Đề tài Các biện pháp nâng cao chất lượng viễn thông trong hệ thống LTE

CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VIỄN THÔNG TRONG HỆ THỐNG LTE *----------NỘI DUNGTăng tốc độ truyền dữ liệu  tăng chất lượng dịch vụ viễn thôngTăng tốc độ truyền dữ liệu ở rìa tế bào (cải thiện throughput) nhằm cung cấp dịch vụ 1 cách đồng đềuGiảm chi phí trên bit, kéo theo sự cải thiện hiệu quả phổSử dụng phổ linh hoạt hơn, cả trong băng mới và các băng đã có trướcĐảm bảo thiết bị UE tiêu thụ công suất hợp lýMột số biện pháp nâng cao chất lượng + giảm độ trễ cả về thiết lập kết nối và truyền dẫnTăng tốc độ truyền dẫn Biện phápMở rộng băng thông truyền phát: Băng thông truyền phát có thể mở rộng lên đến 100MHz, so với 3G (5Mhz) tăng gấp 20 lầnSử dụng kĩ thuật MIMO: 2x2, 4x4, 8x8Sử dụng kĩ thuật điều chế bậc cao 64QAMSử dụng phương pháp ghép sóng mang trực giao OFDM để tăng hiệu quả sử dụng phổ tầnMở rộng băng thông truyền dẫn Ghép 5 sóng mang 20MHz tạo thành băng thông phát 100MHz Kĩ thuật MIMO 2x2Kĩ thuật MIMO 4x4Kĩ thuật MIMO 8x8Điều chế số bậc cao 64QAM1 symbol mang 6 bit dữ liệuĐiều chế OFDM tăng hiệu quả sử dụng phổ tầnTăng tốc độ truyền dữ liệu ở rìa tế bàoSử dụng kĩ thuật RelayƯu điểm của kĩ thuật RelayKĩ thuật Relay nhằm thực hiện một liên kết cố định giữa trạm gốc eNodeB và thiết bị di độngMục đích: - Cải thiện tỉ số tín hiệu SINR nhận được- Tăng cường độ bao phủ và throughput trên các đường biên cellPhân loại các kĩ thuật RelayCác trạm Relay chuyển tiếp tín hiệu vô tuyến có các loại khác nhau tương ứng với từng kĩ thuật RelayRelay layer 1Relay layer 2Relay layer 3Mô hình cho Relay Layer 1Trạm Relay đóng vai trò chỉ là chuyển tiếp gói tin, chức năng tương tự như 1 RepeaterMô hình cho Relay Layer 2Kĩ thuật Relay layer 2 thực hiện thuật toán Decode and Forward (giải mã và chuyển tiếp) tín hiệu vô tuyếnMô hình cho Relay Layer 3Thực hiện giải điều chế và giải mã tín hiệu RF nhận được từ đường Downlink từ các trạm cơ sở, sau đó các tín hiệu đó tiếp tục được xử lí (chẳng hạn như mật mã và ghép nối, phân đoạn dữ liệu)Giảm chi phí trên bit, cải thiện hiệu quả sử dụng phổ Sử dụng điều chế bậc cao 16QAM, 64QAMSử dụng phương pháp điều chế sóng mang trực giao OFDMA trên đường Downlink và SC-FDMA trên đường UplinkKĩ thuật OFDMVấn đề: Một luồng dữ liệu tốc độ cao thường gặp vấn đề chu kì symbol Ts nhỏ hơn rất nhiều so với thời gian trải trễ Td  tạo ra xuyên nhiễu giữa các symbol(ISI) Giải quyết: Trong OFDM, luồng các symbol dữ liệu nối tiếp tốc độ cao sẽ được chuyển đổi sang song song  tăng độ dài của symbol trên mỗi sóng mang con lên một hệ số cỡ M sao cho nó trở lên dài hơn đáng kể độ trải trễ của kênh.Kĩ thuật OFDMQuá trình điều chế OFDM trên kênh truyềnTrong quá trình thực hiện điều chế OFDM thêm CP nhằm tránh nhiễu ISIKhoảng bảo vệ CPCarrier Spacing 15KHz, Tcp = 4.8μsExtended cyclic prefix needed for broadcast/multicast and environments with extreme delay spread, TECP=16.7μsThuật toán trong OFDMAQuá trình thực hiện SC-FDMA trên kênh truyềnOFDMA Vs SC-FDMAOFDMA Vs SC-FDMA Similarities– Block-wise data processing and use of Cyclic Prefix– Divides transmission bandwidthinto smaller sub-carriers– Channel inversion/equalization is done in frequency domain– SC-FDMA is regarded as DFT-Precoded or DFT-Spread OFDMA Difference– Signal structure: In OFDMA each sub-carrier only carries information related to only one data symbol while in SC-FDMA, each sub-carrier contains information of all data symbols.