Đề tài Mimo trong LTE và LTE Advanced

Luận văn này đã trình bày một cách tổng quan về kĩ thuật MIMO trong LTE và LTE advance. Luận văn đã đề cấp đến 3 vấn đề quan trọng trong MIMO sử dụng trọng LTE và LTE-A đó là kĩ thuật ghép kênh không gian, kĩ thuật tạo búp sóng và kĩ thuật phân tập. Luận văn đã làm nổi bật được điểm khác nhau giữa MIMO LTE-A so với LTE. Luận văn đã nghiên cứu một công nghệ quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị cho mạng LTE 4G sẽ được triển khai tại Việt Nam trong tương lai gần, điện thoại thông minh sử dụng công nghệ MIMO LTE-A. Hi vọng trong tương lai không xa, chúng ta có thể phát triển công nghệ LTE-A để đạt được tốc độ tối đa 1,2 Gbps, và công nghệ LTE-A sẽ sớm được triển khai tại Việt Nam.

pdf37 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 08/09/2014 | Lượt xem: 2333 | Lượt tải: 23download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Mimo trong LTE và LTE Advanced, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- NGUYỄN CÔNG DOANH MIMO TRONG LTE VÀ LTE ADVANCED Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2013 1 LỜI MỞ ĐẦU Hiện này, xu thế của mạng thông tin di dộng là tăng tốc độ người dùng và đa dạng hóa các ứng dụng. Sự gia tăng về nhu cầu của các ứng dụng của mạng không dây và nhu cầu băng thông cao khi truy nhập Internet. Người dùng luôn luôn mong muốn công nghệ di động mới ra đời vẫn sẽ cung cấp các dịch vụ và tiện ích theo cách tương tự như mạng hữu tuyến. Và tất nhiên, nhu cầu về chất lượng dịch vụ cung cấp được tốt hơn, tốc độ cao hơn, tốc độ truy nhập Web, tải xuống các tài nguyên mạng nhanh hơn là đích hướng tới của công nghệ di động 4G. Về nội dung, luận văn được chia làm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về MIMO Chương 2: MIMO trong LTE, giới thiệu SU-MIMO trong LTE, ghép kênh không gian cho SU-MIMO trong LTE, tiền mã hóa dựa vào phân tập vòng trễ, ghép kênh không gian vòng hở trong LTE, phân tập, MIMO đa người dùng, báo hiệu phản hồi đường lên trong LTE, cấu hình anten, đánh giá hiệu năng của các sơ đồ MIMO Chương 3: MIMO trong LTE-Advanced, điểm khác nhau của MIMO trong LTE và MIMO trong LTE-Advanced, MU-MIMO trong LTE Advanced, So sánh SU-MIMO trong LTE và SU-MIMO trong LTE Advanced, CoMP Em xin trân trọng cảm ơn cô giáo TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng đã tận tình hướng dẫn và cung cấp cho em nhiều tài liệu phục vụ việc hoàn thiện luận văn này 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MIMO 1.1Giới thiệu chương Nhằm mục đích không ngừng nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng di động dữ liệu băng rộng, cụ thể ở đây là tốc độ truyền dữ liệu đường xuống từ nhà mạng đến người dùng, và đường lên từ người dùng lên nhà mạng, các nhà nghiên cứu viễn thông và hãng viễn thông lớn trên thế giới đã đưa ra mô hình truyền dẫn dành cho LTE và LTE Advanced: Đa anten phát, đa anten thu. Công nghệ MIMO trong LTE giống như ghép kênh không gian, phân tập truyền dẫn và beamforming là các thành phần quan trọng cho việc cung cấp tỉ số đỉnh cao hơn, và hiệu năng của hệ thống sẽ tốt hơn, đây là các yêu tố cơ bản để hỗ trợ dịch vụ dữ liệu băng rộng trong tương lai qua môi trường mạng không dây. Mở rộng trong tương lại của công nghệ LTE MIMO được nghiên cứu trong 3GPP, mục “ LTE Advanced”, chúng ta sẽ thấy các yêu cầu cần thiết của IMT-Advanced 1.2 Cấu hình đa anten Các kĩ thuật đa anten được dùng để cải thiện hiệu năng của hệ thống như: - Cải thiện dung lượng của hệ thống - Cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn đến người dùng bằng cách cải thiện tốc độ truyền dữ liệu Kỹ thuật đa anten có thể được phân loại như sau: - Một đầu vào, nhiều đầu ra: SIMO- Single Input Multi Output 3 - Nhiều đầu vào, một đầu ra: MISO- Multi Input Single Output - Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra: MIMO – Multi Input Multi Output Tuy nhiên, nhiều khi người ta sử dụng MIMO để nói về vấn đề chung, trong đó SIMO và MISO là các trường hợp đặt biệt của MIMO Một liên kết MIMO điểm tới điểm giữa một BTS và một UE gọi là SU-MIMO, hay MINO đơn người dùng, khi nhiều MS thông tin đồng thời trên một BTS chung trên cơ sở sử dụng cùng một tài nguyên trong miền tần số và miền thời gian. Mở rộng ra, nếu xét một ngữ cảnh nhiều ô, khi các BTS lân cận chia sẻ các anten của mình theo cách MIMO ảo để thông tin với cùng một tập UE trong các ô khác nhau, ta có thuật ngữ MIMO đa người sử dụng đa ô. 1.3 Các lợi ích của việc sử dụng đa anten và các vấn đề thực tiễn của các sơ đồ MIMO 1.3.1 Các lợi ích của việc sử dụng các kỹ thuật đa anten Đảm bảo phân tập chống pha đinh trên kênh vô tuyến Trường hợp này sử dụng nhiều anten ở máy phát và(hoặc) nhiều