy nhập vô tuyến khác nhau và khả năng chọn lựa mạng vô tuyến thích hợp nhất để truyền tải dịch vụ đến người dùng một cách tối ưu nhất. Quan điểm này được xem như là “quan điểm liên đới”. Do đó, khái niệm “ABC-Always Best Connected” (luôn được kết nối tốt nhất) luôn được xem là một đặc tính hàng đầu của mạng thông tin di động 4G. Định nghĩa này được nhiều công ty viễn thông lớn và nhiều nhà nghiên cứu, nhà tư vấn viễn thông chấp nhận nhất hiện nay.

Dù theo quan điểm nào, tất cả đều kỳ vọng là mạng thông tin di động thế hệ thứ tư 4G sẽ nổi lên vào khoảng 2010-2015 như là một mạng vô tuyến băng rộng tốc độ siêu cao.

Thiên về hướng “liên đới”

Mạng 4G sẽ không phải là một công nghệ tiên tiến vượt bậc, đủ khả năng đáp ứng tất cả các loại hình dịch vụ cho tất cả các đối tượng người dùng. Những công nghệ “đình đám” nổi lên gần đây nhưWiMAX 802.16m, Wibro, UMB, 3G LTE, DVB-H…mặc dù chúng đáp ứng tốc độ truyền lớn, tuy nhiên chúng chỉ được xem là những công nghệ pre-4G (tiền 4G).

Mạng 4G sẽ là một sự hội tụ của nhiều công nghệ mạng hiện có và đang phát triển như 2G, 3G, WiMAX, Wi-Fi, IEEE 802.20, IEEE 802.22, pre-4G, RFID, UWB, satellite…để cung cấp một kết nối vô tuyến đúng nghĩa rộng khắp (ubiquitous), mọi lúc, mọi nơi, không kể mạng thuộc nhà cung cấp nào, không kể người dùng đang dùng thiết bị di động gì. Người dùng trong tương lai sẽ thực sự sống trong một môi trường “tự do”, có thể kết nối mạng bất cứ nơi đâu với tốc độ cao, giá thành thấp, dịch vụ chất lượng cao và mang tính đặc thù cho từng cá nhân.


Nhóm 8 4

Hình 2: Mô hình mạng hỗn tạp 4G

“Khách hàng là thượng đế”

Hiện tại khi chúng ta mua một kết nối di động, kết nối ấy gắn với một hợp đồng, với các ràng buộc của nhà cung cấp mạng. Người dùng hầu như không có bất cứ sự lựa chọn nào khác ngoài dịch vụ mà nhà cung cấp cung ứng. Mỗi người ít nhất cũng có vài loại hợp đồng khác nhau để sử dụng các loại hình dịch vụ khác nhau: hợp đồng dùng điện thoại di động, hợp đồng dùng điện thoại cố định, hợp đồng dùng Internet, hợp đồng dùng GPS, hợp đồng dùng dịch vụ TV di động,….Mọi liên lạc, kết nối của người dùng điều chịu sự quản lý chặt chẽ của nhà cung cấp dịch vụ (nên còn gọi là "network-centric”).

Thực tế, người dùng chính là mục đích cuối cùng mà một sản phẩm hay một công nghệ muốn hướng tới. Do vậy, liệu chỉ cần cung cấp tốc độ dữ liệu cao là đủ đề đáp ứng nhu cầu của người dùng chưa hay 4G cần phải đáp ứng các yêu cầu khác nữa? Sau đây chúng ta thử cùng nhau xem xét những gì người dùng cần mà công nghệ mạng hiện tại chưa đáp ứng được. Đấy chính là chìa khóa cho sự thành công của 4G!

Tình huống 1: Trước khi bạn đi ra khỏi nhà để đến nơi làm việc, bạn cần biết những thông tin như giờ tàu/buýt, tình trạng kẹt xe trên đường, cũng như dự báo thời gian cần thiết để đi đến chỗ làm việc. Một khi người dùng chọn một phương tiện đi lại, thì thông tin về thời gian, thời điểm chuyển đổi phương tiện tiếp theo,..sẽ được cập nhật liên tục với thời gian thực. Trong lúc ngồi trên phương tiện công cộng, bạn muốn đọc e-mail, nghe rađio, xemTV, kết nối với intranet của công ty để chuẩn bị tài liệu cho buối họp,….

Tình huống 2: Bạn có thể sẽ rất thích nhận được những thông tin shopping, hàng giảm giá, thông tin vui chơi giải trí hấp dẫn khi bạn ngồi relax ở nhà hay đang trong xe buýt. Tuy nhiên sẽ có nhiều bạn lại rất ghét những thông tin kiểu thế này. Do đó, dịch vụ này phải tùy theo sở thích, thói quen của từng người dùng. Cũng tương tự ví dụ khi bạn đi du lịch sang một thành phố hay nước nào đó, bạn sẽ rất hài lòng khi nhận được những thông tin hướng dẫn như bản đồ, những địa danh cần tham quan, các món ngon nên thưởng thức… Mỗi khi đến trước một địa điểm tham quan bạn sẽ nhận được thông tin cụ thể về lịch sử, đặc điểm nơi bạn đang tham quan. Đặc biệt hơn nữa nếu các thông tin cung cấp đến bạn theo đúng tiếng mẹ đẻ của bạn.


Nhóm 8 5

Trên đây chỉ là hai tình huống tiêu biểu mà người dùng trong tương lai chờ đợi. Để làm được điều đó, hệ thống mạng 4G phải đặt người dùng vào vị trí trung tâm (user-centric), và các dịch vụ trong tương lai sẽ phải tính đến sở thích, yêu cầu, địa điểm, tình huống, thuộc tính của từng người dùng như nghề nghiệp, tuổi tác, quốc tịch….

Tóm lại : Mặc dù thuật ngữ 4G vẫn chưa được bất kỳ một tổ chức chuẩn hóa nào định nghĩa một cách

rõ ràng, tuy nhiên mạng 4G được kỳ vọng đáp ứng các đặc điểm sau:

• Đặc tính được kỳ vọng nhất của mạng 4G là cung cấp khả năng kết nối ABC, mọi lúc, mọi nơi. Để thỏa mãn được điều đó, mạng 4G sẽ là mạng hỗn tạp (bao gồm nhiều công nghệ mạng khác nhau), kết nối, tích hợp nhau trên nền toàn IP. Thiết bị di động của 4G sẽ là đa công nghệ (multi-technology), đa mốt (multi-mode) để có thể kết nối với nhiều loại mạng truy nhập khác nhau. Muốn vậy, thiết bị di động sẽ sử dụng giải pháp SDR (Software Defined Radio) để có thể tự cấu hình nhiều loại rađio khác nhau thông qua một phần cứng rađio duy nhất.

• Mạng 4G cung cấp giải pháp chuyển giao liên tục, không vết ngắt (seamless) giữa nhiều công nghệ mạng khác nhau và giữa nhiều thiết bị di động khác nhau.

• Mạng 4G cung cấp kết nối băng rộng với tốc độ tầm 100Mb/s và cơ chế nhằm đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực.

• Để vượt lên khỏi tình trạng bảo hòa của thị trường viễn thông, các nhà cung cấp mạng sẽ phải tìm kiếm khách hàng bằng các dịch vụ tùy biến theo yêu cầu của khách hàng.

• Mạng 4G sẽ lấy người dùng làm tâm điểm.

2. Yêu cầu kỹ thuật cho một hệ thống 4G:

Các hệ thống tế bào đã mở ra một thời kỳ tiến bộ trong công nghệ vô tuyến và những thay đổi trong nhu cầu của người sử dụng như trong hình 1. Bảng 1 chỉ ra sự tiến hoá của các hệ thống tế bào từ 1G đến 4G. Cùng với sự bùng nổ của lưu lượng Internet trong mạng cố định, yêu cầu cho các dải dịch vụ đang trở nên mạnh mẽ hơn thậm chí trong các mạng thông tin di động. Hệ thống tế bào 4G sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn các hệ thống tế bào 3G (W-CDMA, cdma2000).


Nhóm 8 6

Các hệ thống mà hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu tốc độ cực cao (ví dụ 1Gbit/s) thường là không có khả năng cung cấp một vùng bao phủ toàn quốc. Những nơi mà người sử dụng yêu cầu các dịch vụ dữ liệu tốc độ cực cao có thể là các khu vực điểm nóng (hot spot) nhỏ, gia đình, chợ, các nhà ga, sân bay, khách sạn… Do vậy không thể nào xây dựng được một siêu hệ thống vô tuyến để đáp ứng được mọi nhu cầu. Một vấn đề quan trọng là làm cách nào được cho người sử dụng các dịch vụ đa phương tiện băng rộng cho cả những người sử dụng di động và những người di cư khắp mọi nơi.

Hình 3. Sự phát triển của các hệ thống tế bào

Hệ thống vô tuyến toàn cầu

Một giải pháp tốt đó là đưa ra một hệ thống vô tuyến toàn cầu có thể kết nối một cách hiệu quả nhiều mạng vô tuyến riêng (ví dụ các hệ thống tế bào 2G/3G/4G, WLAN, các hệ thống quảng bá…), được tối ưu hoá tới các môi trường truyền thông khác nhau, sử dụng công nghệ Internet băng rộng. Khái niệm này cho phép mỗi hệ thống vô tuyến phát triển độc lập với các hệ thống khác như trong hình 2. Các hệ thống tế bào cung cấp vùng bao phủ rộng, trong khi hệ thống WLAN sẽ chỉ bao phủ các khu vực điểm nóng nhưng với tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều các hệ thống tế bào.Các hệ thống quảng bá có thể có vùng bao phủ rộng để cung cấp cho người dùng di động và di cư với các chương trình video và ca nhạc chất lượng cao một chiều. Sự kết hợp ngày càng gần của các hệ thống tế bào, WLAN và quảng bá và các hệ thống vô tuyến khác sẽ là hết sức quan trọng để cung cấp các dịch vụ toàn quốc.


Nhóm 8 7

Hình 4. Hệ thống vô tuyến toàn cầu

Các yêu cầu về tốc độ dữ liệu

Nhu cầu về tải số lượng lớn thông tin ngày càng tăng sẽ trở nên cao hơn và cao hơn. Ghép dữ liệu mềm dẻo nhiều dải các tốc độ thông tin lớn hơn các hệ thống vô tuyến 3G hiện nay là yêu cầu cho các liên kết đường xuống (trạm gốc tới máy di động). Yêu cầu đặt ra cho các tốc độ dữ liệu có thể là:

- Các điểm nóng và môi trường đông dân cư: 100M đến 1Gbit/s

- Môi trường phương tiện vận tải: ~100Mbit/s

Do giới hạn của nhiều băng tần hiện nay, các hệ thống yêu cầu phải có hiệu suất phổ rất cao. Để đạt được điều này, các hệ thống anten đa đầu vào, đa đầu ra (MIMO) sẽ đóng một vai trò quan trọng.

Mạng truy nhập vô tuyến

Lưu lượng gói sẽ thống trị lưu lượng chuyển mạch kênh trong tương lai gần. Hình 3 đưa ra một khái niệm về cấu hình mạng tế bào 4G. Phần vô tuyến của mạng sẽ gần với một mạng WLAN, nhưng với sự quản lý tính di động vùng rộng như trong các hệ thống tế bào 2G/3G. Các hệ thống tế bào yêu cầu nhiều chức năng kiểm soát cuộc gọi và cơ sở dữ liệu được phân phối. Tất cả các chức năng này sẽ được liên kết qua mạng toàn IP. Lưu lượng thoại sẽ được truyền như các gói IP nhưng làm cách nào để đảm bảo các yêu cầu QoS khác nhau và giảm trễ là vấn đề kỹ thuật chính mà các hệ thống 4G phải đối mặt.


Nhóm 8 8

Hình 5. Cấu hình hệ thống tế bào 4G

Hình 6. Kiến trúc mạng 4G

3. Công nghệ then chốt :

Hiện nay có rất nhiều công nghệ vô tuyến mới và tiềm năng đang được nghiên cứu để đưa vào ứng dụng trong các mạng 4G tương lai như: OFDM, công nghệ băng cực rộng UWB (Ultra-Wide-Band), công nghệ vô tuyến bước sóng milimét và anten thông minh (MIMO), WIMAX… Tuy nhiên, ở đây xin đề cập đến hai công nghệ chính của mạng 4G: � OFDM : Một trong những công nghệ chính của mạng 4G là ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). OFDM là một dạng của điều chế đa sóng mang, làm việc theo nguyên tắc phân chia dòng bit truyền tại dải thông B thành nhiều dòng bit song song N với khoảng cách B/N. (Hình 5). mỗi dòng bit N có tốc độ bit nhỏ hơn dòng bit ban đầu, nhưng tổng của chúng là một dòng bit có tốc độ rất cao. Các


Nhóm 8 9

sóng mang con trực giao N điều chế dòng bit song song, sau đó được tổng hợp lại trước khi truyền dẫn. Một bộ phát OFDM chấp nhận dữ liệu từ mạng IP, biến đổi và mã hoá dữ liệu trước khi điều chế. Một bộ IFFT (biến đổi ngược Fourier nhanh) biến đổi tín hiệu OFDM thành tín hiệu tương tự IF và được gửi tới bộ thu RF. Mạch thu khôi phục lại dữ liệu bằng cách đảo chiều chu trình này. Với các sóng mang con trực giao, bộ thu có thể tách biệt và xử lý mỗi sóng mang con mà không có nhiễu từ các sóng mang con khác. Không bị pha đinh và trễ đa đường như các công nghệ truyền dẫn khác, OFDM cung cấp liên kết và chất lượng thông tốt hơn.

Hình 7. Điều chế OFDM làm tăng hiệu quả sử dụng băng tần và làm giảm nhiễu kênh liền kề. � Anten thông minh (MIMO): Trong hệ thống anten MIMO (đa đầu vào, đa đầu ra), dòng số liệu từ một thiết bị đầu cuối được tách thành n dòng số liệu riêng biệt có tốc độ thấp hơn (N là số anten phát). Mỗi dòng số liệu này sẽ được điều chế vào các symbol (tín hiệu) của các kênh truyền. Các dòng số liệu lúc này có tốc độ chỉ bằng 1/N tốc độ dòng số liệu ban đầu, được phát đồng thời, vì vậy, về mặt lý thuyết, hiệu suất phổ tần được tăng lên gấp N lần. Các tín hiệu được phát đồng thời qua kênh vô tuyến trên cùng một phổ tần và được thu bởi M anten của hệ thống thu. Hình 6 mô tả cấu trúc của hệ thống thông tin vô tuyến MIMO. Hệ thống MIMO có hiệu suất sử dụng phổ tần cao bởi hệ thống có thể làm việc được trong môi trường phân tán. Tín hiệu từ các anten phát hoàn toàn khác biệt nhau tại vị trí của các anten thu. Khi truyền qua các kênh không tương quan giữa hệ thống phát và thu, tín hiệu từ mõi anten phát tại vị trí thu có sự khác nhau về tham số không gian. Hệ thống máy thu có thể sử dụng sự khác biệt này để tách các tín hiệu có cùng tần số được phát đồng thời từ các anten khác nhau.


Nhóm 8 10

Hình 8.Hệ thống an ten MIMO có thể làm tăng đáng kể dung lượng của hệ thống vô tuyến 4G

4. Hành trình đến 4G:

Mặc dù những người ủng hộ WiMax khẳng định rằng 4G chính là WiMax, nhưng có vẻ như đây là một quan điểm sai lầm. Các phiên bản của WiMax trong tương lai có thể sẽ trở thành các "ứng cử viên" tiềm tàng của 4G, và điều biến OFDMA sẽ là thành phần chủ chốt của 4G, nhưng chắc chắn 4G không phải là WiMax.

WiMax hoạt động như một chất xúc tác của 3G (hay 3GPP - công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba) và 3GPP2, ứng dụng điều biến OFDM, bổ sung công nghệ MIMO và các công nghệ antenna thông minh khác, nhằm thúc đẩy các bước cải tiến tiếp theo. Cả hai đều đã định hướng rõ ràng hành trình "lên" 4G.

Những người ủng hộ WiMax vẫn tự hào về một số ưu điểm của công nghệ này, bao gồm chi phí, thời gian tung ra thị trường và có một môi trường sinh thái mạnh. Với việc được đưa vào ứng dụng vào năm 2007, có vẻ như Mobile WiMax sẽ có lợi thế về thời gian có mặt trên thị trường (time-to-market) hơn các công nghệ LTE (Long Term Evolution – tiến hóa dài hạn) và UMB (Ultra Mobile Broadband – băng thông siêu di động).

Tuy nhiên, thế hệ đầu tiên của các công nghệ WiMax di động, không có sự cải tiến của công nghệ MIMO, sẽ không thể có được thông lượng cao hơn đáng kể so với các công nghệ 3,5G như HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access - truy nhập tải gói tốc độ cao) đã được ứng dụng.

Các ưu điểm về chi phí mà các nhà cung cấp dịch vụ WiMax đã quảng cáo vẫn chưa được chứng minh. Sprint khẳng định rằng Mobile WiMax sẽ hoạt động theo nguyên tắc tính tiền theo từng bit của công nghệ EVDO (Evolution-Data Optimized – phát triển, tối ưu hóa dữ liệu), nhưng sẽ có nhiều lợi thế từ dải băng thông rộng hơn của Mobile WiMax.

Mobile WiMax có hiệu suất quang phổ cao hơn nhưng chắc chắn sẽ có phạm vi phủ sóng nhỏ hơn, có thể chỉ bằng một nửa hoặc một phần tư bán kính phủ sóng của công nghệ HSPA (High-Speed Packet Access – công nghệ truy cập tốc độ cao).

