[FONT="Times New Roman"]MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi

LỜI NÓI ĐẦU x

CHƯƠNG 1 1

TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G+ 1

1.1. Mở đầu 1

1.2. Sự Phát triển của thông tin di động 1

1.3. Tổng quan HSPA+ 4

1.3.1. Khả năng của HSPA+ 5

1.3.2. Đặc tính của HSPA+ 5

1.3.2.1. MIMO 6

1.3.1.2. Điều chế bậc cao HOM 6

1.3.1.3. Kết nối gói liên tục CPC 7

1.4. Tổng quan công nghệ LTE 9

1.4.1. Các mục tiêu yêu cầu của LTE 10

1.4.1.1. Các khả năng của LTE 10

1.4.1.2. Hiệu năng hệ thống 11

1.4.1.3. Các khía cạnh liên quan tới triển khai 13

1.4.1.4. Quản lí tài nguyên vô tuyến 15

1.4.1.5. Các vấn đề về mức độ phức tạp 15

1.5. Tổng kết 16

CHƯƠNG 2 17

TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT ĐA ANTEN 17

2.1. Mở đầu 17

2.2. Cấu hình đa anten 17

2.3. Lợi ích của kỹ thuật đa anten 18

2.4. Mô hình MIMO tổng quát 18

2.5. Kênh SVD MIMO 20

2.5.1. Mô hình kênh SVD MIMO 20

2.5.2. Mô hình hệ thống SVD MIMO tối ưu 24

2.6. Đa anten thu 25

2.6.1. Mô hình kênh phân tập anten thu 25

2.6.2. Sơ đồ kết hợp chọn lọc SC 26

2.6.3. Sơ đồ kết hợp tỷ lệ cực đại MRC 27

2.6.4. Kết hợp loại bỏ nhiễu IRC 29

2.7. Đa anten phát 32

2.7.1. Phân tập phát 33

2.7.1.1. Sơ đồ Alamouti hai anten phát với một anten thu 33

2.7.1.2. Sơ đồ Alamouti hai anten phát và Nr anten thu 37

2.7.1.1. Phân tập trễ 40

2.7.1.2. Phân tập trễ vòng CDD 41

2.7.1.3. Phân tập bằng mã hóa không gian thời gian 42

2.7.1.4. Phân tập dựa trên mã hóa không gian-tần số 43

2.7.2. Tạo búp sóng phía phát 44

2.8. Ghép kênh không gian 47

2.8.1. Nguyên lý cơ bản 47

2.8.2. Ghép kênh dựa trên tiền mã hóa 51

2.8.3. Xử lý bộ thu phi tuyến 53

2.9. Tổng kết 54

CHƯƠNG 3 55

KỸ THUẬT ĐA ANTEN TRONG HSPA+ VÀ LTE 55

3.1. Mở đầu 55

3.2. Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ 55

3.1.1. Truyền dẫn HSDPA-MIMO 56

3.1.2. Điều khiển tốc độ cho HSDPA-MIMO 60

3.1.3. HARQ kết hợp mềm cho HSDPA-MIMO 61

3.1.4. Tín hiệu điều khiển cho HSDPA-MIMO 61

3.1.5. Hỗ trợ kênh điều khiển đường lên MIMO 64

3.1.6. Năng lực UE 69

3.3. Kỹ thuật đa anten trong LTE 71

3.3.1.Phân tập phát sử dụng mã hóa khối không gian- tần số hai anten SFBC 72

3.3.2. Phân tập trễ vòng CDD 73

3.3.2. Tạo búp sóng 73

3.3.3. Ghép kênh không gian 74

3.3.4. Tín hiệu hoa tiêu truyền dẫn đa anten đường xuống 76

3.4. Tổng kết 77

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Sự Phát triển Công nghệ thông tin di động 3

Hình 1.2. Các phát hành của 3GPP 4

Hình 1.3.Hoạt động giảm HS-SCCH 8

Hình 1.4. Chuyển đổi trạng thái trong LTE 11

Hình 1.5. Yêu cầu trễ mặt bằng U trong LTE 11

Hình 1.6. Băng tần hoạt độngcủa LTE 14

Hình 1.7. Trạng thái UE và các quá trình chuyển đổi 16

Hình 1.8. Các trạng thái UE trong UMTS 16

Hình 2.1.Mô hình kênh MIMO với Nt anten phát và Nr anten thu 19

Hình 2.2. Phân chia kênh phađinh phẳng MIMO thành các kênh phađinh phẳng song song tương đương dựa trên SVD 23