anten ở máy thu. Các kênh truyền do anten này tạo ra phải có tương quan pha đinh tương hỗ thấp, do đó cần khoảng cách giữa các anten phải đủ lớn, hoặc sử dụng các anten có phân cực khác nhau. Tạo dạng búp sóng tổng hợp 4 Nếu sử dụng nhiều anten ở máy phát và ( hoặc) nhiều anten ở máy thu, hệ thống sẽ tạo dạng búp sóng tổng hợp ( búp phát và búp thu) để đạt được tăng ích cực đại trong quá trình truyền đến máy phát hoặc máy thu, hoặc để triệt tiêu các tín hiệu nhiễu chính. Giải pháp ghép kênh không gian Sự có mặt đồng thời nhiều anten tại máy phát và máy thu có thể được sử dụng để tạo nhiều kênh thông tin song song trên giao diện vô tuyến. Điều này đảm bảo khả năng sử băng thông cao mà không gây giảm hiệu suất sử dụng công suất hay nói một cách khác cho phép tốc độ truyền dẫn cao mà không ảnh hưởng đến phủ sóng. Mặc dù MIMO rất đa dạng và phức tạp, các kĩ thuật SU-MIMO và MU- MIMO đều dựa trên một số nguyên lý căn bản với mục đích tăng cường một số thuộc tính kênh truyền sóng đa anten quan trọng. Tồn tại 2 ưu điểm liên quan đến kênh này ( so với SISO) là:  Độ lợi phân tập  Độ lợi dàn và độ lợi ghép kênh không gian không gian. 1.3.2 Các vấn đề thực tiện của mô hình MIMO Các hạn chế thực tiễn quan trọng ảnh hưởng lên hiệu năng thực tế của hệ thống MIMO lý thuyết và các hạn chế này thường mang tính quyết định khi lựa chọn một chiếm lược truyền dẫn cụ thể trong một môi trường truyền sóng cho trước và trong quá trình thiết lập hệ thống. 5 Các lợi ích đầy đủ của MIMO ( độ lợi dàn, độ lợi phân tập, độ lợi ghép kênh) chỉ đạt được với giả thiết các anten phải không tương quan và các ma trận MIMO phải là ma trận có hạng đầy đủ. Một lý do dẫn đến sự khác nhau giữa các độ lợi MIMO lý thuyết và độ lợi đạt được thực tế là khả năng máy thu ước tính chính xác các hệ số kênh mỗi khi máy phát cần. 1.4 Mô hình MIMO tổng quát Hình sau mô tả mô hình MIMO tổng quát gồm Nt anten phát và Nr anten thu Hình 1.1: Mô hình MIMO tổng quát 1.5 Mô hình hệ thống MIMO tối ưu Ta xét một hệ thống truyền dẫn vô tuyến bao gồm Nt anten phát, và Nr anten thu như hình vẽ trên, ta có phương trình ݕത = ۶̅ݔ+ƞത Trong đó ƞത là vec tơ AWGN phức với ƞ௜ = ௖ܰ(0,ߪଶ) và E[ƞ଴ƞ଴ு] = ߪଶࡵࡺ࢘ 6 H là ma trận kênh ௥ܰx ௧ܰ , khi khoảng cách giữa các anten >ߣ/2 và môi trường nhiều tán xạ, ta có thể coi H có các hàng và các cột độc lập với nhau. Lúc này, phân chia giá trị đơn, ta có: H=UDࢂࡴ Trong đó U và ࢂு là các ma trận nhất phân ( unitary) có kích thước Sơ đồ máy thu, máy phát trong mô hình hệ thống MIMO tối ưu như sau ࢂு x ௥ܰ và ௧ܰx ௥ܰ ,và (. )ு là ma trận chuyển vị liên hợp phức Hermintian. Đối với các ma trận nhất phân ta có: Uࢁࡴ=ࡵே௥ và Vࢂࡴ=ࡵே௧ . D là ma trận ௧ܰx ௥ܰ gồm ஺ܰ=min { ௥ܰ , ௧ܰ} (1.4) Các giá trị đơn không âm được kí hiệu là ߣ଴ ଵ/ଶ,…..ߣே஺ିଵଵ/ଶ trên đường chéo chính của nó. Trong đó ߣ௜với i=0,2,…. ஺ܰ − 1 là các giá trị eigen của ma trận ࡴࡴࡴ. Các giá trị eigen của ࡴࡴࡴ được xác định như sau: Det ( Q- ߣܫ) = 0 Trong đó Q là ma trận Wirshart được xác định như sau: Q= ൜ࡴࡴ ࡴ với Nr < ܰݐ ࡴࡴࡴ ݒớ݅ ܰݎ ≥ ܰݐ Các cột ma trận U là vec tơ Eigen của ࡴࡴࡴ, còn các cột của ma trận V là vec tơ Eigen của ma trận ࡴࡴࡴ Số các giá trị eigen khác không của ma trận ܪுܪ chính bằng hạng của ma trận này. Nếu Nt=Nr thì D là một ma trận đường chéo. Nếu Nt>Nr thì gồm một ma trận đường chéo NtxNr và sau đó là Nt-Nr cột bằng không. Nếu Nt<Nr 7 thì D gồm một ma trận đường chéo NtxNr và sau đó Nt-Nr dòng bằng không. Dưới đây ta sẽ minh họa ma trận đường chéo D cho các trường hợp Nt ≠Nr Trong trường hợp mà số anten phát lớn hơn số anten thu (Nt>Nr) U sẽ là ma trận NtxNr và V sẽ là ma trận NtxNt và D sẽ được tạo ra từ ma trận vuông bậc Nt tiếp theo sau là Nt-Nr cột bằng không như nhau. Trong trường hợp này ma trận V chỉ có Nt hàng sử dụng được, còn Nt-Nr hàng còn lại không sử dụng được. Khi này Nt phần tử đầu của ma trận ̅ݔ được sử dụng và Nt-Nr phần tử còn lại của nó được đặt vào không. Trường hợp đặc biệt ta có Nt anten phát nhưng chỉ có một anten thu (Nt=1). Khi này ma trận U có kích thước 1x1 và chỉ sử dụng được một hàng của ma trận V. Trường hợp thứ hai tương ứng với khi số anten thu nhỏ hơn số anten phát (Nt<Nr). Trong trường hợp này vẫn như trước ta có V là ma trận NtxNt và U là ma trận NtxNr nhưng ma trận D là ma trận NtxNt được tạo thành từ ma trận đường chéo NtxNr theo sau là Nt-Nr hàng bằng không. Trường hợp đặc biệt khi chỉ có một anten phát và Nt anten thu. Mô hình hệ thống SVD MIMO Giả sử ̅ݔđược nhân trước với ma trận V và ݕത được nhân với ma trận ࢁு ta được các biểu thức sau: ݖ̅ = ࢁுݕത = ࢁு(H̅ݔV + ̅ߟ) = ࢁுUDࢂுV̅ݔ + ࢁு̅ߟ = D̅ݔ + ࢁு̅ߟ ( 1.5) 8 Vì ma trận D là ma trận được chéo hóa, nên ta có thể phân tích quan hệ giữa z và x vào dạng: ݖ௜ = ߣ݅ଵ/ଶxi+િi (1.6) Trong đó i=0,1,…., ஺ܰ -1 với ஺ܰ xác định theo phương trình (1.4) Biểu thức (1.4) và (1.5) cho phép ta xây dựng hệ thống SVD MIMO tối ưu gồm ஺ܰ kênh phadinh phẳng song song như trên hình 1.7 và 1.8 a) Máy phát SVD MIMO Hình 1.2:Mô hình máy phát SVD MIMO Từ hình 1.7 ta thấy tại máy phát SVD MIMO (hình 1.7) trước hết luồng ký hiệu số liệu được bộ chia luồng không gian chia thành ஺ܰ luồng không gian. Sau đó các lường này được nhân với các cột của ma trận V để nhận được các ký hiệu phát vào không gian b) Máy thu SVD MIMO c) Tại máy thu SVD MIMO (hình 1.3) các tín hiệu thu được nhân với ma trận ࢁு để tách ra các luồng không gian. Sau đó các ký hiệu số liệu được kết hợp bởi bộ kết hợp. Sau khi phân tích SVD ta sẽ được 9 ஺ܰ kênh không gian song song xác định theo được thể hiện trên hình 1.9 Hình 1.3: Mô hình máy thu SVD MIMO Dung lượng truyền dẫn trong hệ thống SVD MIMO tối ưu. Dung lượng kênh quyết định giới hạn hiệu suất phổ tần. Nói chung dung lượng này phụ thuộc vào các sơ đồ điều chế và mã hóa. Dựa trên các tính toán lý thuyết thong tin trong các nhà bác học đã chứng minh tính ưu việt của điều chế MIMO. Dưới đây ta sẽ xét các biểu thức dung lượng trong trường hợp máy phát biết trước trạng thái kênh. Các trường hợp này cũng còn được gọi là “dung lượng vòng kín” là dung lượng đạt được trong trường hợp máy phát biết rõ kênh. Dung lượng vòng kín đã được rút ra trong rất nhiều công bố và các tài liệu lý thuyết thông tin kinh 10 Hình 1.4:Phân chia kênh phadinh phẳng MIMO thành các kênhphadinh phẳng song song tương đương dựa trên SVD điển, các kết quả tương tự cũng liên quan đến các kênh Gauss song song ( tương quan). Dung lượng giới hạn lý thuyết tính theo bit/s/Hz được xác định như sau: C = E ቄ݈݋݃ଶ ቂ݀݁ݐ ቀࡵே௥ + ఊே௧ࡴࡴுቁቃቅ (1.8) C = E ቄ݈݋݃ଶ ቂ݀݁ݐ ቀࡵࡺ࢘ + ఊே௧ࡴுࡴቁቃቅ (1.9) Ta có SE=݈݋݃ଶ ቀ1 + ఊே௧ ߣ଴ቁ + ݈݋݃ଶ ቀ1 + ఊே௧ ߣଵቁ +…(݈݋݃ଶ ቀ1 + ఊ ே௧ ߣேಲିଵ൯bps/Hz = ∑ ݈݋݃ଶ ቀ1 + ఊே௧ ߣ௜ቁேಲିଵ௜ୀ଴ (1.14) Nếu trong (1.22) ఊ ே௧ ߣ௜<<1 thì ݈݋݃ଶ ቀ1 + ఊே௧ ߣ௜ቁ tiến tới không và kênh không gian này sẽ không cho độ lợi dung lượng đáng kể. Vì thế nếu không sử dụng kênh này, tổng dung lượng cũng hầu như không giảm. Phương trình được rút ra ở trên cho ta cách đánh giá hiệu năng của các kênh. Nếu thừa số ఊ ே௧ ߣ௜ nhỏ hơn một ngưỡng cho trước ra có thể loại bỏ kên này. Khi này số các luồng không gian được sử dụng nhỏ số kênh khả dụng cực đại, nhưng không được sử dụng sẽ có xi tương ứng được đặt vào không. Từ các phân tích trên ta có thể đưa ra kết luận sau: 11 - Dung lượng MIMO tăng tuyến tính với min(ܰݐ;ܰݎ) và ma trận kênh phân chia thành min(Nt;Nr) kênh song song độc lập - Nếu giữ Nr cố định và tăng Nt thì dung lượng sẽ bão hòa tại một giá trị cố định - Nếu giữ nguyên Nt và tăng Nr thì dung lượng sẽ tăng theo ݈݋݃ଶ cùng với tăng Nr. Truyền dẫn tối ưu trên kênh SU-MIMO Để đạt được truyền dẫn tối ưu trên kênh MIMO cần có bộ tiền mã hóa phụ thuộc kênh đóng vai trò tạo búp phát và ấn định công suất trên các luồng và một cấu trúc tạo búp phía thu phối hợp. Vì thế phía phát cần hiểu rõ kênh truyền. Ta xét ஺ܰ luồng (hay lớp) với mỗi luồng gồm Ns kí hiệu. Luồng l gồm { ݔ଴,௟, ݔଵ,௟,…, ݔே௦ିଵ,௟, l=0,1,…, ஺ܰ -1. Lưu ý rằng trong thiết lập luồng lý tưởng, mỗi luồng có thể nhận được mã hóa kênh và điều chế khác nhau. Ta có thể trình bày tín hiệu phát như sau: ̅ݔ = VPݔ෤ (1.15) ݔ෤ = ൥ ݔ଴,଴ ݔଵ,଴⋯ ݔே௦ିଵ,଴⋮ ⋱ ⋮ ݔ଴,ேഊ ିଵ ݔଵ,ேಲ ିଵ⋯ ݔே௦ିଵ,ேಲ ିଵ൩ (1.16) Trong đó ma trận V kích thước ௧ܰݔ ஺ܰ là ma trận tạo búp, ma trận P là ma trận đường chéo ấn định công suất kích thước ஺ܰݔ ஺ܰ vớiඥ݌௧ là phần tử đường chéo thứ l, trong đó ݌௧là công suất được ấn định cho luồng thứ l. Tất nhiên công suất phải được chọn để không thể vượt quá công suất khả 12 dụng. Để tiện lợi công suất này được biểu diễn là giới hạn của tổng công suất phát chuẩn hóa ݌௧. 1.6.1 Tạo búp sóng phía phát Trong trường hợp tạo búp sóng phía phát, Nt>1 và Nr=1. Nếu có một số hiểu biết và các kênh đường xuống của các anten phát khác nhau và nhất là một số hiểu biết về pha kênh tương đối tại phía phát, các anten phát ngoài phân tập còn có thể đảm bảo tạp búp, nghĩa là tạo dạng cho toàn bộ búp anten theo phương đến máy thu đích. Tạo búp có thể tăng cường tín hiệu tại anten thu lên đến thừa số Nt, nghĩa là tỷ lệ với anten phát. Khi nói về các sơ đồ truyền dẫn Hình 1.5: Tạo búp điển hình với tương quan anten tương hỗ cao – Cấu hình anten dựa trên nhiều anten phát để cung cấp tạo búp, ta cần phân biệt giữa các trường hợp tương quan anten tương quan anten tương hỗ cao và thấp. 13 Hình 1.6: Tạo búp điển hình với tương quan anten tương hỗ cao – Cấu trúc búp Phương pháp tạo bước sóng phía phát bằng cách sử dụng các dịch pha khác nhau cho các anten tương quan cao đôi khi còn được gọi là tạo búp