Theo các chuyên gia công nghệ, chi phí cho công nghệ WiMax hiện tại có thể đắt gấp 5 đến 10 lần chi phí của HSDPA. Các kết quả sơ bộ từ mạng thương mại của SKT và KT tại Hàn


Nhóm 8 11

Quốc, dù chỉ là ra mắt với quy mô nhỏ, có vẻ như không chỉ ra những ưu điểm về chi phí và vận hành của WiMax như nhiều người đã quảng cáo.

WiMax sẽ dần dần sẽ được cải thiện, và công nghệ 3GPP và 3GPP2 cũng đang phát triển để hỗ trợ thông lượng cao hơn, góc trễ thấp hơn và có hiệu quả kinh tế lớn hơn nhờ cân đối công nghệ MIMO với các công nghệ antenna thông minh khác, dải băng tần rộng hơn và cuối cùng là điều biến OFDM. Xét về môi trường sinh thái, 3GPP và 3GPP2 vẫn được hỗ trợ mạnh hơn từ phía các hãng công nghệ, và chúng vẫn đang được tích hợp trong các laptop và các thiết bị được nhúng khác.

Các cuộc "di cư" từ WCDMA sang HSDPA và từ EVDO sang EVDO Rev. A diễn ra khá suôn sẻ và mang lại nhiều lợi nhuận, trong khi các nhà cung cấp dịch vụ không cần thiết phải xây dựng một mạng mới. Để nâng cấp từ một mạng WCDMA lên mạng HSPA, chi phí bổ sung sẽ chỉ dưới 10% chi phí triển khai mạng 3G.

Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ sẽ tiếp tục đầu tư vào các mạng 3G và 3,5 G để đưa ra các dịch vụ thoại và truyền dữ liệu có chất lượng cao hơn. Họ vẫn chưa thể thu hồi được các khoản đầu tư 3G của mình và cũng vẫn chưa tin rằng nhu cầu tiêu dùng đối với dịch vụ truy cập di động băng thông rộng không hạn chế thực sự tồn tại trước mắt.

Cả 3GPP và 3GPP2 đều đang có kế hoạch cải tiến không ngừng đối với HSPA và EVDO nhằm đưa ra dải tần băng thông cao hơn với hiệu quả kinh tế lớn hơn. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ có thể sẽ chọn những kiều "di cư" thế này thay vì xây dựng một mạng mới song song.

Cả 3GPP và 3GPP2 cuối cùng cũng sẽ chuyền sang các công nghệ dựa trên OFDMA như LTE và UMB. Mobile WiMax sẽ cạnh tranh với hai công nghệ này, và nếu xét về các tiêu chuẩn và lợi ích thương mại thì quả thật WiMax có một lơi thế về thời gian ra mắt trên thị trường.

Tuy nhiên, hầu hết các nhà cung cấp dich vụ vẫn chưa sẵn sàng triển khai băng thông di động, điều này làm lợi thế về thời gian giảm bớt ý nghĩa. Kể cả khi họ quyết định xây dựng một mạng băng thông di động song song nhằm đáp ứng các nhu cầu về dữ liệu tại các trị trường đông dân cư, có thể họ vẫn sẽ chọn LTE thay vì Mobile WiMax.

Theo tổ chức thương mại 3G Americas, một số đại lý công nghệ đã công bố kế hoạch biến cơ ở hạ tầng hiện tại của họ trở thành tái sử dụng được đối với LTE. Các cấu trúc cơ sở hạ tầng mạng tương lai có thể sẽ xuất hiện trên thị trường vào năm sau hoặc năm sau nữa.

Chọn một con đường

Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ có dải băng tần IMT-2000 chắc chắn sẽ ứng dụng công nghệ HSPA và cuối cùng là LTE. Các hãng cung cấp di động trung thành với CDMA cũng sẽ theo con đường “di cư” 3GPP2, dù chưa biết họ sẽ chọn công nghệ OFDMA nào trong tương lai. Cũng với cách này, Qualcomm sẽ tiếp tục tồn tại với danh mục công nghệ và ưu thế chuyên môn về mạng và các thiết bị "đa mode”.

Trong số các "lính mới" đang tìm cách thâm nhập thị trường trong thời gian ngắn, Mobile WiMax có lẽ sẽ gặt hái được nhiều thành công nhất. Không nên đánh giá thấp tiềm năng của các


Nhóm 8 12

thị trường này. Công ty tư vấn và nghiên cứu thị trường Parks Associates dự báo cho đến năm 2012, sẽ có hơn 80 triệu thuê bao di động trên toàn cầu sử dụng Mobile WiMax.

Một đại lý công nghệ có có muốn tập trung vào WiMax hay không còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như chiến lược tổng thể của nhà đại lý, vị thế của họ trong ngành công nghệ di động, và các trọng điểm của họ theo từng vùng. Vấn đề mấu chốt là ở chỗ liệu họ muốn giành được 10% thị phần tại một thị trường tương đương với 80% thị phần tiềm năng của tổng thị trường không dây toàn cầu, hay muốn có được 30% thị phần một thị trường tương đương với dưới 20% thị phần của tổng thị trường toàn cầu.

Một vấn đề quan trọng khác là liệu nhu cầu từ phía các khách hàng hiện tại và các khách hàng tiềm năng của các đại lý có đủ lớn để họ xây dựng một mạng WiMax mới bao phủ. Đối với những đại lý không có một vị thế mạnh với 3G, WiMax có thể được coi như cánh cửa vào giúp họ giành được thị phần cao hơn trên thị trương không dây toàn cầu.

Đối với những đại lý thống trị 3GPP, ví dụ như Ericsson, chiến lược tốt nhất có thể là tập trung cải tiến tốt hơn nữa các công nghệ HSDPA, đồng thời đầu tư mạnh vào LTE, hỗ trợ đa chế độ (đa “mode”) và mạng tích hợp LTE/HSDPA.

4.1. Các công nghệ 3G được phát triển để tiến lên 4G:

a) Đôi nét về WiMAX

WiMAX là tên thông dụng thường dùng để chỉ công nghệ truy nhập không dây băng rộng sử dụng giao diện của chuẩn IEEE 802.16. Gần đầy WiMAX đã được ITU-R chính thức công nhận là một chuẩn 3G trong họ IMT-2000. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với tương lai của WiMAX vì nó sẽ thúc đẩy sự triển khai rộng khắp của WiMAX, đặc biệt trên băng tần 2.5-2.69GHz, để cung cấp dịch vụ Internet băng rộng, bao hàm cả VoIP và nhiều dịch vụ thông qua kết nối Internet.

Trong họ IEEE 802.16 nổi bật nhất là chuẩn 802.16e-2005 với khả năng đáp ứng cả các ứng dụng cố định cũng như các dịch vụ di động, nên còn được gọi là WiMAX di động. Chuẩn này đã và đang được thử nghiệm ở nhiều nước. Hiện tại, WiMAX di động "Wave 2" dùng 2 ăng-ten phát và 2 ăng-ten thu đã cho tốc độ tối đa tầm 75Mbps. Bên cạnh đó, nhóm làm việc IEEE 802.16 đang phát triển phiên bản 802.16j trong đó nghiên cứu triển khai các trạm relay (tiếp sức) bên cạnh các trạm phát sóng BS để sử dụng kênh truyền một cách hiệu quả, tăng tốc độ truyền dẫn và mở rộng vùng phủ sóng.

Nhóm IEEE 802.16 cũng đang nghiên cứu phiên bản 802.16m với mục đích đẩy tốc độ dữ liệu của WiMAX lên hơn nữa trong khi vẫn tương thích với WiMAX cố định và di động đã và đang được triển khai. Phiên bản này theo dự kiến sẽ được hoàn thiện vào cuối năm 2009, như là một bước tiến để vượt trội hơn3G LTE. Phiên bản 802.16m sẽ vẫn dựa trên kỹ thuật ăng-ten MIMO trên nền công nghệ đa truy nhập OFDMA với số lượng ăngten phát và thu nhiều hơn WiMAX di động « Wave 2 ». 802.16m trang bị 4 ăng-ten phát và 4 ăng-ten thu sẽ có thể đẩy tốc độ truyền lên lớn hơn 350Mbps. Theo dự kiến,WiMAX Release 2 với sự hoàn thiện của 802.16m sẽ hoàn thành vào cuối năm 2009 và có thể bắt đầu triển khai dịch vụ từ 2010 (xem hình 1).


Nhóm 8 13

Hình 9 : Sơ đồ phát triển của công nghệ WiMAX

Nói tới WiMax , người ta có thể nghĩ tới rất nhiều giải pháp thay thế mà công nghệ này có thể mang lại. Đó chính là khả năng thay thế đường xDSL giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tượng người dùng băng rộng mà không cần phải đầu tư lớn. Đặc biệtWiMAX rất hữu ích để cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở những vùng xa xôi mà giải pháp ADSL hoặc cáp quang là rất tốn kém. Bên cạnh các dịch vụ cố định, WiMAX còn cung ứng các dịch vụ di động giống như những dịch vụ của mạng 3G : thoại VoIP, internet di động, TV di động…. Trong năm tới 2008, các thiết bị di động mà hiện nay được tích hợp WiFi sẽ được tích hợp WiMAX. Đối với các thiết bị cũ sẽ cần phải trang bị thêm thẻ PCMCIA WiMAX, hoặc usb WiMAX để có thể kết nối băng rộng của WiMAX.

b) Đôi nét về 3G LTE

3G LTE là một công nghệ di động mới đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP (The Third Generation Partnership Project). Dự án được bắt đầu từ cuối năm 2004, nhằm đảm bảo tính cạnh tranh của mạng 3G trong vòng 10 năm tới. Mặc dù 3GPP đã phát triển HSPA để tăng tốc độ dữ liệu (tốc độ tối đa có thể là 14.4 Mbps), nhưng 3G HSPA vẫn không thể cung cấp tốt những dịch vụ như video, TV di động.... Đứng trước sự ra đời và cạnh tranh của WiMAX cũng như nhu cầu cung cấp dịch vụ băng thông rộng ngày càng cao, 3GPP buộc phải phát triển 3G LTE để có thể đứng vững.

3G LTE hứa hẹn sẽ cho tốc độ dữ liệu truyền trên kênh xuống (downlink) lớn hơn 100 Mbps và trên kênh lên (uplink) lớn hơn 50 Mbps. Giống nhưWiMAX, 3G LTE dựa trên nền gói IP do đó sẽ không còn chuyển mạch kênh như trong các thế hệ 2G, 3G hiện tại. Kiến trúc mạng của 3G LTE sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời. Tuy nhiên mạng 3G LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G. Điều này hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 3G LTE mà không cần thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có. 3G LTE sử dụng công nghệ đa truy cập OFDMA cho kênh xuống và SC-FDMA cho kênh lên và nó vẫn dựa trên công nghệ ăng-ten MIMO để đạt tốc độ truyền dự liệu cao như mong muốn.


Nhóm 8 14

Hình 10: Kế hoạch chuẩn hóa 3G LTE

Những thử nghiệm gần đây đã cho thấy rằng đối thủ của công nghệ di động WiMAX – 3G LTE đạt được những kết quả khả quan như dự kiến. Cho dù được ra đời muộn hơn rất nhiều so với WiMAX, nhưng với những kết quả bước đầu mang tính hứa hẹn công nghệ LTE mới này vẫn có tính cạnh tranh cao trong tương lai. Gần đây trong dịp triễn lãm di động châu Á (Mobile Asia Congress), hiệp hội GSM (GSM Association – GSMA), hiệp hội của nhiều nhà cung cấp mạng trên thế giới, cho biết sẽ chọn công nghệ LTE như là một chuẩn di động tương lai, công nghệ tiếp nối của HSPA. Thông báo này đã đẩy LTE tiến một bước trên cuộc cạnh tranh giữa LTE với WiMAX và cả công nghệ UMB (Ultra Mobile Broadband) của Qualcom. GSMA ủng hộ các công ty và các tổ chức đang phát triển công nghệ LTE. Tuy nhiên việc chuẩn hóa công nghệ LTE theo dự kiến thì chưa thể kết thúc trước 2010 (xem hình 2).

4.2. So sánh công nghệ kỹ thuật dùng trong WiMAX và 3G LTE

Bảng 2 : So sánh đặc điểm nổi bật của WiMAX và 3G LTE


Nhóm 8 15

Hiện tại WiMAX di động Rel 1 (802.16e) đã có đủ sức cạnh tranh về mặt công nghệ so với 3G LTE. Tuy nhiên, nếu nhìn kỹ trên bảng so sánh thì ta thấy công nghệ 3G LTE vẫn vượt hơn 802.16e về cả tính năng di động và tốc độ truyền dự liệu. Song, đổi với những nhà phát triển WiMAX thì họ không chấp nhận so sánh 3G LTE với 802.16e mà phải là 802.16m (cột thứ 3 trên bảng 1). Nhìn vào đây ta thấy WiMAX di động Rel 2 hứa hẹn những tính năng vượt trội so với 3G LTE.

Ngày nay tất cả đều đóng ý với nhau rằng để đạt được tốc độ dữ liệu cao chỉ có thể nhờ vào công nghệ ăngten MIMO và kỹ thuật đa truy cập OFDMA. 3G LTE ra đời muộn hơn WiMAX và nó cũng không thể nào không dùng MIMO và OFDMA. Do vậy, nếu xét trình bình diện kỹ thuật truyền thông không dây (wireless communication) thì 3G LTE không có bất cứ một kỹ nghệ cơ bản nào vượt trội so với WiMAX di động. Nếu nhìn lại bảng so sánh ở trên sẽ thấy điểm khác nhau nổi bật là 3G LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập SC-FDMA cho đường lên thay vì OFDMA như trong WiMAX.

Song, theo nhiều chuyên gia thì sự khác biệt này lại là một điểm yếu của 3G LTE. Thực tế SC-FDMA cho phép cải tiến PAR (Peak-to-Average power Ratio) tầm 2dB ở máy phát. Tuy nhiên nó lại gây mất tầm 2-3dB về hiệu suất (performance) truyền thông trên kênh truyền nhiễu fading ở đầu máy thu. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy SC-FDMA thực tế cho một hiệu suất trên kênh lên thấp hơn so vớiOFDMA.

Nhìn chung về mặt kỹ thuật, hai công nghệ WiMAX và 3G LTE dường như ngang tài ngang sức với nhau. Song, công nghệ mạnh nhất, vượt trội nhất đôi khi không phải là công nghệ giành chiến thắng mà một công nghệ thành công là một công nghệ phù hợp nhất, hòa hợp nhất. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét các khía cạnh khác liên quan đến sự cạnh tranh củaWiMAX và 3G LTE trên đường tiến tới mạng di động thế hệ thứ 4.

Cạnh tranh giữa WiMAX và 3G LTE

WiMAX là một khao khát gia nhập vào thị trường thông tin di động của cộng đồng « công nghệ thông tin ». WiMAX là thuật ngữ được bắt đầu nhắc đến từ những năm 2000, với mục đích ban đầu chỉ hướng đến thị trường Internet băng rộng ở các vùng hẻo lánh. Tiếp theo, WiMAX hướng đến cung cấp giải pháp Internet băng rộng di động. Kể từ đó, nó được xem như là một đối thủ cạnh tranh của mạng thông tin di động 3G và bây giờ là 3G LTE. Nếu đặt WiMAX vào vị trí cạnh tranh với mạng thông tin di động, biết rằng mạng thông tin di động ngày nay có khoảng hơn 2,6 tỉ thuê bao trên thế giới, rõ ràngWiMAX gặp nhiều khó khăn để tìm kiếm thị phần của mình.

Lợi điểm của WiMAX so với 3G LTE là WiMAX đã sẵn sàng để được triển khai dịch vụ rộng khắp : thiết bị mạng WiMAX đã hoàn thiện, thiết bị đầu cuối WiMAX sẽ có mặt trong năm tới trong khi đó 3G LTE phải đợi thêm vài năm nữa. WiMAX vừa cung cấp giải pháp cố định vừa cung cấp giải pháp di động băng rộng với chi phí triển khai thấp hơn so với triển khai một mạng3G/3G LTE hoàn toàn mới. Do vậy, WiMAX thực sự gây được chú ý của các nước đang phát triển mà ở đó mạng 3G chưa có, mạng Internet tốc độ cao bằng cáp xDSL chưa rộng khắp.


Nhóm 8 16

So với WiMAX, 3G LTE đã có một công nghệ đi trước là 2G, 3G với số lượng thuê bao đã có sẵn. Đây là một lợi thế lớn để triển khai 3G LTE. Đặc biệt các thiết bị di động 3G LTE sẽ tương thích với các mạng thông tin di động thế hệ trước, do vậy người dùng sẽ có thể chuyển giao dễ dàng giữa mạng 3G LTE với các mạng 2G GSM/GPRS/EDGE và 3G UMTS đã tồn tại. Điều này cho phép những nhà cung cấp mạng 3G LTE có thể triển khai mạng dần dần cũng giống hệt khi họ nâng cấp mạng 2G lên 3G.

Trong khi đó WiMAX phải triển khai mạng từ con số không. Do WiMAX không tương thích với các chuẩn di động không dây trước đó nên việc thiết bị đầu cuối WiMAX có được tích hợp với chip 2G/3G hay không vẫn còn là một câu hỏi mở. Nó hoàn toàn không phải là một câu hỏi về kỹ thuật mà là một vấn đề mang tính chiến lược. Nó tùy thuộc vào tác nhân nào sẽ triển khai mạngWiMAX trong tương lai : nhà cung cấp mạng thông tin di động 2G/3G hiện tại hay một nhà cung cấp mạng WiMAX hoàn toàn mới. Nếu là một nhà cung cấp mạng 2G/3G thì chắc chắn họ sẽ triển khai 3G LTE nếu như WiMAX không mang lại lợi ích nào đặt biệt vượt trội so với 3G LTE. Nếu nhà cung cấp chỉ có mạng 2G/2.5G, họ cũng có thể chọn lựa WiMAX như một sự nhảy cốc lên « gần » 4G thay vì đi lên 3G/3.5G rồi 3G LTE.