Hình 2.3. Mô hình SVD MIMO tối ưu 24

Hình 2.4. Sơ đồ kết hợp chọn lọc 26

Hình 2.5. Kết hợp anten thu tuyến tính 28

Hình 2.6. Kịch bản đường xuống với một nguồn nhiễu trội 30

Hình 2.7. Kịch bản phía thu với một nguồn nhiễu mạnh từ máy đầu cuối di động 31

a) Nhiễu trong ô. B) Nhiễu ngoài ô 31

Hình 2.8. Xử lý tuyến tính không gian/thời gian 2 chiều (2 anten thu) 32

Hình 2.9. Xử lý tuyến tính không gian/ tần số 2 chiều (2 anten thu) 32

Hình 2.10. Sơ đồ Alamouti hai anten phát và một anten thu 34

Hình 2.11.Sơ đồ Alamouti hai anten phát và hai anten thu 37

Hình 2.12. Phân tập trễ 2 anten 41

Hình 2.13. Phân tập trễ vòng 2 anten (CDD) 42

Hình 2.14. Phân tập phát không gian- thời gian WCDMA (STTD) 43

Hình 2.15. Phân tập phát không gian/tần số 2 anten 43

Hình 2.16. Tạo búp song cổ điển với độ tương cao anten cao: 44

a) Cấu hình anten. b) Cấu trúc búp sóng 44

Hình 2.17. Tạo búp sóng dựa trên tiền mã hóa trong trường hợp tương quan anten thấp 45

Hình 2.18.Tiền mã hóa trên mỗi sóng mang con của OFDM (2 anten phát) 47

Hình 2.19. Cấu hình anten 2x2 49

Hình 2.20. Thu tuyến tính/Giải ghép kênh các tính hiệu được ghép không gian 50

Hình 2.21. Ghép kênh không gian dựa trên tiền mã hóa 51

Hình 2.22. Trực giao hóa tín hiệu ghép không gian thông qua tiền mã hóa. 52

Hình 2.23. Truyền dẫn một từ mã (a) và đa từ mã (b) 53

Hình 2.24. Giải ghép kênh/giải mã tín hiệu ghép không gian dựa trên SIC 54

Hình 3.1. Xử lý kênh HS-DSCH trong trường hợp truyền dẫn MIMO 56

Hình 3.2. Sơ đồ D-TxAA 57

Hình 3.3. Mẫu điều chế kênh hoa tiêu chung với A=1+j 59

Hình 3.4. Thông tin kênh HS-DSCH khi hỗ trợ MIMO 61

Hình 3.5.Mã hóa kênh cho kênh HS-DPCCH 64

Hình 3.6.Ví dụ về báo cáo PCI/CQI loại A và B cho UE có cấu hình MIMO 68

Hình 3.7.Tổ hợp PCI/CQI 69

Hình 3.8.Quan hệ giữa HSPA và LTE 71

Hình 3.9. Sơ đồ tổng quát tạo tín hiệu băng gốc đường xuống 72

Hình 3.10.Mã hóa khối không gian-tần số SFBC trong cơ cấu đa anten LTE 73

Hình 3.11.Tạo búp sóng trong trong cơ cấu đa anten LTE 73

Hình 3.12.Ghép kênh không gian trong khung hoạt động đa anten LTE (NL=3, NA=4) 74

Hình 3.13. Tín hiệu hoa tiêu ghép kênh không gian đường xuống 76

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1.Các đặc tính chủ yếu của HSPA+ 5

Bảng 1.2. Tốc độ dữ liệu HSPA+ 6

Bảng 1.3. So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng băng tần giữa LTE trên đường xuống và HSDPA 12

Bảng 1.4. So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng băng tần giữa LTE trên đường lên và HSDPA 12

Bảng 1.5. Yêu cầu gián đoạn cho LTE 15

Bảng 2.1. Mã hóa và chuỗi ký hiệu phát cho sơ đồ phân tập phát hai anten 38

Bảng 2.2 .Định nghĩa các kênh giữa anten phát và anten thu 38

Bảng 2.3. Ký hiệu các tín hiệu thu tại hai anten thu 38

Bảng 3.1. Biên dịch thông tin sơ đồ điều chế và thông tin khối truyền tải từ HS-DSCH 63