sóng điển hình. Do khoảng cách giữa các anten nhỏ, búp sóng phát tổng khá rộng và các điều chỉnh phương búp sóng ( trong thực tế là điều chỉnh các dịch pha anten) thông thườngđược thực hiện khá chậm. Điều chỉnh có thể được thực hiện trên cơ sở đánh giá phương đến đầu cuối di động đích, được rút ra từ đo đạc trên đường truyền. Ngoài ra do giả thuyết tương quan cao giữa các anten phát khá khác nhau, tạo búp sóng điển hình không thể đảm bảo phân tập chống pha đinh kênh vô tuyến ngoài việc chỉ tăng cường độ tín hiệu thu. Trong tạo búp sóng phát Nt>1, Nr=1. Mỗi lần phát, một kí tự được đưa tới anten. Khi sử dụng các trọng số phức khác nhau cho các tín hiệu cần phát trên các anten khác nhau. 14 1.6.2 Tạo búp sóng phía thu Trong trường hợp tạo búp sóng phía thu, Nt=1 và Nr>1, giả thiết có một luồng. Trong trường hợp này tại một thời điểm chỉ có một kí tự được phát. Vec tơ tín hiệu thu được xác định như sau: ݕ෤=H.x+ƞത Máy thu kết hợp tín hiệu từ Nr anten trên cơ sở sử dụng các trọng số W= [ ଴ܹ, ଵܹ, … . . , ேܹ௥ିଵ, ]் Tín hiệu thu được kết hợp sẽ là ݕഥ=W.H.x+W ƞത Sau khi máy thu nhận được đánh giá kênh, nó sẽ đặt vec tơ tạo búp W vào giá trị tối ưu để đạt được SNR thu cực đại. Để đạt được điều này cần đồng bộ vec tơ tạo búp với kênh của MS thông qua việc kết hợp tỷ lệ cực đại (MRC) : W=ࡴு ( Có thể coi đây là không gian của bộ lọc phối hợp). Lưu ý rằng cũng có thể loại bỏ tín hiệu nhiễu bằng cách chọn vec tơ tạo búp trực giao với kênh của nguồn đến. Hình1.7: Khái niệm tạo búp 15 Bộ kết hợp tỉ lệ cực đại cung cấp thừa số cải thiện Nr trong SNR thu so với trường hợp SISO, nghĩa là độ lợi dàn 10݈݃ଵ଴(Nr) dB trong quỹ đường truyền  Bộ tạo búp N anten có thể khuếch đại một nguồn phát ( không nhiễu) với hệ số N tại giá trị SNR trung bình: Tạo búp  Bộ tạo búp N anten có thể lấy ra một nguồn phát và loại bỏ N-1 các nguồn khác: triệt nhiễu  Tạo búp phát thực hiện cùng độ lợi như tạo búp phía thu nên có CSIT: tạo búp phát và xóa không nhiễu  N nguồn phát có thể được đồng thời lấy ra ( với giả thiết coi rằng N-1 nguồn còn lại là nhiễu) bởi bộ tạo búp: ghép kênh không gian  N nguồn có thể ấn định cho N người sử dụng khác nhau: MU- MIMO. SDMA  Một số trong số N nguồn có thể thuộc các ô khác đa ô cộng tác 1.7 Ghép kênh không gian Sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu cho php cải thiện tỉ số tín hiệu trên tạp âm. Nó tỷ lệ với số lượng anten khi áp dụng tạo búp tại cả máy thu và máy phát. Trường hợp tổng quát với Nt anten phát, và Nr anten thu, hệ thống đa anten có thể tăng tỷ số tín hiệu trên tạp âm lên Nt x Nr lần. Việc có thể tăng tỷ số tín hiệu trên tạp âm này trong máy thu cho phép tăng tốc độ số liệu trong trường hợp tốc độ số liệu bị giới hạn bởi công suất chứ không bị giới hạn bởi băng thông. Tuy nhiêu tốc độ sẽ không thể tăng được khi đã đến vùng hoạt động bị giới hạn bởi băng thông. 16 băng thông. Tuy nhiên khi đạt được đến vùng hoạt động bị giới hạn bởi băng thông các tốc độ số liệu sẽ bắt đầu bão hòa nếu không thể tăng băng thông. 1.7.1 Nguyên lý cơ bản Việc tăng tỉ số tín hiệu trên tạp âm nhiễu này trong máy thu cho phép tăng tốc độ số liệu trong trường hợp tốc độ số liệu bị giới hạn bởi công suất chứ không giới hạn bởi băng thông. Tốc độ số liệu sẽ bão hòa khi đạt đến vùng hoạt động bị giới hạn bởi băng thông nếu không thể tăng băng thông. Trong một số điều kiện nhất định, có thể làm cho dung lượng kênh tăng gần như tuyến tính với số lượng anten và tránh được bão hòa tốc độ số liệu. Phương pháp này được gọi là phương pháp ghép kênh không gian 1.6 Kết luận chương Chương này đã trình bày các vấn đề về lợi ích của việc sử dụng đa anten trong kĩ thuật MIMO trong hệ thông LTE. Hơn nữa chương cũng đã trình bày cách tạo búp trong MIMO và ghép kênh không gian trong LTE. Chi tiết đối với SU – MIMO và MU – MIMO , phân tập trong LTE sẽ được trình bày trong chương 2. 17 CHƯƠNG 2: MIMO TRONG LTE 2.1 Giới thiệu chương Như chung ta đã biết, để đạt được các yêu cầu về tốc độ, chất lượng dịch vụ trong LTE, chúng ta phải sử dụng công nghệ MIMO. Chương này tập trung vào nghiên cứu MIMO đơn người dùng bao gồm mô hình truyền dẫn SU – MIMO, xử lý các tín hiệu số đường xuống , ghép kênh không gian vòng hở, vòng kín. Và trình bày MIMO đa người dùng trong LTE, như MU – MIMO đương xuống, đường lên, báo hiệu phản hồi CSI, và phân tập trong MIMO LTE. 2.2 SU-MIMO trong LTE Có 2 chế độ trong ghép kênh không gian SU-MIMO đó là: - Ghép kênh không gian vòng kín - Ghép kênh không gian vòng hở 2.2.1 Mô hình truyền dẫn SU-MIMO Mô hình truyền SU-MIMO tổng quát cho trường hợp truyền dẫn vòng kín được mô tả như hình vẽ. 18 Hình 2.1: Mô hình truyền dẫn SU-MIMO tổng quát 2.2.2 Xử lý tín hiệu số trong SU – MIMO