Như đã phân tích ở trên, việc triển khai 3G LTE từ mạng 3G, 3.5G có sẵn là một con đường dễ dàng. Làm như vậy các nhà cung cấp mạng có thể triển khai 3G LTE dần dần không cần thiết phải đảm bảo một vùng phủ rộng kín. Bên cạnh nhà cung cấp mạng vẫn tận dụng được mạng lõi 3G đã có, tận dụng hệ thống quản lý thuê bao và tính cước có sẵn. Từ này đến khi 3G LTE hoàn thiện và được vào sử dụng, 3.5G có đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu dịch vụ băng rộng trước khi WiMAX thực sự chiếm được một thị phần quan trọng. Và thực tế có thể nhận thấy là các nhà cung cấp mạng 3G/3.5G họ không hề vội vàng trong việc tiến đến 3G LTE. Về khía cạnh kinh tế họ sẽ không triển khai 3G LTE trước khi thu lại được vốn và lãi từ việc nâng cấp lên 3G.

Tóm lại: Dẫu rằng mỗi người có những nhận định khác nhau, những cái nhìn khác nhau về tính cạnh tranh của hai công nghệ này. Có một điều thống nhất là hai công nghệ này đã thu hút được một sự quan tâm lớn, tạo được một bước nhảy trong công nghệ thông tin di động không dây. Điểm yếu củaWiMAX là nó không có tính kế thừa từ các hệ thống mạng có sẵn như 3G LTE đôi khi lại trở thành một điểm mạnh vì nó cho phép nhiều tác nhân mới thâm nhập vào thị trường thông tin di động. Sự thâm nhập này sẽ làm tăng tính cạnh tranh, tăng chất lượng dịch vụ và giảm giá cước viễn thông cho người dùng.


Nhóm 8 17

II. 3G LTE

Trong khuôn khổ tiểu luận này chúng ta chỉ xét đến sự phát triển lên 4G của hệ thống 3G LTE bao gồm các chức năng phân lớp cũng như các công nghệ mới cần có.

1. Kiến trúc mạng :

1.1. Mục đích và yêu cầu của 3G LTE:

3G LTE ra đời với mục đích : - Nâng cao hơn nữa di động 3G băng rộng. - Cung cấp sự chuyển đổi dễ dàng lên truy nhập vô tuyến 4G. - Mở rộng hơn nữa băng thông. - Các truy nhập vô tuyến mới. - Cho cả phổ đơn và đôi. - Tốc độ dữ liệu rất cao:

+ Tốc độ tối đa hơn 100Mbps (hướng lên) và hơn 50Mbps (hướng xuống).

+ Tăng số lượng người dùng. - Tiềm ẩn rất thấp:

+ Ít hơn 10ms (mặt bằng user RAN NTT).

+ Ít hơn 50ms (mặt bằng điều khiển không áp dụng cho hoạt động chuyển đổi). - Hiệu suất sử dụng phổ cao. - Phổ linh hoạt:

+ Khả năng triển khai sự phân phối kích thước khác nhau trong một dải phổ rộng.

+ Bao gồm cả phổ đơn và đôi. - Hiệu quả kinh tế khi chuyển đổi từ hệ thống 3G hiện tại.

3G LTE – 3GPP các mốc thời gian:

SAE (System Architecture Evolution) song song với LTE.


Nhóm 8 18

1.2. Kiến trúc tổng quan:

}

}

Hình 11: Kiến trúc 3G

MME và SAE GW là 2 node riêng biệt với giao diện mở giữa chúng.

EPC : Evolved Packet Core MME: Mobility Management Entity

Hình12: Kiến trúc mạng 3G LTE


Nhóm 8 19

Những đặc điểm chính yếu của truy nhập vô tuyến 3G LTE:

• Phổ linh hoạt: - Băng thông linh hoạt - Linh hoạt kép • Giải pháp Antenna cải tiến - Đa dạng - Dạng chùm - Truyền dẫn nhiều lớp (MIMO)

• Truy nhập vô tuyến mới - Downlink : OFDM - Uplink : SC-FDMA

� Phổ linh hoạt : Cho phép hoạt động trong một dải rộng phổ khác nhau - Phổ 3G tương lai và hiện tại (2Ghz, 2.6 Ghz). - Sự di chuyển của phổ 2G (ví dụ 900 MHz) - Re-farming của phổ khác, ví dụ băng UHF

+ Kích thước không xác định của sự phân bố phổ tương lai.

+ Hiệu quả hoạt động trong các phân phối phổ có kích thước khác nhau. - Lên đến 20 MHz cho phép các tốc độ dữ liệu rất cao. - Dưới 5MHz cho phép sự di chuyển phổ phẳng.

Sự cần thiết cho băng thông truyền dẫn linh hoạt. � Băng thông linh hoạt:

- Lớp vật lý LTE hỗ trợ bất kỳ băng thông nào từ 1.25 MHz tới xa hơn 20MHz với từng khoảng ~ 200KHz (“Resource block”).


Nhóm 8 20

- Sự phức tạp/nhu cầu giới hạn tập các băng thông được hỗ trợ thực tế: Ví dụ 1,25 MHz, 1,8 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 20 MHz.. - Nhưng gần đây đang tiến tới để mở rộng thêm băng thông. Ví dụ làm phù hợp các phân bố phổ mới. - Tất cả các đầu cuối LTE phải hỗ trợ băng thông cực đại (lên đến 20 MHz).

Sắp xếp kép:

� FDD: Truyền dẫn uplink và downlink trong các băng tần riêng biệt.

- Yêu cầu phổ kép. - Dùng trong tất cả các hệ thống tế bào thương mại

� TDD: Truyền dẫn uplink và downlink không chồng lấp trong cùng một băng tần. - Có thể triển khai trong phổ đơn. - Cần thiết phải sắp xếp chặt chẽ đồng bộ/kết hợp giữa các cell. - Giảm sự mức độ bao phủ dựa vào truyền dẫn không nối tiếp. (chu kỳ trực <1)

+ FDD được ưu tiên nếu là phổ kép.

+ TDD như là phần bổ sung cho việc hỗ trợ triển khai khi phổ đơn. Maximum TDD/FDD là tương đồng để đảm bảo cho các đầu cuối TDD hoạt động.

2. Lớp vật lý:

- Downlink: OFDM thích ứng

+ Lập danh mục kênh và sự thích nghi liên kết trong miền thời gian và miền tần số.

- Uplink: SC-FDMA với băng thông động (tiền mã hoá OFDM)

+ PAPR thấp dẫn đến hiệu suất sử dụng năng lượng cao hơn.

+ Giảm xuyên nhiễu đường lên (cho phép tính trực giao giữa các tế bào).


Nhóm 8 21

Chức năng của lớp vật lý trong 3G LTE bao gồm mã hoá kênh vô tuyến, điều chế lên tần số sóng mang, sự đồng bộ và kỹ thuật Multiple Antenna MIMO sẵn sàng để mang các kênh vận chuyển vô tuyến logic và các lớp cao hơn qua giao diện không khí.

Tóm lại lớp vật lý của 3G LTE bao gồm các chức năng sau: - Điều chế. - Mã hoá kênh. - Sơ đồ truyền dẫn. - Ghép kênh. - MIMO/đa dạng. - Ước lượng kênh. - Lượng tử hoá (ngoài phạm vi 3GPP).

Truy nhập vô tuyến đường xuống: � OFDM thích ứng nhiều lớp - Thích ứng : thích ứng các trạng thái kênh và các trường hợp có thể xảy ra của phổ.

+ Sự thích ứng kênh trong miền thời gian và miền tần số.

+ Nhiều băng tần, băng thông linh hoạt, linh hoạt 2 chiều. - Truyền dẫn nhiều lớp: cung cấp tốc độ truyền dữ liệu rất cao và hiệu suất sử dụng phổ

cao.

Hình 13: Cấu trúc hệ thống lớp 1 và 2


Nhóm 8 22

- OFDM cho truyền dẫn băng rộng bền vững, cho truyền dẫn nhiều lớp có độ phức tạp thấp và cho phép thích ứng kênh trong miền tần số

� Chọn user và tốc độ dữ liệu dựa trên chất lượng kênh tức thời. Lập lịch/thích ứng trong miền thời gian.

Lập lịch/thích ứng trên 1ms x 180KHz

Truy nhập vô tuyến hướng lên: FDMA đơn sóng mang - Đơn sóng mang: tăng cường hiệu quả khuếch đại công suất, giảm sự tiêu thụ công suất và

giá thành cho đầu cuối, và tăng mức độ bao phủ. - FDMA trực giao bên trong tế bào trong miền thời gian và miền tần số, tăng cường khả

năng bao phủ và sức chứa cho đường lên. - Độ tương đồng cao với truy nhập hướng xuống LTE.

+ Có thể được xem như tiền mã hoá OFDMA, chính xác hơn là DFT-S-OFDM.

+ Tham số truyền dẫn cơ bản giống nhau (độ dài frame, khoảng cách giữa các sóng mang,…).


Nhóm 8 23

Trực giao trong miền thời gian/tần số � Chỉ trực giao trong miền thời gian: - Đa truy nhập phân chia theo thời gian. - Phân bổ toàn bộ băng thông cho 1 user tại 1 thời gian -> tốc độ dữ liệu tối đa cao. - Có khả năng hiệu quả cho các tải trọng hiệu dụng nhỏ và các thiết bị đầu cuối người dùng

giới hạn công suất.

� Thêm vào trực giao trong miền tần số - Frequency Division Multiple Access (FDMA) - Toàn bộ băng thông có thể được chia sẻ bởi nhiều người dùng. - Hỗ trợ hiệu quả cho các tải trọng nhỏ và các thiết bị đầu cuối người dùng giới hạn công

suất. - Băng thông truyền dẫn giá trị tức thời. Tại sao phải truyền dẫn đơn sóng mang: - OFDM có hiệu quả tốt trong truyền dẫn băng rộng dựa vào sự mạnh mẽ cố hữu của phân

chia kênh thời gian vô tuyến. - Nhưng nó cũng có những mặt hạn chế như: Tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình cao -> hiệu suất khuếch đại công suất. Độ nhạy lỗi tần số. Hiệu quả trong phân chia thời gian cũng có thể đạt được với truyền dẫn đơn sóng mang cùng với lượng tử hoá miền tần số bên thu. Downlink : - hiệu quả khuếch đại tần số ít hơn tới hạn tại phía trạm cơ sở. - tránh sự phức tạp quá mức của máy thu đầu cuối người dùng. Uplink: - Sự phức tạp khuếch đại công suất cao tới hạn trong giới hạn giá trị đầu cuối và công suất

tiêu thụ và độ bao phủ đường lên. - Độ phức tạp đầu thu ít hơn tại phía trạm cơ sở.


Nhóm 8 24

Hình 14: Mối liên hệ giữa đơn sóng mang và OFDM

Như vậy khuếch đại công suất thực tế, truyền dẫn đơn sóng mang có ưu điểm đặc biệt trong trường hợp khoảng cách giữa các vị trí lớn hơn.

3. Lớp MAC ( Medium Access Control):

Lớp 2 điểu khiển truy nhập phương tiện – thực hiện chức năng lớp điều khiển liên kết vô tuyến bao gồm điều khiển truy nhập phương tiện, điều khiển trạm cơ sở và các thuê bao truy nhập vào giao diện tài nguyên không gian. Tài nguyên được sắp xếp theo yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS), sử dụng phân đoạn/ ghép nối các gói. Truyền lại thông qua các yêu cầu phát lại tự động (ARQ) và còn có yêu cầu phát lại tự động lai ghép (HARQ) kết hợp với lớp 1.

Lớp liên kết 3G LTE được chia thành 3 lớp phụ: điều khiển truy nhập phương tiện (MAC), điều khiển liên kết vô tuyến (RLC), và giao thức hội tụ dữ liệu gói (PDCP).

Một trong những nét mới chủ yếu là được liên hệ với phần mở đầu của biến kích thước RLC các đơn vị giao thức dữ liệu (PDUs)nhờ đó tránh được từ mào đầu không cần thiết.

Hơn nữa, 3G LTE giống như các loại mạng không dây khác phải chịu tốc độ lỗi cao ở mức kênh vô tuyến (vật lý), thứ có thể đưa ra ý nghĩa sự giảm sút hiệu suất của giao thức TCP.

Để làm giảm sự thay đổi của BER, kỹ thuật tiến trình hiệu chỉnh lỗi (FEC) hoặc yêu cầu phát lại tự động (ARQ) có thể được sử dụng. 3G LTE xem cả cả hai là mở đầu của Hybrid ARQ (HARQ) tại lớp MAC cũng như ARQ tại lớp RLC.

Trong trường hợp ARQ, hệ thống nhận kiểm tra CRC. Trong trường hợp CRC đúng, một ACK được gởi lại đầu phát và gới đã nhận được đưa tới lớp cao hơn của chồng giao thức để xử lý. Trong trường hợp CRC kiểm tra có lỗi, gói bị bỏ qua hoặc khai báo phủ định ACK (NACK) gởi tới đầu phát. ARQ được xem như sự bổ sung trong 3G LTE là loại go- back N, chỉ rõ mỗi gói nhận thành công N với một báo cáo trạng thái.


Nhóm 8 25

Trong HARQ, trường hợp CRC không đúng, gói không được bỏ tại phía thu. Nó được lưu trữ lại cho trường hợp khi mà gói truyền lại vẫn bị lỗi và kết hợp cố gắng để khôi phục lại. Kỹ thuật này được biết sự kết hợp truy tìm. Cuối cùng thì cũng giải quyết được lỗi hoặc số lượng lớn các gói truyền lại được đưa đến. Mỗi gói truyền lại bao gồm các thông tin dư thừa thêm vào (tăng sự dư thừa). một HARQ dừng và chờ được xem như sự bổ sung MAC, nó cung cấp cho đầu phát một ACK/NACK nhị phân feedback cho mỗi gói được truyền.

Kết hợp cách dùng ARQ và HARQ tại các lớp khác nhau cải thiện tốc độ lỗi kênh bởi các trình tự khác: BER gần bằng 10-2 cho không truyền lại, và 10-3 sau HARQ tại lớp MAC, và 10-6 sau ARQ tại lớp RLC.

Trong khi sự thực hiện lớp liên kết 3G LTE đa lớp ARQ, nó không chỉ có nhiệm vụ khôi phục lỗi: sự đáng tin cậy ở TCP là thu được thông qua sự tận dụng các lịch đã biết rõ mà đầu thu TCP xác định dữ liệu đã nhận thành công từ đầu thu. TCP header dự trữ các vùng đặc biệt để kích hoạt nó mang đi thông tin xác nhận. Kết quả là, đầu thu TCP có thể đưa ra một xác nhận TCP (TCP- ACK) như gói độc lập hay trong trường hợp chuyển đổi dữ liệu trực tiếp nhị phân, gói gọn trong đoạn TCP hướng ra.

Hình 15 minh hoạ sự phân phát một gói dữ liệu TCP đơn lẻ trong mạng 3G LTE. eNB sau khi nhận gói dữ liệu TCP từ lõi gói chuyển nó lên liên kết vô tuyến đến UE(Unit Equipment) thích hợp. Đường truyền hướng xuống này bao gồm một từ mào đầu liên hợp với PHY, MAC, RLC header. Trong trường hợp nhận thành công, UE phát HARQ ACK hồi đáp lại để eNB chuyển gói dữ liệu TCP đã nhận lên lớp cao hơn của chồng giao thức. theo trình tự lớp TCP phát TCP ACK. TCP ACK này đại diện cho tải trọng thông thường cho một lớp liên kết UE: trước đó nó có thể được truyền trên liên kết không dây, tài nguyên hướng lên có thể được yêu cầu và cấp phát nhiệm vụ tương ứng có thể được nhận tại lớp MAC. Ngoài ra, truyền dẫn TCP ACK yêu cầu một xác nhận sự tồn tại HARQ tập trung tại eNB.

Hình 15: Phân phát gói TCP trong mạng 3G LTE


Nhóm 8 26

Tóm lại, truyền dẫn gói dữ liệu TCP đơn được xác nhận 3 lần: một lần tại đường vận chuyển, 2 lần tại lớp liên kết. Ngoài ra, trong khi HARQ ACK là một bit feedback đơn, TCP ACK cùng với từ mào đầu giao thức thêm vào tại lớp liên kết và lớp vật lý dùng hết một lượng tương đối lớn tài nguyên băng thông hứơng lên – làm giảm toàn bộ hiệu suất của hệ thống. Các phần tiếp theo đề xuất một giải pháp mà đưa ra được sự tối ưu của các thực thể ARQ/HARQ đặt tại các lớp khác nhau cảu chồng giao thức với mục tiêu làm giảm yêu cầu cho tài nguyên băng thông hướng lên bằng cách cho phép báo hiệu và toạ độ giữa các thực thể tại các cấp khác nhau của chồng nghi thức.


Nhóm 8 27

III. CÁC CÔNG NGHỆ MỚI: 1. Một số công nghệ đa truy nhập mới:

Hiện nay có rất nhiều công nghệ vô tuyến mới và tiềm năng đang được nghiên cứu để đưa vào ứng dụng trong các mạng 4G tương lai như: OFDM, công nghệ băng cực rộng UWB (Ultra-Wide-Band), công nghệ vô tuyến bước sóng milimét và anten thông minh (MIMO), WIMAX… Tuy nhiên, ở đây xin đề cập đến một số công nghệ chính của mạng 4G.