– Equalization: Equalization for OFDMA is done on per-subcarrier basis while for SC-FDMA, equalization is done overthe group of sub-carriers used by transmitter.– PAPR: SC-FDMA presents much lower PAPR than OFDMA does.– Sensitivity to freq offset: yes for OFDMA but tolerable to SC-FDMA.Sử dụng phổ linh hoạtKĩ thuật tích hợp sóng mang CA (Carriers Aggregation)Công nghệ LTE , LTE-A sử dụng các băng thông truyền phát theo chuẩn là 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHzĐể tăng tốc độ truyền dữ liệu, công nghệ LTE-A yêu cầu 1 băng thông truyên phát lên đến 100Mhz, muốn thực hiện được điều này, người ta sử dụng một công nghệ mới đó là tích hợp các sóng mang con.Mô hình tích hợp sóng mangThiết kế đảm bảo UE tiêu thụ công suất hợp lýSử dụng kĩ thuật điều chế đơn sóng mang SC-FDM trên đường Uplink để giảm mức tiêu thụ công suất PAPRNâng cao chất lượng dịch vụ Bằng việc sử dụng các bộ mã hóa kênh có tốc độ thấp, khả năng chống lỗi cao  đảm bảo chất lượng của thông tinViệc giảm độ trễ trên kênhLTE Rel 8Trễ thiết lập kết nối : < 100 msTrễ mặt phẳng người dùng (trễ vô tuyến 2 chiều) : < 10 msLTE Advanced Rel 10 + IMT- AdvancedTrễ thiết lập kết nối : < 50 msTrễ mặt phẳng người dùng (trễ vô tuyến 2 chiều) : < 5 msThích nghi đường truyềnKhác với các mạng thế hệ cũ( 2G,2.5G, 3G) chỉ cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh với tốc độ gần như là không đổiHSPA(3.5G) và LTE 4G thực hiện điều chỉnh tốc độ truyền dữ liệu thông tin (điều chế và tốc độ mã hóa kênh) 1 cách linh động phù hợp với dung lượng kênh vô tuyến hiện hành cho mỗi người dùng Thích nghi đường truyền có quan hệ chặt chẽ tới việc thiết kế các sơ đồ mã hóa kênh FECThích nghi đường truyềnTrên đường xuống, eNodeB thường chọn phương pháp điều chế, loại điều chế và tốc độ mã tùy thuộc vào việc dự báo điều kiện kênh truyền  dựa trên thông tin phản hồi chỉ thị chất lượng kênh (CQI: Channel Quality Indicator) được phát từ thiết bị người dùng UE trên đường lênTrên đường lên, eNodeB đánh giá trực tiếp điều kiện kênh truyền bằng thăm dò kênh  dựa trên tín hiệu thăm dò tham chiếu SRSThích nghi điều chếĐiều chế bậc thấp (vd.BPSK,QPSK) cho phép chịu được mức nhiễu trên đường truyền tốt nhưng cung cấp tốc đô truyền dữ liệu thấp hơnĐiều chế bậc cao (64QAM) cung cấp tốc độ bit cao hơn nhưng dẽ bị lỗi do có độ nhạy cao hơn với nhiễu, tạp âm và các lỗi ước lượng kênh, vì vậy chỉ sử dụng khi SINR là đủ cao Thích nghi mã hóaĐối với một sơ đồ điều chế nhất định,tốc độ mã có thể được chọn tùy thuộc vào điều kiện kênh truyền vô tuyến Một mã có tốc độ thấp hơn có thể được sử dụng trong điều kiện kênh truyền xấuVà sử dụng tốc độ mã hóa cao hơn trong trường hợp của SINR caoSự thích nghi về tốc độ mã được thực hiện bằng phương pháp lược bớt (puncturing) hoặc lặp lại đầu ra của bộ mã chính  xem xét bộ RateMatching trong LTEPhản hồi CQI trong LTETính chu kì và độ phân giải tần số được sử dụng bởi UE để báo cáo CQI và cả 2 đều được điều khiển bởi eNodeB. Trong miền thời gian, cả 2 báo cáo định kì và không định kì được hỗ trợCác kênh PUCCH chỉ sử dụng để báo cáo CQI theo định kì Các kênh PUSCH được dùng để báo cáo CQI không theo định kì  Ngoài ra còn kết hợp với 1 số báo hiệu phản hồi Chỉ số ma trận tiền mã hóa (PMI) và chỉ dẫn hạng (RI)Phản hồi CQI trong LTEPhản hồi CQI định kì và phản hồi CQI không định kìThông tin báo nhận trên kênh PHICHMô hình kênh vật lýMã hóa kênhĐiều chếÁnh xạ lớpTiền mã hóa