đường từ eNodeB đến đầu cuối di động 2.2.2.1 Quá trình xử lý tín hiệu số phía phát Ghép kênh không gian vòng kín với L lớp với P anten phát (P ≥ L) được minh họa trên hình sau Hình 2.2 : Xử lý tín hiệu SU – MIMO vòng kín phía phát 2.2.2.2 Quá trình xử lý tín hiệu số phía thu 19 Hình 2.3 Máy thu MMSE – SIC Nguyên lý khử nhiễu lần lượt như sau. Trước hết, máy thu giải điều chế và giải mã một trong số các tín hiệu được ghép không gian. Sau đó số liệu sau giải mã, nếu giải mã đúng, được mã hóa lại và các tín hiệu thu sẽ trừ số liệu này để loại bỏ nó. Sau đó tín hiệu ghép không gian thứ hai sẽ được giải điều chế và giải mã mà không bị nhiễu ( ít nhất là trong trường hợp lý tưởng) bởi tín hiệu thứ nhất và nếu được giải mã đúng, nó được mã hóa lại và được loại bỏ khỏi các tin hiệu thu còn lại trước khi giải điều chế và giải mã tín hiệu thứ 3. Quá trình này được lặp lại nhiều lần cho đến khi tất cả các tín hiệu ghép không gian được giải điều chế và giải mã. 2.2.3 Ghép kênh khôn gian SU – MIMO vòng kín trong 4G Quá trình xử lý tín hiệu số khi ghép kênh trong 4G được cho trên hình vẽ, 20 Hình 2.4 : Quá trình xử lý tín hiệu số khi ghép kênh trong 4G Q là từ mã ( được đánh số q=0,1,….Q-1) nhận được từ các khối truyền tải sau mã hóa kênh, phối hợp tốc độ…được đưa lên bộ sắp xếp lớp. Bộ sắp xếp lớp cho ra L lớp ( được đánh số l=0,1,…L-1 ) và L lớp này được đưa lên bộ tiền mã hóa ( Precoder), bộ tiền mã hóa cho các luồng đến P cửa anten ( được đánh số p = 0,1,….p -1). Các luồng tín hiệu được sắp xếp lên ௌܰ஼ sóng mang con và được điều chế OFDM bởi P bộ IFFT của P anten 2.2.4 Ghép kênh không gian SU-MIMO vòng hở trong 4G Ghép kênh không gian vòng hở có thể hoạt động khi không thể có phản hồi tin cậy tại eNodeB, chẳng hạn khi tốc độ UE không đủ thấp hoặc khi chi phí phản hồi trên đường lên quá cao. Ghép kênh không gian sử dụng L lớp và P anten ( P ≥ L) được xây dựng trên cơ sở sơ đồ như hình vẽ. Phản hồi trong ghép kênh không gian vòng hở chỉ chưa RI và CQI. Trái ngược với ghép kênh không gian vòng kín, eNodeB chỉ quyết định cấp hạng truyền dẫn ( số lớp) và một tập ma trận tiền mã hóa cố định được sử dụng quay vòng trên tất cả các sóng mang con được lập biểu trong miền tần số. 21 Hình 2.5 Ghép kênh không gian vòng hở với P anten và L lớp Các hệ thống thông tin di động 4G cũng hỗ trợ tiền mã hóa bằng cách đưa thêm bộ tiền mã hóa phân tập vòng trễ (CDD) trước các bộ tiền mã hóa. Hai bộ tiền mã hóa được sử dụng là tiền mã hóa CDD trễ nhỏ và tiền mã hóa trễ lớn. Mục đích của bộ tiền mã hóa trễ nhỏ là đưa ra tính chọn lọc tần số nhân tạo để lập biểu các độ lợi theo cơ hội với chi phí phản hồi thấp, còn CĐ trễ lớn đạt được phân tập bằng cách đảm bảo chắc chắn từng từ mã MIMO được phát trên tất cả các lớp MIMO khả dụng. 2.3 MIMO đa người dùng- MU MIMO 2.3.1 MIMO đa người dùng đường xuống Hình vẽ trình bày mô hình MU-MIMO với tạo búp dựa trên bảng mã cho nhiều UE sử dụng cùng tài nguyên thời gian, tần số. Trong các phiên bản đầu của 4G, chỉ có 1 chế độ được sử dụng cho MU-MIMO đó là TM5 ( Transmission Mode 5: Chế độ truyền dẫn số 5). Khi được lập cấu hình trong TM5, UE coi rằng truyền dẫn đường xuống của eNodeB được thực hiện trên cùng một kênh chia sẻ bằng một luồng ( một lớp). Đối với truyền dẫn 2 cửa anten 2 luồng số liệu (L=2) được phát đồng thời đến UE trên cùng một tài nguyên thời gian tần số với 4 bộ tiền mã hóa được sử dụng theo bảng mã được cho trong bảng 1 cho Rank-1 dựa vào phản hồi từ UE. 22 Hình 2.6: MU-MIMO với tạo búp dựa trên bảng mã cho nhiều UE sử dụng cùng tài nguyên thời gian tần số Trong trường hợp 4 cửa anten 4 luồng số liệu ( L=4) được phát đồng thời đến 4 UE trên cùng một tài nguyên thời gian tần số bằng cách sử dụng 16 bộ tiền mã hóa được cho trong bảng 2 cho rank-1 dựa vào phản hồi từ UE. 2.3.1 MIMO đa người sử dụng ( MU-MIMO) đường lên Trong phiên bản đầu tiên của 4G, UE sử dụng một anten phát và nhiều anten thu. Vì thế SU-MIMO không thể sử dụng cho đường lên, nhưng có thể sử dụng MU-MIMO cho đường lên. Hỗ trợ nhiều anten phát ở UE chỉ có thể áp dụng cho LTE-Advanced. Kênh không gian giữa UE 1 và eNodeB rất khác kênh không gian giữa UE2 và eNodeB, cả hai UE đều có 23 thể sử dụng cùng một tài nguyên không gian tần số. Hình vẽ cho thấy thí dụ về MU-MIMO đường lên cho UE1 và UE2. MU-MIMO có lợi khi có nhiều người sử dụng trong một đoạn ô ( các người sử dụng VoIP) và số anten thu tại eNodeB lơn hơn hoặc bằng hai. Hình 2.7: MU-MIMO đường lên 2.4 Báo hiệu phản hồi đường lên trong LTE Phản hồi đường lên để hỗ trợ truyền dẫn trong 4G bao gồm RI ( Rank Indicator: Chỉ thị cấp hạng), PMI( Precoder Matrix Indication: Chỉ thị ma trận tiền mã hóa) và CQI ( Channel Quality Indication: Chỉ thị chất lượng kênh). Đối với báo cáo PMI/CQI băng rộng không được chọn lọc tần số, UE sẽ báo cáo một PMI/CQI băng rộng duy nhất tương ứng với toàn bộ băng thông. Trong chế độ báo cáo chọn lọc tần số, CQI băng con được báo cáo ở dạng một giá trị vi sai để giảm chi phí băng thông. Khi các CQI chọn lọc tần số được lập cấu hình, các CQI băng con cùng với CQI băng rộng đều được báo cáo, và các CQI băng rộng được sử dụng như chuẩn để khôi phục điều kiện kênh được xuống trong toàn bộ băng. 24 2.5 Phân tập 2.5.1 Phân tập thu Phân tập thu là dạng SIMO của các sơ đồ MIMO Trong kênh pha đinh có 1 anten phát và Nr anten thu, mô hình kênh như sau: H= [ℎ଴,ℎଵ , … . . , ℎே௥ିଵ] Trong đó ܰݎ là số lượng anten thu, ℎ௠ là độ lợi của đường truyền từ anten phát đến anten thu. Ta coi rằng các kênh không có chọn lọc tần số. Quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra của hệ thống trong trường hợp này là: ݕ௞,௠= ℎ௠ݔ௞+ƞ௞,௠ với m=0,1,….., Nr-1 Trong đó k là thời điểm xét, Nr là số anten thu, tạp âm ƞ௠~ N(0,ߪଶ) có phân bố Gauss trung bình bằng 0, phương sai ߪଶ và độc lập với nhau theo từng anten. Ta cần tách sóng ݔ௞ dựa trên ݕ௞,଴, ݕ௞,ଵ, …, ݕ௞,ே௥ିଵ tín hiệu thu từ Nr anten thu. Nếu các anten thu đủ cách xa nhau, ta có thể coi rằng các độ lợi kênh Rayleigh ℎ௠ độc lập với nhau và ta có thể nhận được độ lợi phân tập Nr 2.5.1.1 Sơ đồ kết hợp lựa chọn Sơ đồ kết hợp lựa chọn ( Selection Combiner) sử dụng bộ kết hợp đơn giản nhất, trong đó bộ kết hợp chỉ đơn giản tính cường độ tín hiệu tức thời trong số Nr anten thu sau đó chọn lựa anten có tín hiệu mạnh nhất. Vì SC loại bỏ năng lượng hữu ích từ các luồng khác, nên sơ đồ này rõ ràng không phải là tối ưu tuy nhiên do tính đơn giản của nó nên nó được sử dụng trong nhiều 25 trường hợp khi cần giảm bớt các yêu cầu phần cứng. Sơ đồ kết hợp chọn lọc được cho trên hình vẽ Hình 2.8: Sơ đồ kết hợp chọn lọc 2.5.1.2 Sơ đồ kết hợp tuyến tính và kết hợp tỉ lệ cực đại Hình vẽ mô tả nguyên lý kết hợp tuyến tính các tín hiệu thu ݕଵ,…, ݕே௥ từ Nr anten thu bằng cách nhân tín hiệu thu này với các thừa số trọng số phức ݓଵ ∗, ݓଶ∗,…. ݓே௥∗ trước khi cộng chúng với nhau. Vec tơ nhận được sau khi kết hợp anten tuyến tính này có thể được biểu diễn như sau ݔ෤ = [ ଴ܹ∗, … , ேܹ௥ିଵ∗ ]. ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎡ ݕ଴... ݕே௥ିଵ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎤ =ࢃതതതுݕത Trong đó ݔு kí hiệu cho chuyển vị Hermitian 26 Hình 2.9Kết hợp anten thu tuyến tính Nếu coi rằng tín hiệu phát không bị pha đinh chọn lọc tần số ( pha đinh phẳng) và tạp âm là tạp âm trắng cộng, tín hiệu thu tại các anten khác nhau trên hình vẽ có thể được biểu diễn như sau: ݕത = . ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎡ ݕ଴... ݕே௥ିଵ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎤ = . ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎡ ℎ଴... ℎே௥ିଵ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎤ .x + . ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎡ ƞ଴... ƞே௥ିଵ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎤ = H.x + ƞത Trong đó x là tín hiệu phát, vec tơ H bao gồm Nr độ lợi kênh phức và vec tơ ƞത bao gồm tạp âm trắng tại Nr nhanh thu từ các anten khác nhau. Ta có thể chứng minh được rằng để đạt được tỷ số tín hiệu trên tạp âm cực đại sau kết hợp tuyến tính, cần chọn vec tơ trọng số ࢃு như sau: ࢃு = H Kết hợp này còn được gọi là kết hợp tỷ lệ cực đại ( MRC : Maximum Ratio Conbining). Các trọng số MRC thực hiện 2 mục đích:  Quay pha tín hiệu thu được tại các anten khác nhau để bù pha của kênh tương ứng và đảm bảo rằng các tín hiệu đồng pha khi cộng với nhau ( kết hợp nhất quán) 27  Đánh trọng số các tín hiệu tỉ lệ với các độ lợi kênh tương ứng, nghĩa là sử dụng trọng số cao cho các tín hiệu thu mạnh hơn. 2.5.2 Phân tập phát Phân tập phát gồm có:  Phân tập dựa trên mã khối không gian thời gian (STBC)  Phân tập phát đường xuống dựa trên SFBC 2.6 Cấu hình anten 2.6.1 Cấu hình anten BTS Hình vẽ cho thấy cấu hình anten khác nhau dùng cho số cáp vô tuyến lên đến 12 trên một BTS. 12 cáp vô tuyến có thể hỗ trợ 4 anten trên một đoạn ô cho một trạm ba đoạn ô và hai anten trên một đoạn ô cho trạm có sáu đoạn ô. Hình 2.10: Cấu hình anten cho tối đa 12 cáp vô tuyến 28 2.6.2 Cấu hình anten UE Ngoài các vấn đề liên quan đến kích thước anten và dung lượng acqui, còn một số yếu tố khác gây phức tạp anten UE. Dưới đây là một số yếu tố đó:  Mức độ phức tạp và vị trí của phần vô tuyến  Tương quan với các anten MIMO khác  Ghép tương hỗ với các anten MIMO, acqui, màn hình  Vị trí và số các anten khác hỗ trợ: WiFi, Bluetooth, GPS, vô tuyến FM và các thiết bị di động khác  Hỗ trợ đa băng ( 0,7; 2,1; 2,6 Ghz) 29 CHƯƠNG 3: MIMO TRONG LTE