1.1 Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM):

1.1.1 Giới Thiệu: OFDM: Một trong những công nghệ chính của mạng 4G là ghép kênh phân chia tần số

trực giao OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). OFDM là một dạng của điều chế đa sóng mang, làm việc theo nguyên tắc phân chia dòng bit truyền tại dải thông B thành nhiều dòng bit song song N với khoảng cách B/N. Mỗi dòng bit N có tốc độ bit nhỏ hơn dòng bit ban đầu, nhưng tổng của chúng là một dòng bit có tốc độ rất cao. Các sóng mang con trực giao N điều chế dòng bit song song, sau đó được tổng hợp lại trước khi truyền dẫn. Một bộ phát OFDM chấp nhận dữ liệu từ mạng IP, biến đổi và mã hoá dữ liệu trước khi điều chế. Một bộ IFFT (biến đổi ngược Fourier nhanh) biến đổi tín hiệu OFDM thành tín hiệu tương tự IF và được gửi tới bộ thu RF. Mạch thu khôi phục lại dữ liệu bằng cách đảo chiều chu trình này. Với các sóng mang con trực giao, bộ thu có thể tách biệt và xử lý mỗi sóng mang con mà không có nhiễu từ các sóng mang con khác. Không bị pha đinh và trễ đa đường như các công nghệ truyền dẫn khác, OFDM cung cấp liên kết và chất lượng thông tốt hơn.

Điều chế OFDM làm tăng hiệu quả sử dụng băng tần và làm giảm nhiễu kênh liền kề. OFDM khác với kỹ thuật truyễn dẫn ghép kênh phân chia theo tần số FDM là không phải

dùng bộ lọc thông dải để tách riêng phổ của mỗi sóng mang mà dùng kỹ thuật biến đổi fourier IFFT/FFT để tách riêng các sóng mang con. Tần số giữa các các sóng mang con trong OFDM được chọn sao cho chúng trực giao với nhau, phổ của các sóng mang con chồng lấp lên nhau nhưng có thể xử lý tách ra được. Nhờ vậy mà hiệu quả sử dụng phổ của OFDM cao hơn kỹ thuật đa sóng mang thông thường.

Từ luồng tín hiệu băng rộng truyền nối tiếp tốc độ cao được chia thành M đường song song có tốc độ truyền dẫn giảm M lần, sau đó từng luồng dữ liệu thành phần sẽ ánh xạ vào các sóng mang thành phần, để hình thành tín hiệu điều chế OFDM, độ rộng trong mỗi ký hiệu tăng, khoảng cách giữa các sóng mang nhỏ, tiết kiệm phổ tần kênh truyền, độ rộng của ký tự tăng, giảm được ảnh hưởng nhiễu xuyên ký tự ISI (ISI: Inter Symbol nterference), nhiễu xuyên kênh ICI (ICI: Inter Channel Interference), giảm ảnh hưởng trễ đa đường, chuyển ảnh hưởng của kênh Fading chọn lọc tần số thành kênh Fading phẳng.OFDM được phát minh vào những năm 1970s và ứng dụng trong các hệ thống truyền hình số và truyền thanh số băng rộng.


Nhóm 8 28

1.1.2 Mô Hình Hệ Thống OFDM: Hình 3.1 mô tả chi tiết hệ thống OFDM. Từng kênh dữ liệu băng rộng tốc độ cao truyền

nối tiếp được đưa vào bộ chuyển đổi nối tiếp song song S/P để chuyển thành các luồng dữ liệu song song tốc độ thấp. Sau đó, các luồng dữ liệu song song này được điều chế với các sóng mang thành phần, kỹ thuật điều chế có thể sử dụng các phương pháp điều chế thông thường tùy theo yêu cầu của từng lọai dịch vụ như điều pha số nhiều mức M-PSK, điều chế biên độ số cầu phương nhiều mức M-QAM. Giả sử hệ thống sử dụng N sóng mang, các sóng mang này được lấy mẫu với tốc độ lấy mẫu fS=N/TS ,với TS là chu kỳ ký hiệu OFDM. Cuối cùng, các mẫu tín hiệu điều chế trên mỗi sóng mang thành phần được ghép lại với nhau để hình thành một mẫu tín hiệu điều chế OFDM.

Hình 1.1 : Sơ đồ hệ thống OFDM

Một ký hiệu OFDM sẽ gồm N mẫu và mẫu thứ m của một ký hiệu OFDM được viết theo công thức như sau:

trong đó Xn , n = 0,…,N −1, biểu diển cho các tín hiệu PSK/QAM, có giá trị phức, truyền trên sóng mang thứ n . Phương trình (1.1) tương đương với biến đổi IFFT trên chuỗi dữ liệu Xn . Sau đó các mẫu xm được đưa qua bộ chuyển đổi song song nối tiếp P/S để ghép N mẫu tín hiệu và các các mẫu tín hiệu bảo vệ GI, tín hiệu bảo vệ giao thoa ở đầu và cuối chu kỳ tín hiệu TFFT. Bộ

(1.1)


Nhóm 8 29

biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự D/A cho phép chuyển tín hiệu trong miền tần số sang miền thời gian, công thức tín hiệu phát trong miền thời gian được viết như sau:

Phương trình (1.2) có thể viết lại như sau:

trong đó tần số của các sóng mang thành phần là fn =Ts

n , n=0,1,…N-1.

Sau đó, tín hiệu x(t) được đưa qua bộ điều chế nâng tần để trở thành tín hiệu phát và truyền qua kênh truyền tới máy thu.Tín hiệu phát và băng thông của các kênh thành phần được trình bày như sau:

trong đó x(n) là dạng tín hiệu điều chế; fn =n∆f , n =0,1, 2,...,(N-1): là tần số của các sóng mang điều chế thành phần thứ n; βn là pha tín hiệu điều chế; ∆f là khoảng cách tần số giữa 2 sóng mang liên tiếp nhau, ∆f =1/TFFT, TFFT là chu kỳ ký hiệu OFDM, TFFT=NTb,Tb là độ rộng bít dữ liệu.

Xét hệ thống đa người dùng (K người dùng), từng chuỗi tín hiệu số đi vào được chia thành M đường song song, ký hiệu d(m) để điều chế dịch pha số M-PSK hoặc điều chế số M-QAM với từng sóng mang thành phần, giả thiết rằng xác suất khôi phục tín hiệu của bit 1 và bit –1 là như nhau, kênh truyền có nhiễu cộng trắng phân bố Gauss AWGN,chọn tần số phát thứ n là fn; fn = n / NTb , khi đó dạng tín hiệu của người dùng thứ k được viết lại như sau:

Hay là: (1.5)

Sau khối IFFT, chu kỳ tín hiệu OFDM băng gốc được chèn thêm khoảng bảo vệ TGI,chèn đoạn bảo vệ giao thoa đầu khung và cuối khung ký hiệu TFT để tạo thành dạng phổ tín hiệu như hình (1.2 ).

(1.2)

(1.3)

(1.4)


Nhóm 8 30

Hình 1.2:Dạng khung tín hiệu trong một chu kỳ OFDM

Xét trong một chu kỳ tín hiệu OFDM là T=TFFT+TGI+TFT thì tín hiệu OFDM phát phức băng tần gốc ở đầu ra của bộ chuyển đổi số sang tương tự công thức (1.4) được viết lại đầy đủ theo thời gian như sau:

trong đó: T là độ dài ký hiệu OFDM; TFFT là thời gian FFT; TGI là thời gian bảo vệ; TFT là thời gian bảo vệ giao thoa đầu và cuối khung; ∆f =1/TFFT là khoảng cách tần số giữa hai sóng mang; N là độ dài FFT hay còn gọi là số điểm FFT; k là chỉ số về ký hiệu được truyền; xi,k là véc-tơ tín hiệu điều chế của sóng mang con thứ i trong ký hiệu OFDM thứ k;i∈{-N/2, -N/2+1, -1, 0, +1, …., -N/2}; w(t) là hàm tín hiệu xung dạng hình chữ nhật được biểu diễn như công thức sau:

Tín hiệu đầu ra của bộ điều chế nâng tần và khuếch đại công suất cao được xác định như sau:

(1.6)

(1.7)

(1.8)


Nhóm 8 31

trong đó các ký hiệu trong công thức (1.6) được định nghĩa như trong (1.4) và w(t) được xác định theo (1.7).

Tín hiệu thu OFDM ký hiệu r(t) = S(t) + n(t) xét trong điều kiện kênh truyền có nhiễu trắng AWGN có đáp ứng kênh truyền ở miền thời gian là h (t) n thì đáp ứng trong miền tần số sẽ có dạng:

Bỏ qua tác động của nhiễu thì dạng rời rạc của tín hiệu thu r(n) là tích chập giữa tín hiệu phát và hàm đặc tính kênh truyền, công thức tín hiệu thu được biểu diễn như sau:

trong đó: (*) là biểu diễn tích chập; x(p) là tín hiệu điều chế, H(p) là đáp ứng kênh truyền.Như vậy, tín hiệu tại ngõ ra của khối FFT sẽ là:

Bộ giải điều chế được dùng để tách dữ liệu trong các chòm sao tín hiệu điều chế thu của từng kênh thành phần để khôi phục lại các luồng dữ liệu thành phần, từng luồng dữ liệu thành được đưa qua bộ biến đổi song song nối tiếp để ghép M đường dữ liệu song song thành 1 đường dữ liệu tín hiệu nối tiếp có dạng gần giống với chuỗi dữ liệu như ban đầu.

Tuy nhiên, khi thực hiện chuyển đổi fuorier IFFT N điểm của { Xn } , chúng ta sẽ nhận được chuỗi giá trị phức trong miền thời gian. Vì vậy, để tạo ra chuỗi giá trị thực, cần tạo ra Ñ= 2N ký tự, { Xn } trong công thức (1.1) được viết như sau:

thực hiện biến đổi IFFT Ñ điểm của chuỗi {Xn} để tạo ra chuỗi giá trị thực:

(1.10)

(1.9)

(1.11)

(1.12)


Nhóm 8 32

1.1.3 Tính Trực Giao (Orthogonality):

a) Trực giao trong miền thời gian:

Băng tần hệ thống đa sóng FDM được chia thành N dải tần con (sub-band) sắp xếp liên tiếp nhau, mỗi dải tần con được đặt cách nhau một khoảng tần số để ngăn ngừa can nhiễu giữa các tín hiệu trong dải tần kế cận. Trong hệ thống OFDM, dải thông của hệ thống có thể sử dụng một cách hiệu quả hơn nếu phổ của các dải tần con được ghép chồng lên nhau, bằng cách sử dụng các sóng mang trực giao và phương pháp giải điều chế kết hợp, dữ liệu ban đầu có thể được khôi phục nguyên vẹn. Hình 1.3 minh họa hiệu quả sử dụng băng thông giữa hai hệ thống FDM và OFDM.

Hình 1.3: Mô hình khái niệm tín hiệu OFDM:

(a) Kỹ thuật đa sóng mang thông thường (FDM) (b) Kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao (OFDM)

Các tín hiệu được gọi là trực giao nếu chúng độc lập tuyến tính với nhau. Trực giao là một đặc tính giúp cho các tín hiệu được truyền một cách hoàn hảo qua kênh truyền và được tách ra ở máy thu mà không gây nhiễu xuyên kênh. Việc truyền mất tính trực giao sẽ tạo ra sự chồng lắp giữa các tín hiệu mang tin và làm suy giảm chất lượng tín hiệu. Trong miền tần số, hầu hết các hệ thống FDM đều có tính trực giao vì mỗi tín hiệu được đặt cách nhau trên trục tần số để ngăn chặn xuyên kênh. Kỹ thuật OFDM được gọi là một dạng đặc biệt của kỹ thuật FDM. Các sóng mang con trong một ký hiệu OFDM được đặt gần nhau mà vẫn giữ được tính trực giao giữa chúng.

OFDM đạt được tính trực giao trong miền tần số bằng cách chia các tín hiệu mang thông tin riêng biệt vào mỗi sóng mang thành phần khác nhau. Tín hiệu OFDM bao gồm các hàm sin cơ bản, mỗi hàm tương ứng với một sóng mang. Tần số ở băng tần gốc của mỗi sóng mang được chọn bằng số nguyên lần của gía trị nghịch đảo thời gian của một ký hiệu. Do đó, tất cả các sóng mang đều có số nguyên lần chu kỳ trong mỗi ký hiệu. Kết quả biểu diễn trong miền tần số là các sóng mang trực giao với nhau.

(1.13)


Nhóm 8 33

Hình 1.4 mô tả cấu trúc của một tín hiệu OFDM với 4 sóng mang thành phần.Tập hợp các hàm sẽ trực giao với nhau nếu chúng thỏa điều kiện trong phương trình (1.6). Nếu 2 hàm bất kỳ trong tập hợp các hàm trực giao khi nhân với nhau và lấy tích phân trong khoảng thời gian một chu kỳ, kết quả sẽ bằng không. Khi xem xét bộ thu kết hợp tương ứng cho từng hàm trực giao trong các hàm trực giao khi bộ thu được. Kết quả các hàm trực giao trong tập hợp sau khi lấy tích phân đều bằng không và do đó không gây ảnh hưởng.

Hình 1.4: Cấu trúc trong miền thời gian một tín hiệu OFDM

(1.14)


Nhóm 8 34

(1a), 2(a), (3a), (4a) mô tả 4 sóng mang thành phần riêng lẻ (tương ứng với 1, 2, 3, 4 chu kỳ trong một ký hiệu). Pha của tất cả các sóng mang thành phần đều bằng không. Chú ý rằng mỗi sóng mang thành phần có số nguyên lần chu kỳ trên mỗi ký hiệu. (1b), (2b), (3b), (4b) mô tả biến đổi FFT của hình (a) tương ứng. (5a), (5b) mô tả tổng của 4 sóng mang thành phần.

Phương trình (1.7) mô tả 1 tập các hàm trực giao chuẩn, đây chính là các sóng mang cho một tín hiệu OFDM thực trước khi điều chế.

trong đó f0 là khoảng cách giữa các sóng mang, N là số sóng mang, T là chu kỳ 1 ký hiệu OFDM. Thành phần tần số cao nhất là Nf0 cho nên dải tần truyền dẫn cũng là Nf0. Nếu các sóng mang thành phần trực giao nhau thì chúng phải thỏa phương trình (1.16).

Ta có:

Khi n ≠ m , (n+m) và (n-m) là các số nguyên khác không nên các hàm cos 2π (n − m) f0

và cos 2π (n + m) f0 nhận được các giá trị lần lượt bằng nhau trong đoạn [t0, t0 + T] . Do đó kết quả tích phân sẽ bằng không. Khi n=m, tích phân trên bằng T/2.

Vì vậy, nếu các sóng mang được đặt cách nhau một khoảng f0=1/T trên trục tần số,chúng sẽ trực giao với nhau. Những sóng mang trực giao với nhau vì khi ta nhân bất kỳ 2 sóng mang và lấy tích phân trong thời gian một ký hiệu, kết quả đều bằng không. Nhân hai sóng sin với nhau cũng giống như là trộn các sóng này lại với nhau. Điều này dẫn đến thành phần tần số tổng và hiệu luôn luôn là số nguyên lần tần số f0. Bởi vì hệ thống tuyến tính theo thời gian nên ta có thể lấy tích phân từng thành phần rồi cộng lại. Hai thành phần sau khi trộn có số nguyên lần chu kỳ trong một chu kỳ ký hiệu nên tích phân của các thành phần này bằng không, do đó tổng của hai tích phân bằng không. Kết quả là ta đã chứng minh được các sóng mang thành phần trực giao.

b) Trực giao trong miền tần số:

Một cách khác để xem xét tính chất trực giao của tín hiệu OFDM là xem phổ của nó. Phổ của tín hiệu OFDM chính là tích chập của các xung Delta Dirac tại các tần số sóng mang. Phổ của xung hình chữ nhật bằng 1 trong khoảng thời gian ký hiệu và bằng 0 tại vị trí khác. Phổ biên độ của xung hình chữ nhật là hàm sinc(π fT). Hình dạng của hàm sinc có một búp chính hẹp và nhiều búp phụ có biên độ suy hao giảm dần so với các tần số cách xa trung tâm. Mỗi sóng mang thành phần có một đỉnh biên độ cao nhất tại tần số trung tâm và bằng không tại tất cả các tần số là bội số của gía trị tần số (f=1/T). Hình 1.5 mô tả phổ của một tín hiệu OFDM.

(1.15)

(1.16)


Nhóm 8 35

Hình 1.5: Đáp ứng tần số của các sóng mang thành phần

(a) Mô tả phổ của mỗi sóng mang thành phần và mẫu tần số rời rạc được “nhìn” thấy của bộ thu OFDM. (b) Mô tả đáp ứng tổng cộng của cả 5 sóng mang thành phần (đường tô đậm).

Tính trực giao là kết quả xác định biên độ đỉnh của mỗi sóng mang thành phần tương ứng và các giá trị không của tất cả các sóng mang thành phần khác. Tín hiệu này được tách bằng cách sử dụng DFT, phổ của chúng không liên tục như hình vẽ 1.5(a), mà là những mẫu rời rạc. Phổ của tín hiệu được lấy mẫu tại các giá trị ‘o’ trong hình vẽ. Nếu DFT được đồng bộ theo thời gian, các mẫu tần số chồng lắp giữa các sóng mang thành phần không ảnh hưởng tới bộ thu. Giá trị


Nhóm 8 36

đỉnh đo được tương ứng với giá trị “null” của tất cả các sóng mang thành phần khác, từ đó suy ra tính trực giao giữa các sóng mang thành phần.