Bảng 3.2. Kết hợp các quá trình HARQ cho truyền dẫn đa luồng (12 quá trình HARQ) 63

Bảng 3.3 .Biên dịch HARQ trong hoạt động MIMO 65

Bảng 3.4. Bảng CQI cho UE loại 15 trong trường hợp truyền hai luồng (bản tin loại A) 66

Bảng 3.5. Bảng CQI cho UE loại 16 trong trường hợp truyền hai luồng (bản tin loại A) 67

Bảng 3.6. Bảng ánh xạ trọng số tiền mã hóa sang giá trị PCI 69

Bảng 3.7 .UE phát hành 7 từ 15-18 hỗ trợ MIMO 71

Bảng 3.8. Bảng mã tiền mã hóa cho trường hợp hai anten phát 75

LỜI NÓI ĐẦU

Trong tiến trình Phát triển của Xã hội loài người, sự ra đời của thông tin di động là một bước ngoặt lớn và thông tin di động đã nhanh chóng trở thành một ngành công nghiệp Viễn thông Phát triển, là lĩnh vực tiên phong, điều kiện kiên quyết cũng như cơ hội để mỗi quốc gia, mỗi Dân tộc thu hẹp khoảng cách Phát triển, tránh nguy cơ lạc hậu, tăng cường năng lực cạnh tranh. Cho đến nay, thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ. Thế hệ thứ nhất là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA). Thông tin di động thế hệ hai sử dụng kỹ thuật số với các công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và theo mã (CDMA). Ngày nay, Công nghệ thông tin di động 3G đã được đưa vào Thương mại hóa, nhưng nhu cầu về chất lượng dịch vụ cũng như tốc độ dữ liệu vẫn ngày càng tăng. Do đó, sự Phát triển sau 3G đang được các tổ chức đặc biệt là 3GPP nghiên cứu triển khai. Tiểu biểu cho Công nghệ thông tin di động sau 3G là HSPA phát hành 7 (HSPA+) và LTE. Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng dịch vụ và tốc độ dữ liệu, các công nghệ này đã được bổ sung thêm nhiều đặc tính mới và tiến bộ, một trong số đó là kỹ thuật đa anten MIMO.

Những năm gần đây các hệ thống đa anten MIMO đã trở thành các chủ đề thu hút nhiều tổ chức nghiên cứu trên toàn cầu. Hệ thống MIMO rất có triển vọng trong các hệ thống thông tin di động thế hệ sau bởi lẽ nó không chỉ cho phép đạt được hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn nữa mà còn có tính khả thi về phần cứng cũng như phần mềm do sự tiến bộ của các công nghệ xử lý tín hiệu số DSP và biến đổi tương tự số tốc ADC độ cao.

Với mục đích tìm hiểu sâu về kỹ thuật MIMO và ứng dụng thực tiễn của nó cũng như xu hướng Phát triển của thông tin di động, em đã chọn đề tài “Kỹ thuật đa anten trong Công nghệ thông tin di động 3G+”

Nội dung tìm hiểu của đồ án gồm 3 chương sẽ lần lượt trình bày các vấn đề sau:

Chương 1:Tổng quan về thông tin di động 3G+

Chương 1 của đồ án sẽ giới thiệu một cách khái quát về sự Phát triển của hệ thống thông tin di động đồng thời trình bày những nét cơ bản nhất của hai công nghệ HSPA+ và LTE.

Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten

Trong chương này, đồ án sẽ trình bày một số kỹ thuật đa anten cơ bản nhất cũng như các kỹ thuật đa anten được sử dụng trong hệ thống thông tin di động sau 3G.

Chương 3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE

Chương 3 của đồ án trình bàykỹ thuật đa anten sử dụng trong HSPA+ và LTE và một số các vấn đề liên quan.

Do nhiều mặt còn hạn chế đồng thời trong quá trình tìm hiểu cũng mang nhiều tính chủ quan trong nhìn nhận nên nội dung của đề tài không tránh khỏi những sai sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn đọc để đồ án được hoàn thiện hơn.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng và các thầy cô giáo trong bộ môn Vô tuyến đã tạo điều kiện tốt trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án. Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã dành cho tôi sự quan tâm, giúp đỡ trong thời gian vừa qua và mong muốn tiếp tục nhận được những tình cảm quý báu đó trong cuộc sống và trong công tác