ADVANCED 3.1 Giới thiệu chương Hiện nay, tại nhiều nước trên thế giới, khi phiên bản đầu tiên của chuẩn LTE đang hoàn thành thì tâm điểm của sự chú ý đang chuyển sang sự tiến hóa tiếp theo của công nghệ này, đó là LTE-Advanced. Một trong những mục tiêu của quá trình tiến hóa này là để đạt tới và thậm chí vượt xa những yêu cầu của IMT-Advanced của ITU-R nhằm cải thiện một cách đáng kể về mặt hiệu năng so với các hệ thống hiện tại bao gồm cả hệ thống LTE phiên bản đầu tiên. Giải pháp đa anten Các công nghệ đa anten MIMO, bao gồm định dạng chùm và ghép kênh theo không gian là các thành phần công nghệ then chốt vốn có của LTE và chắc chắn sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng hơn trong LTE- Advanced. Thiết kế đa anten LTE hiện tại cung cấp lên đến bốn cổng anten với các tín hiệu tham chiếu ô cụ thể tương ứng ở đường xuống, kết hợp với sự tiền mã hóa dựa trên sổ mã. Cấu trúc này cung cấp cả sự ghép theo không gian lên đến bốn lớp, đưa đến tốc độ bit đỉnh là 300 Mbit/s cũng như là định dạng chùm (dựa trên sổ mã). Kết hợp với nhau trên độ rộng băng toàn phần là 100 MHz, sơ đồ ghép không gian LTE -Advanced hiện tại sẽ đạt được tốc độ đỉnh là 1,5 Gbit/s vượt xa so với yêu cầu của LTE-Advanced. Có thể thấy trước rằng hỗ trợ ghép kênh theo không gian trên đường lên sẽ là một phần của LTE-Advanced. Việc tăng số lớp truyền dẫn đường xuống vượt xa con số bốn là có khả năng và có thể được sử 30 dụng như là phần bổ sung đối với sự tăng tốc đỉnh thông qua sự mở rộng băng tần 3.2 Kiến mạng LTE Advanced Phần lõi chính của kiến trúc E-UTRAN là Nút B phát triển (eNodeB), cung cấp giao diện vô tuyến với mặt phẳng người sử dụng và mặt phẳng điều khiển kết cuối hướng đến UE. Giao diện kết nối các eNodeB với nhau được gọi là giao diện X2. Ngoài ra, 3GPP cũng xem xét đến các nút chuyển tiếp (relay) và cách thức chuyển tiếp phức tạp cho việc mở rộng hiệu năng mạng. Mục tiêu của công nghệ mới này là tăng vùng phủ, tốc độ dữ liệu cao hơn và hiệu năng QoS tốt hơn và công bằng hơn đối với các người sử dụng khác nhau. Các thành phần chính của mạng lõi phát triển EPC bao gồm: Thực thể quản lí di động (MME), Cổng phục vụ (S-GW), Cổng mạng dữ liệu gói (PDN-GW). Và các mạng dịch vụ gồm có IP, IMS và các thành phần PCRF, HSS 3.3 Các điểm khác nhau của MIMO trong LTE Advanced so với MIMO trong LTE Khác biệt chủ yếu giữa MIMO trong LTE Advanced và MIMO trong LTE là:  MIMO trong LTE Advanced sử dụng đa anten 8x8 đối với đường xuống, và 4x4 đối với đường lên. Điều này làm tăng hiệu suất sử dụng.  MIMO trong LTE Advanced có thể sự dụng sử dụng độ rộng băng tần lên tới 100 Mhz 31 3.4 MU MIMO trong LTE Advanced Hệ thống LTE-Advanced phải đáp ứng các yêu cầu khác nhau của ITU-R bao gồm cả điểm đỉnh, trung bình, hiệu suất phổ cạnh Cell. Một số tính năng mới đã được giới thiệu trong Rel.10 để đạt được những mục tiêu này. Đầu tiên, để hỗ trợ hoạt động một chiều SU-MIMO cao hơn (lên đến 8x 8 MIMO) và cũng để cải thiện hoạt động MU-MIMO, RSS mới đã được giới thiệu trong đường xuống. Có ba loại khác nhau của RSS - CRS, DM-RS, và CSI (thông tin trạng thái kênh)-RS. CRS được sử dụng để đo CSI và giải điều chế trong Rel. 8 và 9, phương thức truyền dẫn, cũng như để kiểm soát kênh giải mã và các phép đo khác nhau và thủ tục UE. DM- RS, được giới thiệu trong Rel. 9, được mở rộng trong Rel.10 hỗ trợ lên đến 8 bậc truyền trong phương thức truyền dẫn mới. CSI-RS, vừa được giới thiệu trong Rel.10, được sử dụng để đo CSI trong các phương thức truyền dẫn mới. Thứ hai, chuyển mạch linh động giữa SU-MIMO và MU-MIMO được thông qua. Với việc sử dụng DM-RS, eNB có thể linh hoạt chuyển sang chế độ hoạt động MIMO của UE mà không cần phải thông báo các thông tin tiền mã hóa cho UE. Điều này giúp các eNB để kịp thời đáp ứng với các biến đổi trong các kênh và điều kiện hệ thống như các loại hình giao vận và số lượng các UE. Thứ ba, như một nỗ lực để giảm tải thông tin phản hồi, một cấu trúc codebook kép được áp dụng cho cấu hình 8TX, nơi một kiến trúc codebook đại diện cho kênh băng rộng và dài hạn, trong khi các anten khác được thiết kế để đạt được đặc tính kênh tần số có chọn lọc và / hoặc ngắn hạn . 