1.1.4 Nhiễu Xuyên Ký Tự ISI Và Xuyên Kênh ICI:

Trong môi trường vô tuyến đa đường, một ký hiệu được truyền đến máy thu qua nhiều đường khác nhau. Đối với kênh tán xạ thời gian, chu kỳ của ký hiệu nhận được sẽ bị trải rộng ra, làm cho ký hiệu nhận được hiện tại chồng lấp với ký hiệu nhận được trước đó và dẫn đến ISI (inter symbol interference). Trong OFDM, tham số ISI dùng để chỉ đến nhiễu của một ký hiệu OFDM hiện tại với các ký hiệu trước đó.

Như đã trình bày, trong hệ thống OFDM, phổ của các sóng mang thành phần chồng lấp nhau nhưng vẫn giữ được tính trực giao với nhau. Nghĩa là tại điểm mà phổ của mỗi sóng mang thành phần đạt cực đại, tất cả phổ của của các sóng mang thành phần khác là zero. Máy thu lấy mẫu các ký hiệu dữ liệu trên các sóng mang thành phần riêng lẻ tại điểm cực đại này và giải điều chế chúng mà không bị nhiễu từ các sóng mang thành phần khác. Khi mất tính trực giao thì xuất hiệu nhiễu. Nhiễu gây ra bởi các ký hiệu dữ liệu trên các sóng mang thành phần kề nhau được gọi là ICI (intercarrier interference).

Tính trực giao của một sóng mang thành phần với các sóng mang thành phần khác bị mất nếu sóng mang thành phần này có giá trị phổ không bằng zero tại các tần số của các sóng mang thành phần khác. Trong miền thời gian, sóng sin tương ứng không còn là một số nguyên lần so với chu kỳ ký hiệu trong một khỏang thời gian FFT. ICI xảy ra khi kênh đa đường biến đổi trong khoảng thời gian của một ký hiệu. Khi điều này xảy ra, dịch Doppler trên mỗi thành phần đa đường gây ra một độ lệch tần số trên các sóng mang thành phần, dẫn đến mất tính trực giao giữa chúng. ICI cũng có thể xảy ra khi một ký hiệu OFDM bị ISI. Tình huống này có thể được quan sát trong miền thời gian mà ở đó, số nguyên lần chu kỳ của mỗi sóng mang thành phần trong một một chu kỳ FFT của ký hiệu hiện tại không còn được duy trì do sự dịch chuyển pha của ký hiệu trước đó. Cuối cùng, bất kỳ một độ lệch nào giữa các tần số của các sóng mang thành phần trong cả máy phát lẫn máy thu cũng đều gây ra ICI cho một ký hiệu OFDM.

1.1.5 Chèn Khoảng Thời Gian Bảo Vệ:

OFDM có khả năng tự khắc phục ISI vì chu kỳ ký hiệu của nó dài hơn so với các ký hiệu dữ liệu trong luồng dữ liệu nối tiếp. Đối với một máy phát OFDM có N sóng mang thành phần, nếu chu kỳ của một ký hiệu dữ liệu là T′ , chu kỳ của một ký hiệu OFDM tại ngỏ ra máy phát là: T sym =T’N (1.17)

Vì thế, nếu trải trễ (delay spread) của một kênh đa đường lớn hơn T′ nhưng nhỏ hơn T

sym , các ký hiệu dữ liệu trong luồng dữ liệu nối tiếp sẽ bị ảnh hưởng của fading lựa chọn tần số trong khi ký hiệu dữ liệu trên mỗi sóng mang thành phần sẽ bị ảnh hưởng chỉ bởi fading phẳng. Hơn nữa, để tăng khả năng khắc phục ISI, một khỏang thời gian bảo vệ (guard time) được chèn vào đầu mỗi ký hiệu OFDM trước khi truyền và loại bỏ nó tại máy thu trước khi đưa qua bộ FFT. Nếu khỏang thời gian bảo vệ được chọn lớn hơn trải trễ, ISI có thể được loại bỏ hoàn toàn. Hình 1.6 minh họa khái niệm chèn khỏang thời gian bảo vệ để loại bỏ ISI cho một ký hiệu OFDM. Trong hình 1.6a, một ký hiệu OFDM nhận được từ đường thứ nhất bị gây nhiễu bởi ký hiệu OFDM trước đó nhận được từ đường thứ hai và thứ 3. Trong hình 1.6b chỉ ra rằng ký hiệu OFDM nhận được từ đường thứ nhất không còn bị nhiễu bởi ký hiệu OFDM trước đó. Tuy nhiên, ký hiệu nhận được vẫn còn bị nhiễu bởi chính phần sao chép của nó và ta gọi loại nhiễu này là loại tự gây nhiễu (self-interference).

Để giữ được tính trực giao giữa các sóng mang thành phần, khoảng thời gian bảo vệ được chèn vào bằng cách mở rộng theo chu kỳ một ký hiệu OFDM. Nếu trải trễ nhỏ hơn khoảng thời gian bảo vệ, trải trễ chỉ gây ra một độ dịch pha sai số nhỏ cho mỗi sóng mang thành phần nhưng


Nhóm 8 37

không phá vỡ tính trực giao giữa các sóng mang thành phần.Việc chèn khoảng thời gian bảo vệ có thể thực hiện trong hai cách:

1. Trích một phần cuối của một ký hiệu OFDM và gắn nó vào đầu ký hiệu OFDM. 2. Trích một phần cuối của một ký hiệu OFDM và gắn nó vào đầu ký hiệu OFDM, và

cùng lúc đó trích một phần đầu của ký hiệu OFDM và gắn nó vào cuối ký hiệu OFDM.

Hình 1.6: Các ký hiệu OFDM nhận được sau khi đi qua một kênh đa đường:

(a) không có khoảng thời gian bảo vệ , (b) có khoảng thời gian bảo vệ


Nhóm 8 38

Với cùng chiều dài khoảng thời gian bảo vệ, phương pháp 1 cho ta một độ chịu đựng trải trễ cực đại vì toàn bộ khoảng thời gian bảo vệ đều được dùng để loại bỏ ISI.Phương pháp 2 chỉ dùng một phần khoảng thời gian bảo vệ (phần đặt ở đầu của một ký hiệu OFDM) để giảm ISI. Phương pháp 2 thích hợp hơn khi cửa sổ được dùng trên một ký hiệu OFDM để giảm phổ ngoài băng vì các vùng roll-off tại hai đầu cuối của ký hiệu không làm suy giảm các ký hiệu dữ liệu trên các sóng mang thành phần.

1.1.6 Các Tham Số Chính Của Hệ Thống OFDM:

Từ hai tham số chính biết trước của một kênh truyền có tốc độ truyền dữ liệu là R và trải trễ là τ , các thông số của một hệ thống OFDM có thể được xác định như sau:

-Khoảng thời gian bảo vệ TGI nên chọn ít nhất gấp hai lần trải trễ τ : 2τ ≤TGI ≤TFFT (1.18)

- Để giảm thiểu tỉ số SNR bị mất do chèn thêm khoảng thời gian bảo vệ, khoảng thời gian ký hiệu nên được chọn lớn hơn khoảng thời gian bảo vệ rất nhiều. Tuy nhiên, các ký hiệu với khoảng thời gian dài quá thì dễ bị dịch Doppler, nhiễu pha và lệch tần số (frequency offset). Do đó, khoảng thời gian ký hiệu OFDM Tsym nên được chọn ít nhất là gấp 5 lần khoảng thời gian bảo vệ:

5 T GI ≤T sym (1.19) -Khoảng cách tần số giữa hai sóng mang thành phần kề nhau là:

∆ f =1/ Tsym (1.20) -Số bit tín hiệu trên một ký hiệu OFDM Binfo là:

B info = RTsym (1.21) -Số sóng mang thành phần N là:

N = Binfo / Rsub (1.22) trong đó Binfo và số bit trên 1 ký hiệu, Rsub số bít trên một sóng mang thành phần, Rsub thay đổi theo mức điều chế, Rsub = log2M .

-Băng thông tín hiệu OFDM được xác định như sau: BW = N∆f (1.23)

Nhận xét: -Tăng khoảng thời gian ký hiệu làm giảm khoảng cách tần số giữa các sóng mang thành

phần. Vì thế, với một băng thông cho trước, việc tăng số sóng mang thành phần có thể được thực hiện. Mặc khác, cho trước số lượng sóng mang thành phần, việc tăng khoảng thời gian ký hiệu sẽ làm giảm băng thông tín hiệu.

-Tăng số sóng mang thành phần làm tăng số mẫu trên một ký hiệu OFDM. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là khoảng thời gian ký hiệu tăng lên. Nếu khoảng thời gian ký hiệu vẫn giữ nguyên, khoảng thời gian giữa hai mẫu sẽ giảm, nghĩa là làm tăng băng thông tín hiệu OFDM. Mặc khác, nếu băng thông tín hiệu OFDM là cố định, khi tăng số sóng mang thành phần sẽ làm giảm khoảng cách tần số giữa hai sóng mang thành phần, dẫn đến tăng khoảng thời gian ký hiệu. Khoảng thời gian giữa hai mẫu vẫn giữ nguyên trong trường hợp này.

1.2.KỸ THUẬT KẾT HỢP OFDM VÀ CDMA:

1.2.1 Giới Thiệu: Kỹ thuật trải phổ CDMA có khả năng khắc phục được fading lựa chọn tần số, ứng dụng

trong thông tin thương mại, sử dụng trong các hệ thống thông tin di động tế bào CDMA IS-95, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3(3G) CDMA2000,WCDMA. Mặc khác, kỹ thuật điều chế trực giao đa sóng mang OFDM cũng có khả năng khắc phục được fading lựa chọn tần số. Vì vậy khi kết hợp hai hệ thống OFDM và CDMA để xây dựng hệ thống thông tin di động OFDM-CDMA, sẽ khắc phục được ảnh hưởng của loại fading.


Nhóm 8 39

Năm 1993, hệ thống thông tin di động điều chế đa sóng mang MC-CDMA hay còn gọi là OFDM-CDMA đã được đề xuất dựa theo sự kết hợp giữa hệ thống OFDM và CDMA). Năm 2002, hệ thống MC-CDMA được chọn là một trong số các công nghệ chính để xây dựng các lớp giao thức vật lý cho các hệ thống thông tin di động 4G. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) có yêu cầu rất cao về tốc độ truyền dẫn dữ liệu, Công nghệ OFDM sẽ đáp ứng được yêu cầu này. Trong phần này trình bày về các đặc tính của hệ thống OFDM-CDMA.

1.2.2 Mô Hình Hệ Thống Thu Phát Tín Hiệu OFDM-CDMA:

a) Sơ đồ khối hệ thống thu phát tín hiệu OFDM-CDMA: Kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao ghép theo tần số OFDM khắc phục được ảnh

hưởng fading lựa chọn tần số nhưng lại có một số nhược điểm như khó đồng bộ giữa các sóng mang con, nhạy với dịch tần số và khuếch đại phi tuyến. CDMA cũng có khả năng khắc phục được fading lựa chọn tần số, bảo mật cao, giảm mật độ công suất nhiễu.Việc kết hợp giữa OFDM và CDMA đã làm tăng thêm các ưu điểm chính của hệ thống thông tin di động OFDM-CDMA như sau:

-Có khả năng hạ thấp tốc độ truyền ký hiệu trong mỗi sóng mang con, điều này rất thuận lợi cho việc thu một tín hiệu cận đồng bộ ở đường lên.Có thể kết hợp một cách hiệu quả năng lượng của tín hiệu thu bị tán xạ trong miền tần số.Đặc biệt đối với các trường hợp truyền dẫn tốc độ cao, kênh fading đa đường, có thể có tới 20 đường tín hiệu đến một máy thu DS-CDMA, bộ kết hợp Rake 20-finger không thể được thực hiện trong máy thu DS-CDMA, ngược lại một máy thu OFDM-CDMA sẽ có hiệu quả cao hơn trong trường hợp này mặc dù phải mất phần năng lượng của tín hiệu thu trong khoảng bảo vệ (Guard Interval).

Hình 2.1. Hệ thống thông tin di động OFDM-CDMA


Nhóm 8 40

b) Phân tích quá trình xử lý tín hiệu trong máy phát tín hiệu trải phổ đa song mang OFDM-CDMA:

Máy phát OFDM-CDMA thực hiện trải phổ tín hiệu trong miền tần số. Một phần của ký hiệu tương ứng với một chíp của mã trải phổ sẽ được truyền trên từng sóng mang khác nhau. Đối với việc truyền dẫn đa sóng mang, các ảnh hưởng của fading lựa chọn tần số sẽ được chuyển thành fading phẳng trên mỗi sóng mang con. Vì thế, khi truyền tốc độ ký hiệu lớn và bị ảnh hưởng của fading lựa chọn tần số, tín hiệu cần được chuyển đổi từ nối tiếp sang song song trước khi trải phổ trong miền tần số.

Cấu trúc cơ bản của một máy phát OFDM-CDMA tương tự với máy phát OFDM. Điểm khác nhau chính là OFDM-CDMA truyền cùng một ký hiệu qua các sóng mang con khác nhau, trong khi OFDM truyền các ký hiệu khác nhau qua các sóng mang con khác nhau.

Hình 2.1 mô tả mô hình hệ thống thu phát thông tin di động OFDM-CDMA cho người dùng thứ j sử dụng điều chế OFDM. Chuỗi thông tin ngỏ vào đầu tiên được chuyển thành P chuỗi dữ liệu song song (a j,0(i), a j,1(i), ..., aP−1(i )) và mỗi ngỏ ra của bộ chuyển đổi nối tiếp/song song được nhân với mã trải phổ định dạng kênh dj(m) với chiều dài LS= K

MC . Sau đó P chuỗi dữ liệu

song song được chuyển lại thành một chuỗi dữ liệu nối tiếp, chuỗi nối tiếp này lại được nhân với mã trải phổ ngẫu nhiên cj(m) có chiều dài (LL) lớn hơn nhiều so với K MC

. Dữ liệu trải phổ được ánh xạ vào KMC

sóng mang con thông qua KMC điểm IFFT, cuối cùng khoảng bảo vệ ∆G được

chèn giữa các ký hiệu OFDM để khắc phục ISI trên kênh fading đa đường. Dạng tín hiệu phát băng gốc phức tương đương được viết lại như sau:

trong đó dj(m) và cj(m) được chuẩn hóa như sau:

Hơn nữa, từ (2.2) đến (2.3), T′s là chu kỳ ký hiệu, ∆f ′ là khoảng cách giữa hai sóng mang con liên tiếp và ps(t) là dạng xung tam giác được định nghĩa như sau:

Băng thông của tín hiệu phát được viết lại như sau:

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)


Nhóm 8 41

trong đó γ là hệ số mở rộng băng thông kết hợp với việc chèn khoảng bảo vệ.

c) Phân tích quá trình xử lý tín hiệu trong máy thu tín hiệu trải phổ đa song mang MC-CDMA:

Hình 2.1 chỉ ra máy thu OFDM-CDMA, dạng sóng tín hiệu thu cho người dùng thứ j′ được viết lại như sau:

trong đó zm, p, j(t) là đường bao phức thu được tại sóng mang thứ (Pm + p) của người dùng thứ j.

Tín hiệu thu được đầu tiên được đưa qua bộ biến đổi FFT PKMC

điểm. Sau khi giải trải phổ với các mã dài và mã ngắn, các thành phần sóng mang con thứ m được nhân vớiG j′ (m) để kết hợp năng lượng của tín hiệu thu bị tán xạ trong miền tần số.

Biến quyết định cho người dùng thứ j tại t=iTs được viết lại như sau:

trong đó yp′, i(m ) và nm, p’ (iT′s) tương ứng là thành phần băng gốc phức của tín hiệu thu và nhiễu Gaussian phức tại sóng mang con (Pm + p′) tại thời điểm t = iT′s .

Trong thông tin di động OFDM-CDMA thường sử dụng kỹ thuật kết hợp (combining) ở đường xuống và kỹ thuật dò tín hiệu đa người dùng (multiuser detection) ở đường lên.Trên đường truyền sóng hướng xuống các mẩu tín hiệu gần như cân bằng nhau tức là:

(z m, p’,1 = z m, p’,2 =…= z m, p’,J= z m, p ′ ) , kỹ thuật kết hợp trực giao ORC (Orthogonality Restoring Combining) cho phép chọn được độ lợi tín hiệu như công thức sau:

vì thế máy thu có thể loại bỏ được nhiễu đa truy nhập MAI (Multiple Access Interference) nên các biến dữ liệu thu sẽ được viết lại như công thức sau:

(2.7)

(2.8)

(2.9)

(2.10)

(2.11)

(2.12)


Nhóm 8 42

Trong (2.12), các sóng mang con mức thấp được nhân với các tín hiệu có độ lợi cao và các thành phần nhiễu được khuếch đại tại các sóng mang con có mức yếu hơn do đó cải thiện được gía trị BER.

Kỹ thuật cân bằng độ lợi EGC (Equaler Gain Combining) sẽ chọn độ lợi tín hiệu như công thức sau:

Kỹ thuật chọn tỉ số cực đại MRC (Maximum Ratio Combining) là chọn tỉ số độ lợi như công thức sau:

Cuối cùng, cần áp dụng bài toán để chọn gía trị cực tiểu lỗi bình phương trung bình MSE (Mean Square Error) được cho bởi:

Theo nguyên lý trực giao, lỗi phải trực giao với tất cả các thành phần băng gốc của các sóng mang con thu được là:

Từ đáp số ở (2.15), độ lợi của kỹ thuật MMSEC (Minumum Mean Square Error Combining) được chọn như sau:

Chú ý rằng, ở đường xuống, đối với ןz m, p’ן nhỏ, độ lợi sẽ nhỏ để tránh khuếch đại nhiễu quá mức. Ngược lại, đối với ןz m, p’ן lớn, độ lợi sẽ tỉ lệ với nghịch đảo của đường bao sóng mang con z* m, p ′ /ןz m, p’ן

2 để khôi phục tính trực giao giữa các người dùng. Biến quyết định ký hiệu phát cho hệ thống DS-CDMA và hệ thống OFDM-CDMA (2.9).

Hai phương trình này cho ta thấy thêm một ưu điểm nữa của hệ thống OFDM-CDMA. Đó là, đối với việc quyết định ký hiệu, hệ thống DS-CDMA đòi hỏi cần phải sử dụng một phép tính tích chập rất phức tạp, trong khi đó hệ thống OFDM-CDMA chỉ yêu cầu một phép nhân thông thường, đây chính là một bộ cân bằng cấp một (one-tap)cho mỗi sóng mang con. Điều này cũng chứng tỏ, biến đổi Fourier tích chập của hai hàm trong miền thời gian sẽ cho ra phép nhân hai hàm trong miền tần số.

Các kỹ thuật dò tín hiệu đa người dùng ở đường lên để chọn tín hiệu được đơn giản mà không làm mất tính tổng quát, chúng ta sẽ bỏ đi các chỉ số dưới i và p′ trong (2.15).Kỹ thuật dò tín hiệu đa người dùng tuyến tính (Linear multiuser detection) sử dụng một phép tổng tuyến tính các sóng thu được, được định nghĩa như sau:

trong đó wj ′ là vector trọng số (K

MC ×1) cho user thứ j′ được xác định như sau:

và y là vector sóng thu được (K

MC ×1) . Đối với một đường lên OFDM-CDMA cận đồng

bộ, y là vector hệ số Fourier (K MC

×1) được định nghĩa như sau:

(2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)

(2.17)

(2.18)

(2.19)

(2.20)


Nhóm 8 43

Để viết lại phương trình (2.20) dưới dạng vector, ta định nghĩa vector mã trải phổ bị méo dạng(K

MC ×1) cho user thứ j, vector symbol phát (J ×1) và vector nhiễu (K

MC ×1)

như công thức sau:

hơn nữa, ta định nghĩa ma trận mã trải phổ bị méo dạng (K

MC ×1) như sau:

D =[ d1,…, dJ] (2.24) Sử dụng (2.22) ,(2.23),(2.24), công thức (2.20) có thể được viết lại như sau: y = Da + n (2.25) Tín hiệu thu có thể được giải trải phổ với các mã trải phổ bị méo dạng: D

H y = DH

Da + DH n (2.26)

Tuy nhiên, DHD trong (2.26) không thể là ma trân đơn vị (J × J ) vì tính trực giao giữa các mã

trải phổ bị mất khi đi qua kênh fading lựa chọn tần số. Kỹ thuật giải tương quan (Decorelating Multiuser Detection) loại bỏ tương quan chéo giữa các mã trải phổ bằng cách nhân (2.26) với (D

HD)

-1: (DH

D)−1D

H y = a + (DH

D)−1D

H n (2.27)

Vì thế véc-tơ trọng số của kỹ thuật giải tương quan cho user thứ j′ là:

trong đó [A] j ′, j là phần tử ( j′, j) của ma trân A. Mặc khác, kỹ thuật MMSE cực tiểu hóa lỗi bình phương trung bình:

Lỗi bình phương trung bình có thể được viết lại như sau:

trong đó E [a j ′ y ] = d j ′ và Y =1/2 E [yy

H ] là ma trận tương quan của vector sóng thu được.

(2.21)

(2.22)

(2.23)

(2.28)

(2.28)

(2.29)


Nhóm 8 44

d) Mô hình kênh truyền OFDM-CDMA đa người dùng:

Hình 2.2. Sơ đồ mô hình hệ thống kênh truyền OFDM-DS-CDMA đa người dùng

Nguồn dữ liệu K người dùng được hình thành từ bộ chia luồng dữ liệu vào từ 1 đường

sang K đường ký hiệu là 1:K. Trong mô hình kênh OFDM-DS-CDMA thì bộ điều chế tín hiệu trải phổ trực tiếp ngẫu nhiên DS-CDMA cũng sử dụng lọai điều chế MQAM hoặc điều chế MPSK, sóng mang sử dụng là 256; 512 FFT.

e) Mô hình hệ thống OFDM-DS-CDMA đa người dùng có sử dụng bộ ghép kênh tuần tự (MUX) các luồng tín hiệu trải phổ thành phần:

Mô hình hệ thống kênh truyền tín hiệu OFDM-DS-CDMA đa người dùng có sử dụng bộ ghép kênh tuần tự các luồng tín hiệu trải phổ thành phần như hình 2.3, trong đó ở phần phát có sử dụng bộ ghép kênh tuần tự MUX, ở phần thu sử dụng bộ phân chia kênh tuần tự (DEMUX). Nguồn dữ liệu K người dùng được hình thành từ bộ chia. Tín hiệu sau khi trải phổ được điều chế với sóng mang theo phương thức điều chế MQAM hoặc điều chế MPSK, sóng mang sử dụng là 256, 512 FFT.


Nhóm 8 45

Hình 2.3. Sơ đồ mô hình kênh truyền OFDM-DS-CDMA đa người dùng có sử dụng bộ

ghép kênh tuần tự.

Tóm Lại:

Mô hình kênh truyền OFDM-DS-CDMA có sử dụng bộ ghép kênh tuần tự các luồng tín hiệu trải phổ thành phần của các kênh người dùng, cho phép tín hiệu trải phổ của K người dùng được trải rộng trên toàn băng thông kênh truyền, nâng cao hệ số trải phổ lên N lần (N là số đường ra của bộ S/P). Bộ ghép kênh tuần tự có N ngõ vào, tương đương với hệ thống có N băng thông con thành phần. Để đơn giản thì chọn số kênh người dùng K=N. Khi sử dụng bộ ghép kênh tuần tự thì N luồng dữ liệu thành phần của N kênh người dùng sau bộ S/P sẽ được ghép lại theo tuần tự thành một luồng dữ liệu chung để trải phổ trên từng băng thông con thành phần. Như vậy N luồng dữ liệu của mỗi kênh được lần lượt trải phổ trên toàn băng thông kênh truyền, độ lợi trải phổ tăng lên, tăng chất lượng truyền dẫn tín hiệu. kênh OFDM-DS-CDMA là mô hình rất phù hợp để tiếp tục nghiên cứu lựa chọn ứng dụng cho các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng thế hệ sau.


Nhóm 8 46

1.2.3 Hệ thống MC-CDMA:

Hình 2.4 :Hệ thống MC-CDMA

Hình 2.4.a, minh họa trên truyền tín hiệu của người sử dụng thứ j . Chuỗi thông tin đưa vào tuần tự nối tiếp được chuyển sang chuỗi tuần tự song song và mỗi ngõ ra nối tiếp/song song được nhân với mã trải phổ ngắn dj(m) với chiều dài là KMC. P chuỗi dữ liệu song song đưa ra được chuyển đổi ngược lại thành chuỗi tuần tự nối tiếp và kết quả chuỗi dữ liệu được nhân một lần nữa với mã trải phổ dài cj(m) với chiều dài lớn hơn KMC. Chuỗi dữ liệu được trải phổ được ánh xạ với PKMC sóng mang con với PKMC – điểm IDFT, và chèn thêm các xung tín hiệu bảo vệ TG vào giữa dữ liệu OFDM để tránh nhiễu ISI, làm xuất hiện nhiễu nhiều hướng.


Nhóm 8 47

Khi sử dụng bộ ghép chồng phổ của (PxKMC) kênh người dùng, thu được kết quả năng lượng trải phổ của tín hiệu K người dùng. Không có thay đổi sự xuất hiện phổ ở trong phổ của tín hiệu người dùng nhưng phổ của dữ liệu được ánh xạ tổng cộng đến KMC sóng mang con.

1.3 KỸ THUẬT MIMO-OFDM:

1.3.1 Giới thiệu: Trong hệ thống anten MIMO (đa đầu vào, đa đầu ra), dòng số liệu từ một thiết bị đầu cuối

được tách thành n dòng số liệu riêng biệt có tốc độ thấp hơn (N là số anten phát). Mỗi dòng số liệu này sẽ được điều chế vào các symbol (tín hiệu) của các kênh truyền. Các dòng số liệu lúc này có tốc độ chỉ bằng 1/N tốc độ dòng số liệu ban đầu, được phát đồng thời, vì vậy, về mặt lý thuyết, hiệu suất phổ tần được tăng lên gấp N lần. Các tín hiệu được phát đồng thời qua kênh vô tuyến trên cùng một phổ tần và được thu bởi M anten của hệ thống thu. Mô tả cấu trúc của hệ thống thông tin vô tuyến MIMO. Hệ thống MIMO có hiệu suất sử dụng phổ tần cao bởi hệ thống có thể làm việc được trong môi trường phân tán. Tín hiệu từ các anten phát hoàn toàn khác biệt nhau tại vị trí của các anten thu. Khi truyền qua các kênh không tương quan giữa hệ thống phát và thu, tín hiệu từ mõi anten phát tại vị trí thu có sự khác nhau về tham số không gian. Hệ thống máy thu có thể sử dụng sự khác biệt này để tách các tín hiệu có cùng tần số được phát đồng thời từ các anten khác nhau.

Hình 3.1:Hệ thống anten MIMO có thể làm tăng đáng kể dung lượng của hệ thống vô

tuyến 4G

Ngoài các ảnh hưởng do suy hao, can nhiễu, tín hiệu khi truyền qua kênh vô tuyến di động sẽ bị phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ, … và gây ra hiện tượng fading đa đường. Điều đó dẫn đến tín hiệu nhận được tại bộ thu sẽ yếu hơn nhiều so với tín hiệu tại bộ phát, làm giảm đáng kể chất lượng truyền thông. Các fading khá phổ biến trong thông tin vô tuyến là fading Rayleigh và fading Ricean .Những nghiên cứu gần đây cho thấy, sự kết hợp phương pháp điều chế OFDM vào hệ thống MIMO cho phép cải thiện đáng kể những ảnh hưởng fading từ môi trường truyền, cho phép nâng cao chất lượng và dung lượng truyền thông. MIMO là hệ thống sử dụng các dãy anten ở cả hai đầu kênh truyền với nhiều anten cho phía thu và nhiều anten cho phía phát .

1.3.2.Những khái niệm cơ bản công nghệ anten thông minh:

Nguyên tắc cơ bản của các anten thông minh được sử dụng để điều khiển và giảm nhiễu hệ thống. Thông thường, nguyên tắc này được thực hiện bằng cách sử dụng các búp hẹp tại các vị trí trạm gốc, trên cả hai hướng lên và xuống. Một hệ thống anten thông minh kết hợp nhiều phần tử anten có khả năng xử lý tín hiệu để tối ưu hóa mô hình bức xạ của nó và/hoặc mô hình thu để đáp ứng môi trường tín hiệu. Các mô hình phát và thu được tự động cập nhật khi thuê bao dịch chuyển qua ô (cell) hoặc khi các điều kiện tín hiệu thay đổi.


Nhóm 8 48

Mục tiêu của hệ thống anten thông minh là cung cấp cho người dùng tín hiệu của đường lên và đường xuống với chất lượng cao nhất. Các anten thông minh dùng một mạng các phần tử anten, được nối với một mạng kết hợp hoặc tương tự hoặc số. Quy mô của mạng và số lượng các phần tử quyết định độ tăng ích tối đa và độ rộng búp tối thiểu của mạng anten.Một sự cân bằng phải đạt được giữa quy mô của mạng anten và độ tăng ích của anten, và với chỉ tiêu búp bên của anten ở mức độ nhỏ hơn.Các anten thông minh tạo thành các búp bằng cách điều chỉnh các biên độ và các pha của các tín hiệu được thu từ mỗi một phần tử anten cho, khi được cộng vào với nhau, chúng sẽ tạo thành búp như mong muốn. Quá trình này đựơc gọi là sự tạo búp. Các bộ tạo búp có thể tạo thành đủ loại búp: các búp được quét, đa búp, các búp được tạo dạng, và các búp với những số không điều chỉnh hướng.

Trong các hệ thống anten thông minh, các hệ thống búp sóng và các hệ thống thích ứng là hai loại hệ thống quan trọng nhất.

Anten chuyển búp (beam): bao gồm một số các loại beam cố định được định dạng để tăng độ nhạy ở một hướng xác định. Hệ thống này do cường độ tín hiệu để chọn một beam thích hợp nhất tại thời điểm nhận tín hiệu để phục vụ và nó sẽ chuyển từ beam này sang beam khác khi máy mobile di chuyển vị trí trong sector. Thay vì định dạng các búp sóng bằng cách thay đổi cấu trúc vật lý các chấn tử như kiểu anten định hướng, anten chuyển beam kết hợp đầu ra của nhiều anten một cách đặc biệt nhằm đạt được sự sector hoá chùm beam một cách tinh vi và linh hoạt hơn nhiều.

Anten thích nghi: là loại anten thông minh nhất cho đến nay. Bằng cách sử dụng nhiều thuật toán xử lý tín hiệu mới, nó có khả năng vượt trội hơn hẳn trong việc định vị, theo dõi và xử lý các loại tín hiệu nhằm giảm thiểu độ xuyên lẫn cũng như tăng tối đa cường độ tín hiệu nhận.Mặc dù cả anten chuyển beam và anten thích nghi đều cố gắng tăng độ tăng ích, tuy nhiên chỉ có anten thích nghi là có thể cho một độ tăng ích tối ưu cùng với việc định vị, theo dõi và giảm thiểu xuyên lẫn.

1.3.3 Cấu trúc các hệ thống anten thông minh:

Nguyên lý làm việc của các anten thông minh là từ động điều chỉnh nhằm hướng beam cực đại về phía người dùng mong muốn đồng thời cố gắng loại bỏ các xuyên lẫn và nhiễu từ bên búp sóng chính. Ở đường lên cả anten chuyển beam và anten thích nghi đều đo đạc cường độ các tín hiệu nhận được từ ma trận anten và thực hiện điều chỉnh phức tạp về biên độ cũng như các pha tín hiệu. Điều này cho phép chúng thay đổi đặc tuyến làm việc để tối ưu hoá tín hiệu nhận được.Sự khác nhau cơ bản của anten chuyển beam và anten thích nghi thể hiện ở việc truyền tín hiệu ở đường xuống. Anten chuyển beam dựa vào cường độ tín hiệu để lựa chọn beam thích hợp nhằm cải thiện liên lạc với người dùng cuối. Ngược lại, anten thích nghi cố gắng tìm hiểu sâu hơn môi trường cao tần (RF) và thực hiện việc điều chỉnh liên tục đặc tuyến phát xạ của anten để truyền tín hiệu một cách hiệu quả hơn.

a) Anten chuyển beam:

Về mặt đặc tuyến bức xạ, anten chuyển beam chính là sự mở rộng của phương pháp sector hóa nhằm chia nhỏ các ô. Anten chuyển beam chia các macrosector thành các microsector nhằm cải thiện phạm vi phủ sóng và dung lượng. Mỗi microsector có chứa một beam cố định với độ nhạy được tập trung tối đa tại vùng trung tâm của beam và tối thiểu ở các vùng khác. Tuỳ theo số beam mà độ rộng mỗi beam có thể là 20, 30 hoặc thậm chí nhỏ hơn. Thiết kế này đòi hỏi các chấn tử phải có độ tăng ích cao và chùm beam hẹp.Tại mỗi thời điểm làm việc, anten chuyển beam chọn trong số các beam cố định một beam có cường độ tín hiệu lớn nhất cho người dùng mong muốn.Việc lựa chọn này được điều khiển bởi các tín hiệu cao tần (RF) hoặc bởi các thiết bị phần cứng và phần mềm xử lý số. Khi một người dùng đi vào một macrosector, anten chuyển


Nhóm 8 49

beam sẽ chọn microsector có tín hiệu lớn nhất để phục vụ người dùng đó. Trong suốt cuộc gọi thì hệ thống sẽ kiểm tra cường độ tín hiệu và thực hiện việc chuyển sang beam khác khi cần thiết.

b) Anten thích nghi:

Nếu anten chuyển beam dựa vào cường độ tín hiệu tại mỗi thời điểm để chọn một beam thích hợp thì anten thích nghi lại dùng các dữ liệu môi trường vô tuyến (RF) để tối ưu hoá kết nối với người dùng. Đặc tuyến phát xạ của anten thích nghi được điều chỉnh liên tục theo sự thay đổi của môi trường vô tuyến nhằm đảm bảo cho hoạt động của hệ thống là tối ưu. Anten thích nghi sử dụng kỹ thuật xử lý số để phân biệt tín hiệu mong muốn, tín hiệu do hiệu ứng đa đường và nguồn xuyên nhiễu, đồng thời tính toán xác định hướng xuất phát của các thành phần này. Nó liên tục điều chỉnh đặc tuyến làm việc dựa vào sự thay đổi vị trí cũng như cường độ của cả tín hiệu lẫn xuyên nhiễu. Sự thay đổi liên tục như thế đảm bảo cho búp sóng lúc nào cũng hướng về phía tốt nhất, điều này làm cho anten thích nghi vượt trội hơn hẳn anten chuyển beam về mặt chất lượng hoạt động (sự thay đổi beam trong anten chuyển beam là không liên tục).

c) So sánh anten chuyển beam và anten thích nghi:

Sự tích hợp anten chuyển beam được thiết kế và sử dụng rộng rãi trong thông tin di động tổ ong như là một thiết bị công nghệ thông minh được thêm vào để cải thiện khả năng hoạt đông của hệ thống. Trong khi đó anten thích nghi dù có nhiều ưu điểm vượt trội so với anten chuyển beam nhưng đòi hỏi được triển khai như là một hệ thống tích hợp mới hoàn toàn. Vùng phủ sóng: tuỳ theo môi trường vô tuyến và các phần cứng/ phần mềm sử dụng mà công nghệ chuyển beam có thể tăng phạm vi hoạt động của trạm gốc lên từ 20 đến 200% so với công nghệ sector hóa thông thường. Việc tăng vùng phủ sóng cũng có nghĩa là giảm chi phí cho nhà cung cấp dịch vụ và do đó giảm giá dịch vụ cho khách hàng. Ngoài ra công nghệ chuyển beam cũng cho phép cải thiện dung lượng của hệ thống nhờ việc nó không gửi tín hiệu đi tất cả các hướng. Anten thích nghi có thể phủ sóng một vùng rộng hơn và nâng cao dung lượng hơn nhiều so với anten chuyển beam, tuy nhiên nó đòi hỏi công nghệ rất phức tạp và do vậy chi phí đầu tư cao hơn nhiều.