32 3.5 So sánh SU MIMO trong LTE Advanced với SU MIMO trong LTE Cũng giống như phần so sánh MIMO trong LTE Advanced vào LTE, khác nhau cơ bản giữa SU MIMO trong LTE Advanced và SU MIMO trong LTE là:  Trong LTE Advanced sử dụng 8x8 anten đường xuống, và 4x4 anten đường lên. Còn trong LTE Advanced chỉ sử dụng 4 anten đường xuống và 2 anten đường lên  Tốc độ người dùng khi sử dụng SU MIMO trong LTE Advanced có thể lên tới 1.2 Gbps đường xuống, và hàng trăm Gbps đường lên, còn trong LTE tốc độ đường xuống chỉ đạt 326 Mbps, và vài chục Mbps đường lên 3.6Các sơ đồ phát thu phối hợp, CoMP Phát thu đa điểm phối hợp (CoMP: Co-ordinated Multipoint) được coi là một trong các kỹ thuật hứa hẹn nhất để cải thiện các tốc độ số liệu và nhờ vậy tăng thông lương ô trung bình. CoMP bao gồm việc phối hợp phát và thu tín hiệu từ/đến một UE trong một số điểm phân tan theo địa lý. Yếu tố hạn chế hiệu năng chủ yểu khi áp dụng các công nghệ OFDMA và SC-FDMA trong LTE R8 là nhiễu giữa các ô trong khi nhiễu nội ô rất thấp (lý tưởng bằng không). Ý tưởng chủ yêu của CoMP như sau. Khi UE nằm tại vùng biên ô, nó có thể nhận được tín hiệu từ nhiều site và nhiều site có thể thu tín hiệu từ UE này. Nếu ta có thể kết hợp tín hiệu được truyền dẫn từ nhiều site, hiệu năng đường xuống sẽ tăng đáng kể. Việc kết hợp này có thể đơn giản khi 33 chỉ tập trung lên tránh nhiễu hoặc có thể phức tạp hơn khi cùng một số liệu được truyền từ nhiều site. Đối với đường lên, vì có thể thu tín hiệu từ nhiều site, nếu lập biểu từ các site khác nhau, hệ thống có thể lợi dụng thu nhiều site để cải thiện đáng kể hiệu năng đường truyền. Thông tin CoMP có thể được thực hiện nội site hoặc giữa các site như trên hình vẽ Hình 3.1: Mô tả CoMP nội site và giữa các site Một sơ đồ CoMP đang lưu ý là sơ đồ với eNodeB phân bố như trên hình 3.1. Trong sơ đồ này, các đơn vị vô tuyến điều khiển từ xa (RRU: Remote Radio Unit) của một eNodeB được đặt tại các vị trí khác nhau trong không gian, Với sơ đồ này, mặc dù phối hợp CoMP được thực hiện trong một eNodeB, truyền dẫn CoMP thể hiện như CoMP giữa các site. 3.7 Một số kết quả mô phỏng Các bảng 3.1 và 3.2 cho thấy thí dụ về các kết quả đáng giá hiệu suất phổ của LTE-Advanced. Đối với đường xuống, hiệu suất phổ tần được đánh giá với giả thiết là chi phí số ký hiệu điều chế OFDM cho kênh điều khiển L=3. Mỗi giá trị đánh giá là giá trị trung bình của các mẫu đánh giá nhận được từ các hãng khác nhau. 34 Sơ đồ và cấu hình anten Mục tiêu 3GPP (trung bình/biên) Số mẫu Trung bình ô [b/s/Hz/cell], L=3 Biên ô [b/s/Hz] L=3 MU- MIMO 2 x 2 2,4 / 0,07 3 2,69 0,090 JP-CoMP 2 x 2 2,4 / 0,07 2 2,70 0,104 MU- MIMO 4 x 2 2,6 / 0,09 6 3,43 0,118 CS/CB- CoMP 4 x 2 2,6 / 0,09 4 3,34 0,129 JP-CoMP 4 x 2 (C) 2,6 / 0,09 2 3,87 0,162 MU- MIMO 4 x 4 3,7 / 0,12 5 4,69 0,203 CS/CB- CoMP 4 x 4 (C) 3,7 / 0,12 3 4,66 0,205 JP-CoMP 4 x 4 3,7 / 0,12 2 5,19 0,269 Bảng 3.1 Hiệu suất phổ đường xuống (FDD) Sơ đồ và cấu hình anten Mục tiêu 3GPP (trungbình/biên ) Số mẫu Trung bình ô [b/s/Hz/cell ] Biên ô [b/s/Hz Rel-8 SIMO 1.2 / 0.04 6 1.33 0.047 35 1 x 2 (C) CoMP 1 x 2 (C) 1.2 / 0.04 1 1.40 0.051 SU-MIMO 2 x 4 (C) 2.0 / 0.07 6 2.27 0.091 Bảng3.2 Hiệu suất phổ đường lên (FDD) 3.8 Kết luận chương Mặc dù công nghệ 4G LTE đã khiến các mạng di động băng thông rộng 3G đang sử dụng trở nên lỗi thời, nhưng với mạng LTE Advanced vừa được hãng viễn thông lớn tiến hành thử nghiệm trên thế giới, tốc độ truyền tải dữ liệu được đẩy lên chạm mốc 1Gbps, nhanh gấp 10 lần so với tốc độ các mạng 4G LTE hiện tại. Phiên bản hiện tại của công nghệ LTE (mạng 4G) cơ bản là một chiếc cầu nối giữa các công nghệ 3G như HSPA và EV-DO Rev. A đến với các công nghệ 4G IMT-Advanced mà Liên hiệp Viễn thông Quốc tế (ITU) cho biết sẽ hỗ trợ tốc độ trung bình lên đến 100Mbps. Công nghệ 4G LTE-Advanced phát triển trên nền tảng hiện có của công nghệ LTE. Một yếu tố quan trọng để phát triển công nghệ này một cách hoàn thiện đó là công nghệ MIMO trong LTE-Advanced. Việc nghiên cứu công nghệ MIMO giúp cho các hãng viễn thông trên thế giới và các hãng sản xuất thiết bị cầm tay sẽ đạt được thêm nhiều thành công trong việc nâng cao tốc độ truyền dữ liệu, và nâng cao chất lượng dịch vụ phục vụ người dùng. 36 KẾT LUẬN Luận văn này đã trình bày một cách tổng quan về kĩ thuật MIMO trong LTE và LTE advance. Luận văn đã đề cấp đến 3 vấn đề quan trọng trong MIMO sử dụng trọng LTE và LTE-A đó là kĩ thuật ghép kênh không gian, kĩ thuật tạo búp sóng và kĩ thuật phân tập. Luận văn đã làm nổi bật được điểm khác nhau giữa MIMO LTE-A so với LTE. Luận văn đã nghiên cứu một công nghệ quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị cho mạng LTE 4G sẽ được triển khai tại Việt Nam trong tương lai gần, điện thoại thông minh sử dụng công nghệ MIMO LTE-A. Hi vọng trong tương lai không xa, chúng ta có thể phát triển công nghệ LTE-A để đạt được tốc độ tối đa 1,2 Gbps, và công nghệ LTE-A sẽ sớm được triển khai tại Việt Nam. Cuối cùng, đề hoàn thiện được luận văn này, tôi xin trân thành cảm ơn TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng đã nhiệt tình hướng dẫn tôi hoàn thiện luận văn này.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftom_tat_lv_ths_nguyen_cong_doanh_2013__1297.pdf
Luận văn liên quan