Ngăn chặn xuyên lẫn: anten chuyển beam có thể ngăn chặn các xuyên nhiễu của các tín hiệu phát ra từ các hướng ngoài chùm beam hoạt động. Tuy nhiên do đặc tuyến beam là cố định nên chùm beam không thể tập trung chính xác đến hướng xuất phát của tín hiệu, điều này làm cho tỉ số C/I thấp hơn so với anten thích nghi. Anten chuyển beam cũng thường chỉ đựơc dùng để nhận tín hiệu (hướng lên ) do nó không thể xác định chính xác vị trí của máy mobile, vì nếu dùng để truyền tín hiệu (hướng xuống) thì nó có thể làm đứt liên lạc nếu chọn nhầm beam. Ngoài ra, cũng do đặc điểm các beam là cố định mà độ nhạy của anten chuyển beam có thể bị thay đổi khi MS thay đổi vị trí. Anten chuyển beam sẽ làm việc tốt nhất trong môi trường có độ xuyên nhiễu thấp, nhưng trong trường hợp nguồn xuyên nhiễu lại nằm ở trung tâm của chùm beam được chọn trong khi tín hiệu mong muốn lại nằm phía rìa của beam thì chất lượng tín hiệu sẽ rất xấu. So với anten chuyển beam thì anten thích nghi nhờ sự điều chỉnh liên tục chùm beam nên cho phép loại bỏ xuyên nhiễu và cung cấp tín hiệu tốt hơn nhiều. Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) – một trong những ứng dụng phức tạp nhất của anten thông minh là SDMA, đây là phương thức sử dụng kỹ thuật xử lý tinh xảo để định vị và theo dõi mobile, điều chỉnh chùm bức xạ truyền tín hiệu về phía người dùng mong muốn và tránh xa nguồn xuyên nhiễu. Công nghệ này đưa lại các ưu điểm vượt trội về khả năng loại bỏ xuyên nhiễu và khả năng tái sử dụng tần số. Về bản chất công nghệ này cho phép điều chỉnh ưu tiên việc cung cấp các tần số cho những nơi có mật độ người dùng cao nhất. Nó liên tục tạo ra các sector khác nhau một cách rất linh động cho mỗi người dùng và phân bổ các kênh tần cho mỗi sector theo yêu cầu tại thời điểm đó. Điều này cho phép nâng cao khả năng tái sử dụng kênh tần số, thậm chí có thể tái sử dụng kênh tần trong cùng một cell. Việc xử lý không gian đòi hỏi phải


Nhóm 8 50

tích hợp việc đo đạc và phân chia môi trường vô tuyến ở mức độ cao, do vậy anten thích nghi thích hợp hơn anten chuyển beam nhiều trong việc thực hiện công việc này.

Tóm lại:

Công nghệ anten thông minh có thể cải thiện một cách đáng kể về hoạt động cũng như tính kinh tế của các hệ thống thông tin di động ở những nơi có mật độ người sử dụng cao. Nó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ khả năng nâng cao chất lượng tín hiệu, dung lượng mạng cũng như vùng phủ sóng. Tuỳ theo hoàn cảnh cụ thể mà các nhà cung cấp dịch vụ thường có các yêu cầu khác nhau trong việc phối hợp các lợi điểm này tại các thời điểm khác nhau.Do đó anten thông minh chính là giải pháp kinh tế và linh hoạt nhất cho phép họ định cấu hình cũng như nâng cấp hệ thống khi cần. Nhu cầu tăng dung lượng và cải thiện chất lượng dịch vụ hệ thống là một vấn đề cấp thiết cho hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động toàn cầu. Anten thông minh là một trong những giải pháp khả thi nhất cho vấn đề này.

2. Các giao thức mới trong mạng toàn IP:

Mobile IP (MIP) (IP di động) là một giao thức của IETF giúp người dùng với thiết bị di động của mình có thể di chuyển từ mạng này sang mạng kia với những địa chỉ IP subnet khác nhau mà vẫn duy trì được communication đang diễn ra. Mobile IP đã trở thành giao thức không thể thiếu trong thế giới di động, trong công nghệ tương lai (thế hệ thứ 4G). Mobile IP có rất nhiều mở rộng và phát triển khác nhau như: MIPv4, MIPv6, Hierarchical MIP, Fast MIP, Multiple CoA MIP, Proxy MIP, Mobile Network Mobility (NEMO), Hawaii,...

2.1. Nguyên lý hoạt động của IP di động

Như đã biết là trong mạng, mỗi một thiết bị, một nút mạng sẽ được gắn liền với một địa chỉ IP nhất định. Trong một quá trình liên lạc, địa chỉ IP chính là điểm gắn vật lý với Internet. Do đó khi một CN (correspondent node) gửi một gói tin đến một nút di động MN (Mobile Node), gói đó được định tuyến đến mạng thường trú của MN (home network), không phụ thuộc.

Như đã biết là trong mạng, mỗi một thiết bị, một nút mạng sẽ được gắn liền với một địa chỉ IP nhất định.

Có vào vị trí của MN vì các máy CN không có thông báo gì về sự di động này. Để cho gói tin ấy vẫn đến được MN, đó chính là vai trò của MIP.

2.1.1 Các khái niệm cần biết:

- Khi MN đang trong mạng thường trú, nó được phân phối một địa chỉ IP thường trú. Khi đó quá trình liên lạc diễn ra bình thường: nút di động MN nhận các gói thông tin và trả lời chúng như một máy chủ thông thường.

- Nếu MN đi khỏi mạng thường trú, thì MN cần có một đại diện thay mặt nó. Đại diện này là đại diện thường trú HA (Home Agent). Dễ hiểu là vai trò của HA là nhận thông tin gửi đến MN và tiếp tục gửi nó đến đúng địa chỉ mới của MN.

- Để làm được như vậy thì MN , khi đi khỏi nơi thường trú, phải có một địa chỉ tạm trú, gọi là CoA, và thông báo địa chỉ này cho HA để biết địa điểm hiện hữu của MN. Có nhiều cách để có địa chỉ này, nhưng tiện nhất là MN có địa chỉ này từ một đại diện. Đại diện này được gọi là đại diện tạm trú FA (Foreign Agent).

Đến đây thì các bạn đã được làm quen với các khái niệm HA, FA, CoA. Đây là 3 khái niệm xuyên suốt trong quá trình tìm hiểu và xây dựng giải pháp IP di động.


Nhóm 8 51

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động:

- Khi một MN ra khỏi mạng thường trú. Làm thế nào để MN biết là nó đi ra khỏi mạng thường trú cũng như tìm đại diện mới nếu đã ở mạng khách? HA và FA thường xuyên gửi quảng bá một gói tin để "coucou, tôi đang ở đây". Gói tin này được gửi broadcast và gửi theo chu kỳ. Nhờ đó mà MN phát hiện là nó đang ở mạng khác, và nó sẽ tiến hành quá trình tìm kiếm đại diện tạm trú của nó. Ngoài ra MN cũng có thể gửi yêu cầu lên Agent để bảo agent gửi broadcast thông tin. Cả quá trình này được biết đến với tên là AgentDiscovery.

- Một khi đã nhận được thông tin về FA (địa chỉ...), nó có thể bắt đầu liên lạc với FA. MN gửi yêu cầu đăng ký thông qua FA đến HA để được lưu động trong một thời gian. Yêu cầu này đến MN (thông qua FA) cho phép hoặc từ chối việc đăng ký này.

- Nếu HA cho phép sự đăng ký này, nó sẽ làm việc như người được ủy nhiệm của MN. Khi mạng nơi ở gốc của MN nhận được các gói tín hiệu có địa chỉ đến MN. HA nhận những gói này (dùng ARP ủy nhiệm) đóng gói chúng lại và tiếp tục gửi tới địa chỉ của FA mà MN đã đăng ký. FA sẽ mở các gói tin này và gửi tới MN vì nó biết MN đang ở đó một cách chính xác. HA dùng phương pháp "đóng gói" gói để chuyển thông tin cho MN bằng cách dùng thêm phần mào đầu IP (IP header) của gói và chuyển theo đường hầm (tunelling) đến MN.

- Quá trình tiếp diễn cho đến khi hết thời hạn đã đăng ký (hoặc MN chuyển đến vị trí mới). Khi xảy ra hiện tượng hết hạn, MN phải đăng ký lại với HA của nó thông qua FA (nếu MN có thì nó hoạt động như FA của nó). Khi MN chuyển đến mạng khác, nó gửi một yêu cầu đăng ký mới qua FA mới. Trong trường hợp này HA sẽ thay đổi địa chỉ nhờ chuyển CoA của MN và nó sẽ gửi tiếp các gói đã đóng gói tới địa chỉ nhờ chuyển CoA.

- Khi MN trở về mạng thường trú, nó không cần di động nữa, nó gửi một yêu cầu đăng ký lại đến HA, nói rõ rằng nó đang "ở nhà" để không thực hiện đường hầm và dọn bỏ các địa chỉ nhờ gửi trước đây. Tại điểm này, MN không phải đăng ký lại nữa cho tới khi nó chuyển khỏi mạng.

- Nghe có vẻ khá đơn giản, tuy nhiên đến tận bây giờ người ta vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để cải tiến nó, bởi vì nó là một giải pháp gần như là duy nhất có hiệu quả để đảm bảo sự di động trong thế hệ mạng tương lai, mạng 4G.

a) Nguyên lý hoạt động của IP di động phiên bản 4 (MIPv4)

IP phiên bản 4 thừa nhận địa chỉ IP của điểm nút gắn liền "vật lý" với mạng Internet một cách duy nhất. Do đó khi một máy chủ CH (Coresspondent Host) gửi một gói tin đến một nút di động MN (Mobile Node), gói đó được định tuyến đến mạng thường trú của MN, không phụ thuộc vào vị trí của MN vì các máy CH không có thông báo gì về sự di động. Khi MN đang trong mạng thường trú của nó (HoA - Home Address), thì nút di động MN nhận các gói này và trả lời chúng như một máy chủ thông thường (đây là một yêu cầu quan trọng của IP di động). Nhưng nếu MN đi khỏi mạng thường trú, thì MN cần có một đại diện thay mặt nó. Đại diện này là đại diện thường trú HA (Home Agent) có thể thông tin với MN suốt cả thời gian theo trực tuyến không phụ thuộc vào vị trí hiện hữu của MN. Do đó ta có thể coi HA là vị trí vật lý của MN. Cũng như vậy, khi MN đi khỏi nơi thường trú, nó phải có một địa chỉ tạm trú và thông báo địa chỉ này cho HA để biết địa điểm hiện hữu của MN. Có nhiều cách để có địa chỉ này, nhưng tiện nhất là MN có địa chỉ này từ một đại diện. Đại diện này được gọi là đại diện tạm trú FA (Foreign Agent).

Do đó, khi một MN ra khỏi mạng thường trú nó nối tới mạng ngoài. MN phát hiện là nó đang ở mạng khác, nó gửi yêu cầu đăng ký thông qua FA đến HA để được lưu động trong một thời gian. Yêu cầu này đến MN (thông qua FA) cho phép hoặc từ chối việc đăng ký này. Trường


Nhóm 8 52

hợp này thực hiện khi MN dùng FA để đăng ký. Nếu MN bảo vệ địa chỉ theo cách khác thì nó không cần bước đăng ký qua FA.

Nếu HA cho phép sự đăng ký này, nó sẽ làm việc như người được ủy nhiệm của MN. Khi mạng nơi ở gốc của MN nhận được các gói tín hiệu có địa chỉ đến MN. HA nhận những gói này (dùng ARP ủy nhiệm) đóng gói chúng lại và tiếp tục gửi tới địa chỉ của FA mà MN đã đăng ký. FA sẽ mở các gói tin này và gửi tới MN vì nó biết MN đang ở đó một cách chính xác. HA dùng phương pháp "đóng gói" gói để chuyển thông tin cho MN bằng cách dùng thêm phần mào đầu IP (IP header) của gói và chuyển theo đường hầm (tunelling) đến MN.

Khi MN đang trên mạng ngoại vùng, MN dùng đại diện HA để chuyển gói đã đóng gói đến chính nó thông qua FA mới. Trường hợp này xảy ra cho đến khi hết thời hạn đã đăng ký (hoặc MN chuyển đến vị trí mới). Khi xảy ra hiện tượng hết hạn, MN phải đăng ký lại với HA của nó thông qua FA (nếu MN có thì nó hoạt động như FA của nó).

Khi MN chuyển đến mạng khác, nó gửi một yêu cầu đăng ký mới qua FA mới. Trong trường hợp này HA sẽ thay đổi địa chỉ nhờ chuyển CoA (care-of address) của MN và nó sẽ gửi tiếp các gói đã đóng gói tới địa chỉ nhờ chuyển CoA. Một số giao thức IP di động cho phép MN có nhiều địa chỉ nhờ chuyển thì HA sẽ chuyển cùng một thông tin đến nhiều địa chỉ nhờ chuyển. Trường hợp này thường xảy ra khi MN ở vùng giáp ranh các cell trong môi trường vô tuyến và MN chuyển động thường xuyên.

Khi MN trở về mạng thường trú, nó không cần di động nữa, nó gửi một yêu cầu đăng ký lại đến HA, nói rõ rằng nó đang "ở nhà" để không thực hiện đường hầm và dọn bỏ các địa chỉ nhờ gửi trước đây. Tại điểm này, MN không phải đăng ký lại nữa cho tới khi nó chuyển khỏi mạng.

Hình 4.1


Nhóm 8 53

b) MIPv6 một phiên bản nâng cấp và hoàn thiện so với MIPv4

Muốn hiểu được đặc điểm của MIPv6 (IP di động phiên bản 6) ta cần biết mục đích thiết kế của MIPv6 hướng tới: đó là thông báo kịp thời những sự khác biệt giữa các nút một cách chân thực và không làm giảm sút sự an toàn.

MIPv6 nhằm giải quyết đồng thời hai vấn đề. Thứ nhất, nó cho phép chuyển giao liên tục mặc dù máy chủ (MN) chuyển động và thay đổi địa chỉ IP. Thứ hai, nó cho phép gói tin tìm đến một nút thông qua địa chỉ IP tĩnh tại, địa chỉ thường trú gốc (HA). Nói một cách khác, MIPv6 chú trọng tới bản chất nhận dạng của các địa chỉ IP. Ta có thể nhắc lại ý tưởng của MIP (cả MIPv4 và MIPv6) là cho phép HA làm việc với nút di động MN tựa như đang tĩnh tại. Bất cứ lúc nào MN đi khỏi mạng thường trú gốc thì HA nhận gói tin gửi đến nút này và chuyển tiếp gói này tới địa chỉ "nhờ chuyển" CoA. Lớp vận chuyển sử d ụng địa chỉ thường trú gốc (HA) như nhận dạng "tĩnh" của nút di động MN. Hình 4.2 phác họa cơ chế hoạt động của ý tưởng cơ bản này.

Hình 4.2

Theo sơ đồ này thì gói tin chuyển theo đường tunnel thông qua đại diện HA, nên đường truyền dài hơn và dẫn tới chất lượng giảm. Để khắc phục nhược điểm này MIPv6 đưa ra việc tối ưu hóa định tuyến RO (Route Optimization) khi dùng truyền tối ưu, nút di động gửi các địa chỉ "nhờ chuyển" CoA của nó (đang ở) đến nút gửi bằng các tin báo cập nhật liên quan tới việc định tuyến BU (Binding Update).

Khi MIPv6 dùng tối ưu hóa định tuyến RO, nút gửi thực hiện 2 nhiệm vụ: thứ nhất, nó là nguồn của gói tin gửi. Thứ hai, nó hoạt động như bộ router đầu tiên cho các gói thông báo định tuyến. Các gói này rơi khỏi nút gửi là nguồn được định tuyến đến các địa chỉ nhờ chuyển CoA. Mỗi gói bao gồm một mào đầu định tuyến (routing header), chứa địa chỉ thường trú gốc HoA của các nút di động. Theo lý luận, gói tin được định tuyến đến CoA và tiếp theo qua kênh ảo, gói tin được chuyển từ CoA đến HoA.

Mối nguy hiểm nhất trong MIPv6 là địa chỉ bị "mất cắp", tức là kẻ gian (hacker) đóng giả (một cách bất hợp pháp) là một nút nào đó tại một địa chỉ đã cho rồi "ăn cắp" các lượng tin gửi đến địa chỉ đó.


Nhóm 8 54

Có nhiều cách ăn cắp khác nữa. Xin nêu thêm một cách ăn cắp đó là ăn cắp địa chỉ gốc. Nếu tin cập nhật BU không được hợp pháp hóa trên mọi địa chỉ thì kẻ cắp có thể sản xuất ra các BU lừa bịp tại nhiều địa điểm trên Internet. Mọi nút gửi tin đều bị lừa.

MIPv6 thực hiện bảo mật và tối ưu hóa định tuyến để ngăn ngừa hoặc giảm nhẹ số vụ mất cắp. Độ an toàn của MIPv6 không chỉ dựa vào giao thức mật mã truyền thông mà dựa vào hạ tầng cấu trúc định tuyến để nút di động MN được tiếp cận thông qua địa chỉ thường trú gốc HoA và cả địa chỉ chuyển giúp CoA. Độ đảm bảo an toàn và tối ưu hóa định tuyến, cơ chế hoạt động của MIPv6 dựa theo cách định tuyến có phản hồi RR (Return Routability). Luồng vận chuyển của gói tin như trên hình 4.3. Nó gồm có 2 lựa chọn: lựa chọn địa chỉ thường trú gốc HoA và chọn địa chỉ nhờ chuyển CoA.

Hình 4.3

Việc lựa chọn định tuyến RR thực hiện bằng 2 cặp tin báo <thử địa chỉ, cập nhật tin địa chỉ> và <thử địa chỉ nhờ chuyển, cập nhật tin địa chỉ>. Các gói thử khởi tạo địa chỉ thường trú HoTI và thử khởi tạo địa chỉ nhờ chuyển CoTI chỉ cần dùng để kích thích các gói thử. Gói cập nhật địa chỉ BU trả lời cho cả hai phép thử. Quá trình thử địa chỉ HoA như sau:

Việc lựa chọn địa chỉ gồm có thử địa chỉ HoT và cập nhật BU. HoT được chuyển qua tunnel từ đại diện HA đến nút di động MN. Nội dung của HoT là một hàm số lộn xộn gồm địa chỉ gốc của HoTI có kèm theo khóa bảo mật Kcn (chỉ có nút gửi biết mật k hóa Kcn). Gói HoT được gửi theo 2 đường của Internet. Đường thứ nhất, từ điểm gửi đến đại diện HA. Trên bước này, gói không được bảo vệ, bất kỳ hacker nào cũng biết nội dung. Tiếp theo HA gửi tiếp gói đến nút di động MN. Trên đường, gói được truyền trong tunnel có bảo vệ để không người ngoài nào đọc được nội dung của gói. Quá trình thử địa chỉ nhờ chuyển CoA cũng tương tự. Chỉ có khác là bây giờ gói được gửi trực tiếp từ địa chỉ CoA của nút di động MN. Nội dung của CoT là một hàm số có kèm theo hệ số bảo mật Kcn. Gọi CoT chuyển trực tiếp từ nút gửi đến nút di động MN. Trên đường gói không được bảo vệ dễ bị các tin tặc ở gần điểm gửi, trên đường truyền hoặc gần điểm MN.

Khi nút di động MN nhận được cả hai tin HoT và CoT, nó tạo ra khóa ràng buộc Kbm. Khóa Kbm được dùng để bảo vệ tin cập nhật BU, cho đến khi MN di động và cần có một CoA


Nhóm 8 55

mới. Khi nhận được tin BU đầu tiên, nút gửi đi qua một quá trình phức tạp. Đó là đảm bảo cho nút MN đã vừa nhận được HoT và CoT là do HoA và CoA yêu cầu.

Giả thiết có một tin tặc có thể ăn cắp tin HoT, tại thời điểm nào đó và tiếp theo. Nếu HoT kéo dài mãi thì tin tặc có thể tiếp tục ăn cắp. Để hạn chế nguy hại này ta truyền HoT trong thời gian ngắn. Sau chu kỳ vài phút, cặp tin báo HoTI/HoT lại thay đổi.

Tóm lại, ta thấy MIPv6 đã có nhiều đặc điểm cải tiến so với MIPv4 về cấu hình, độ an toàn quản lý, tính di động. MIPv6 được coi như một chiến lược dài hạn cho các nhà quản lý mạng và các nhà cung cấp dịch vụ di động.

Những lợi ích của IPv6

Ngày càng có nhiều thiết bị tế bào và những dịch vụ mới, "liên tục kết nối, liên tục xuất

hiện", và điện thoại thời gian thực là những lý do để 3GPP và 3GPP2 lựa chọn phiên bản IPv6

cho mạng vô tuyến, trong đó có mạng truy nhập vô tuyến (RAN), mạng lõi (CN) do IPv6 có

những ưu điểm có thể giải quyết được sự hạn chế khi triển khai IPv4:

- IPv6 có số địa chỉ không hạn chế có thể giải quyết được những vấn đề về thiếu địa chỉ.

- Khả năng được cải thiện và định tuyến hiệu quả hơn khi IPv6 được sử dụng do các máo

đầu ít hơn, việc chỉnh sửa tham số mào đầu (Header file) và nén máo đầu hiệu quả hơn nếu so với

IPv4.

- IPv6 có sự hỗ trợ bảo mật (IPsec)

- IPv6 được hỗ trợ tính di động (MIPv6)

- IPv6 có cùng mức quản lý chất lượng (QoS) như IPv4.

c) Giới thiệu tóm tắt về IPv6 trong mạng vô tuyến 3GPP/3GPP2

Việc đưa IPv6 vào 3G sẽ ảnh hưởng đáng kể tới thiết bị đầu cuối và hạ tầng cơ sở. Rất

nhiều việc liên quan đến tiêu chuẩn hoá lĩnh vực này đều đã được thực hiện trên mạng 3GPP và

3GPP2.

Hình 4.4 mô tả IPv6 được ứng dụng trong UMTS như thế nào. Mức truyền tải và mức

người sử dụng hoàn toàn độc lập, mạng UTRAN và mạng lõi cũng là hai mạng độc lập, vì vậy

việc sử dụng IPv6 có nghĩa bao gồm người sử dụng IPv6, mạng UTRAN IPv6 và mạng lõi IPv6.

Các gói IP đến/đi từ thiết bị đầu cuối xuyên qua mạng UMTS, chúng không được định hướng

trực tiếp tại mức IP.


Nhóm 8 56

Hình 2.4

Hình 4.5 mô tả cấu hình mạng WCDMA2000 liên kết với mạng IPv6 qua PDSN hỗ trợ

IPv6. Kết nối PPP giữa MS và PDSN sẽ vận chuyển gói tin IPv6. Mạng truy nhập vô tuyến

(RAN), bao gồm giao diện R-P, sẽ độc lập với phiên bản các gói IP được truyền tải trong các

phiên PPP.

Hình 2.5

d) Những kỹ thuật liên kết IPv6 và IPv4

Nếu mạng IPv6 được triển khai, không thể tránh khỏi thời gian chuyển đổi kéo dài để các

nút IPv6 và IPv4 để cùng tồn tại và truyền tin. Một số các cơ chế chuyển đổi và cùng mềm dẻo và

đủ mạnh giữa IPv4 và IPv6 là cần thiết trong thời gian chuyển đổi này.

Thực tế, lực lượng đặc trách kỹ thuật Internet (IETF) đã phát triển hàng loạt những kỹ

thuật liên kết IPv6 và IPv4. Những kỹ thuật này có thể tóm tắt thành 3 loại sau: kỹ thuật đường

hầm, kỹ thuật chuyển dịch, và kỹ thuật hai ngăn xếp.

- Các đường hầm có thể được sử dụng để định tuyến các gói giữa các máy chủ IPv6 qua

mạng IPv4 bằng cách chèn thêm phần mào đầu của IPv4 vào gói IPv6.

- Kỹ thuật chuyển dịch những bộ ghi dịch được dùng để liên kết giữa IPv6 và Ipv4. Các

bộ ghi dịch - giao thức địa chỉ mạng (NAT-PT) và thuật toán ghi dịch không trạng thái IP/ICMP.


Nhóm 8 57

- Kỹ thuật hai ngăn xếp có nghĩa là IPv4 và IPv6 cùng song song tồn tại trên cùng một

máy chủ.

Cả ba kỹ thuật này đã được khuyến nghị mạng cho 3GPP và 3GPP2.

Hình 4.6 đưa ra cấu hình liên kết mạng tế bào không dây hỗ trợ cả hai dịch vụ IPv6 và IPv4. Hình

4.7 là ví dụ của trường hợp sử dụng kỹ thuật đường hầm, khi máy di động IPv6 kết nối với một

thiết bị của IPv6 qua mạng IPv4.

Hình 4.6

Hình 4.7


Nhóm 8 58

∈ Lựa chọn phiên bản IP

Việc lựa chọn phiên bản IP đã được thảo luận dùng trong hai nhóm 3GPP và 3GPP2 trong

một thời gian dài. Có 6 khả năng lựa chọn cần cân nhắc như sau:

1. Chỉ dùng IPv4 (Hỗ trợ và sử dụng).

2. Chỉ dùng IPv6 (Hỗ trợ và sử dụng).

3. Sử dụng IPv4, kết hợp với chọn lựa IPv6.

4. Sử dụng IPv6, kết hợp với chọn lựa IPv4.

5. Kỹ thuật chuẩn hai ngăn xếp tại tất cả các nút.

6. Không có một thông báo về phiên bản được sử dụng.

Sự lựa chọn 1, 2 và 6 chỉ có thể dẫn đến các vấn đề tương tác giữa các nhà sản xuất sử

dụng những giao thức IPv4 hiện nay và IPv6 đang phát triển, sự lựa chọn 5 không hấp dẫn do

phức tạp trong giải quyết thiết bị kỹ thuật hai ngăn xếp, và sự phát triển bổ sung khi được yêu

cầu.

∈ Những lý do cho những người có sự chọn lựa thứ 4 là:

- Không gặp phải vấn đề hết địa chỉ.

- Đã đầu tư cho một mạng các bộ định tuyến IPv4

- Các giao thức dựa trên mạng công cộng hiện nay do các bộ định tuyến IPv4 cấu thành.

- Không muốn chờ đợi sự xuất hiện IPv6.

- Không quan tâm đến các vấn đề tương tác giữa IPv6 và IPv4: một giải pháp hiệu quả

được đưa ra để đối phó với vấn đề này là kỹ thuật đường hầm. Tuy nhiên việc này sẽ dẫn đến

việc thay thế gần như toàn bộ các bộ định tuyến biên khá tốn kém của IPv6.

- Không muốn gặp phải những vấn đề nâng cấp phần mềm do những điểm mở trong các

tiêu chuẩn.


Nhóm 8 59

∈ Nhưng đối với những người có sự chon lựa 5 thì:

- Việc chuyển IPv6 dễ dàng hơn. Dễ dàng tích hợp với IP di động, các hệ thống đa phương tiện

được bổ sung chức năng với IPv6.

- Tiết kiệm được chi phí nếu như phát triển từ phiên bản IPv4 thành IPv6.

Kết luận

IPv6 thật sự cần thiết cho mạng 3G. Việc giới thiệu IPv6 tất nhiên sẽ gây ảnh hưởng đến các

thiết bị đầu cuối và hạ tầng cơ sở của 3G. Đó là lý do tại sao 3GPP và 3GPP2 đang hợp tác chặt

chẽ với IETF để giải quyết những vấn đề có liên quan tới IPv6 ở 3G. Nhờ sự chuyển giao công

nghệ, việc liên kết giữa 2 phiên bản IPv4 và IPv6 có tính khả thi, cho phép chọn lựa khả năng

"Sự bắt buộc dùng IPv6 và tuỳ chọn IPv4".


Nhóm 8 60

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

A/D Analog/Digital AMPS Advance Mobile Phone Service

AWGN Additive White Gaussian Noise BER Bit Error Rate

BPSK Binary Phase Shift Keying BS Base Station

CBPSK Coherent BPSK CCITT International Telegraph and Telephone Consultative

Committee CDF Cumulative distribution function

CDMA Code Division Multiple Access D/A Digital/Analog

DAB Digital Audio Broadcasting DFE Decision-feedback Equalizer DS-CDMA Direct Sequence CDMA

EGC Equal Gain Combining ETSI European Telecommunications Standard Institute

FDMA Frequency Division Multiple Access F-FH Fast-FH

FH-CDMA Frequency Hopping CDMA GMSK Gaussian Minimum Shift Keying

GSM Global System for Mobile Communication ICI Inter-carrier Interference

IDFT Inverse Discrete Fourier Transform IFFT Inverse Fast Fourier Transform

IMT International Mobile Telecommunications ISI Intersymbol Interference

ITU International Telecommunication Union LAN Local Area Network

LPF Lowpass Filter MMSE Minimum Mean Square Error

MRC Maximum Ratio Combining MS Mobile Station

MT-CDMA Multitone CDMA NMT Nordic Mobile Telephone


Nhóm 8 61

OFDM Othogonal Frequency Division Multiplexing

ORC Orthogonality-Restoring Combining PAPR Peak to Average Power Ratio

PLL Phase Locked Loop PSD Power Septrum Density

QAM Quarature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying

RAKE Multiple tap multipath equalization for CDMA RF Radio Frequency

RSSI Radio Signal Strength Indicator RX Receive

S-FH Slow-FH SNR Signal to Noise Ratio

SSMA Spread-spectrum Multiple Access TCM Trellis-Coded Modulation

TDMA Time Division Multiple Access TH-CDMA Time Hopping CDMA

TX Transmit UHF Ultra-high Frequency

WAP Wireless Application Protocol WCDMA Wide-band Code Division Multiple Access RAN Radio Access Network - Mạng truy nhập vô tuyến CN Core Network - Mạng lõi 3GPP Third Generation Partnership Project: Dự án thế hệ 3 UMTS Universal Mobile Telecommunication Systems MS Mobile Station GGSN Gateway GPRS support node HA Home Address RNC Radio Network Cotroller CDMA Code Division Multiple Access BSS Broadband Switching System IETF Internet Engineering Task Force


Nhóm 8 62

MỤC LỤC

I. TỔNG QUAN VỀ 4G VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ 3G LÊN 4G: .........................1

1. Thế nào là mạng 4G? ............................................................................................................................................1

2. Yêu cầu kỹ thuật cho một hệ thống 4G:............................................................................................................5

3. Công nghệ then chốt :..............................................................................................................................................8

4. Hành trình đến 4G: .............................................................................................................................................10 4.1. Các công nghệ 3G được phát triển để tiến lên 4G: ....................................................................................12

a) Đôi nét về WiMAX .....................................................................................................................................12 b) Đôi nét về 3G LTE.....................................................................................................................................13

4.2. So sánh công nghệ kỹ thuật dùng trong WiMAX và 3G LTE ...................................................................14

II. 3G LTE...................................................................................................................................17

1. Kiến trúc mạng : ...............................................................................................................................................17 1.1. Mục đích và yêu cầu của 3G LTE: ...............................................................................................................17 1.2. Kiến trúc tổng quan: .....................................................................................................................................18

2. Lớp vật lý: ...............................................................................................................................................................20

3. Lớp MAC ( Medium Access Control): ................................................................................................................24

III. CÁC CÔNG NGHỆ MỚI: ...................................................................................................27

1. Một số công nghệ đa truy nhập mới: ...................................................................................................................27 1.1 Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM): ..........................................................................27

1.1.1 Giới Thiệu:...............................................................................................................................................27 1.1.2 Mô Hình Hệ Thống OFDM:..................................................................................................................28 1.1.3 Tính Trực Giao (Orthogonality): ..........................................................................................................32

a) Trực giao trong miền thời gian:.............................................................................................................32 b) Trực giao trong miền tần số: .................................................................................................................34

1.1.4 Nhiễu Xuyên Ký Tự ISI Và Xuyên Kênh ICI: .....................................................................................36 1.1.5 Chèn Khoảng Thời Gian Bảo Vệ:..........................................................................................................36 1.1.6 Các Tham Số Chính Của Hệ Thống OFDM: ........................................................................................38

1.2.KỸ THUẬT KẾT HỢP OFDM VÀ CDMA:.................................................................................................38 1.2.1 Giới Thiệu:...............................................................................................................................................38 1.2.2 Mô Hình Hệ Thống Thu Phát Tín Hiệu OFDM-CDMA: ....................................................................39

a) Sơ đồ khối hệ thống thu phát tín hiệu OFDM-CDMA: .......................................................................39 b) Phân tích quá trình xử lý tín hiệu trong máy phát tín hiệu trải phổ đa song mang OFDM-CDMA:.......................................................................................................................................................................40 c) Phân tích quá trình xử lý tín hiệu trong máy thu tín hiệu trải phổ đa song mang MC-CDMA: .....41 d) Mô hình kênh truyền OFDM-CDMA đa người dùng: ....................................................................44 e) Mô hình hệ thống OFDM-DS-CDMA đa người dùng có sử dụng bộ ghép kênh tuần tự (MUX) các luồng tín hiệu trải phổ thành phần:............................................................................................................44

1.2.3 Hệ thống MC-CDMA: ............................................................................................................................46 1.3 KỸ THUẬT MIMO-OFDM: .........................................................................................................................47

1.3.1 Giới thiệu: .................................................................................................................................................47 1.3.2.Những khái niệm cơ bản công nghệ anten thông minh: .......................................................................47 1.3.3 Cấu trúc các hệ thống anten thông minh:..............................................................................................48


Nhóm 8 63

a) Anten chuyển beam: ................................................................................................................................48 b) Anten thích nghi: ...................................................................................................................................49 c) So sánh anten chuyển beam và anten thích nghi:................................................................................49

2. Các giao thức mới trong mạng toàn IP:..........................................................................................................50 2.1. Nguyên lý hoạt động của IP di động............................................................................................................50

2.1.1 Các khái niệm cần biết: ..........................................................................................................................50 2.1.2 Nguyên tắc hoạt động:........................................................................................................................51

a) Nguyên lý hoạt động của IP di động phiên bản 4 (MIPv4) .............................................................51 b) MIPv6 một phiên bản nâng cấp và hoàn thiện so với MIPv4 .............................................................53 c) Giới thiệu tóm tắt về IPv6 trong mạng vô tuyến 3GPP/3GPP2 ..........................................................55 d) Những kỹ thuật liên kết IPv6 và IPv4...................................................................................................56

CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................................................60

Documents

Lo trinh phat trien dai han 3G LTE len 4G