Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống thông tin di động trên thế giới phát triển không ngừng, nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng cao của người dùng. Hệ thống LTEAdvanced có thể coi là hệ thống tiên tiến nhất hiện nay, nó đã được một số nước trên thế giới triển khai xây dựng và thương mại hóa. Với tính tương đồng với các thế hệ trước đặc biệt là thế hệ tiền 4G (LTE), LTEAdvanced đang chiếm ưu thế trong cuộc đua với WirlessMANAdvanced để trở thành công nghệ được ứng dụng rộng rãi cho 4G. LTEAdvanced đã có những cải tiến đáng kể so với thế hệ tiền 4G (LTE) cũng như các thế hệ trước nó, ví dụ như về băng thông cũng như tốc độ dữ liệu. Đồ án này trình bày về một số kĩ thuật nổi bậc được sử dụng trong hệ thống LTEAdvanced. Nội dung đồ án bao gồm 4 chương :Chương 1 : Lịch sử phát triển mạng di động và tổng quan về LTEAdvancedChương này đã giới thiệu về sự ra đời và phát triển của các thế hệ thông tin di động. Khái quát được các đặc điểm nổi bậc của LTEAdvanced.Chương 2 : Kỹ thuật đa truy cập đường xuống và đường lên trong LTEAdvancedTrình bày chi tiết về hai kỹ thuật đa truy cập đường xuống (OFDMA ) và kỹ thuật đa truy cập đường lên (SCFDMA ). Qua đó, chúng ta có thể thấy được các ưu nhược điểm của từng phương pháp. Đây là hai kỹ thuật đã được sử dụng trong gian đoạn tiền 4G với công nghệ LTE.Chương 3 : Kỹ thuật kết tập sóng mang (Carrier Aggregation ) trong LTEAdvancedTrong chương 3 chúng ta sẽ tìm hiểu một kỹ thuật hoàn toàn mới đã được đưa vào ứng dụng trong LTEAdvanced đó là kỹ thuật kết tập sóng mang. Đây là kỹ thuật mang tính đặc trưng nhất trong LTEAdvanced bởi vì nhờ nó mà LTEAdvanced sẽ đạt được những đặc điểm kỹ thuật vượt bậc như băng thông, tốc độ truyền dữ liệu để phù hợp với những yêu cầu của ITU đưa ra cho mạng 4G.Chương 4 : Đánh giá chỉ số PAPR trong hệ thống LTEAdvancedChương này chúng ta sẽ tìm hiểu về chỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PAPR (Peak to Averrage Power Ratio) của hai phương pháp OFDMA và SCFDMA. Bằng mô phỏng matlab, chúng ta đã biết được tại sao LTEAdvanced vẫn tiếp tục sử dụng kỹ thuật SCFDMA cho đa truy cập đường lên.
MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU CÁC TỪ VIẾT TẮT 3G 3rd Generation 3GPP 3rd Generation Partnership Project 4G 4th Generation AWGN Additive white Gaussian Noise B3G Beyond 3rd Generation BER Bit Error Rate BS Base Station CA Carrier Aggregation CC Component Carrier CDMA Code Division Multiple Access CoMP Coordinated Multi Point CP Cyclic Prefix DFT Discrete Fourier Transform DL Down link DSCH Downlink Shared Channel EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution ESNRC Enhanced Signal to Noise Combining ERC FDMA Equal Ratio Combining Frequency Division Multiple Access FDD Frequency Division Duplex FFT Fast Fourier Transform FSTD Frequency Shift Transmit Diversity FRC Fixed Ratio Combining GSM Global System for Mobile communication HSPA High Speed Packet Access IFFT Inverse Fast Fourier Transform IMT International Mobile Telecommunications IMT-A International Mobile Telecommunications Advanced ITU International Telecommunication Union LOS Line Of Sight LSP Large Scale Parameter LTE Long Term Evolution LTE-A Long Term Evolution Advanced MIMO Multiple Input and Multiple Output MM Mobiliti Management MMSE Minimum Mean Square Error MPC Multi Path Component MRC Maximum Ratio Combining NLOS Non Line Of Sight OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access PAPR Peak to Average Power Ratio QAM Quadrature Amplitude Modulation QoS Quality of Service QPSK Quadrature Phase Shift Keying RAN Radio Access Network RF Radio Frequency RN Relay Node RRM Radio Resource Management RX Receiver SCFDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access SCME Spatial Channel Model Extended SER Symbol Error Rate SISO Single Input and Single Output SNR Signal to Noise Ratio SNRC Signal to Noise Ratio Combining TDD Time Division Duplex TDSCDMA Time Division Synchronous Code Division Multiple Access TX Transmitter UE User Equipment UL Up link UMTS VoIP WLAN Universal Mobile Telecommunications System Voice over Internet Protocol Wireless Local Area Network LỜI MỞ ĐẦU Hệ thống thông tin di động giới phát triển không ngừng, nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin ngày cao người dùng Hệ thống LTE-Advanced coi hệ thống tiên tiến nay, số nước giới triển khai xây dựng thương mại hóa Với tính tương đồng với hệ trước đặc biệt hệ tiền 4G (LTE), LTE-Advanced chiếm ưu đua với WirlessMAN-Advanced để trở thành công nghệ ứng dụng rộng rãi cho 4G LTE-Advanced có cải tiến đáng kể so với hệ tiền 4G (LTE) hệ trước nó, ví dụ băng thông tốc độ liệu Đồ án trình bày số kĩ thuật bậc sử dụng hệ thống LTE-Advanced Nội dung đồ án bao gồm chương : Chương : Lịch sử phát triển mạng di động tổng quan LTE-Advanced Chương giới thiệu đời phát triển hệ thông tin di động Khái quát đặc điểm bậc LTE-Advanced Chương : Kỹ thuật đa truy cập đường xuống đường lên LTE-Advanced Trình bày chi tiết hai kỹ thuật đa truy cập đường xuống (OFDMA ) kỹ thuật đa truy cập đường lên (SC-FDMA ) Qua đó, thấy ưu nhược điểm phương pháp Đây hai kỹ thuật sử dụng gian đoạn tiền 4G với công nghệ LTE Chương : Kỹ thuật kết tập sóng mang (Carrier Aggregation ) LTE-Advanced Trong chương tìm hiểu kỹ thuật hoàn toàn đưa vào ứng dụng LTE-Advanced kỹ thuật kết tập sóng mang Đây kỹ thuật mang tính đặc trưng LTEAdvanced nhờ mà LTE-Advanced đạt đặc điểm kỹ thuật vượt bậc băng thông, tốc độ truyền liệu để phù hợp với yêu cầu ITU đưa cho mạng 4G Chương : Đánh giá số PAPR hệ thống LTE-Advanced Chương tìm hiểu số công suất đỉnh công suất trung bình PAPR (Peak to Averrage Power Ratio) hai phương pháp OFDMA SC-FDMA Bằng mô matlab, biết LTE-Advanced tiếp tục sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đa truy cập đường lên Trong trình hoàn thành đồ án này, có nhiều cố gắng nhiều thiếu sót Rất mong quý thầy cô bảo thêm Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Điện tử - Viễn thông, đặc biệt thầy Tăng Tấn Chiến nhiệt tình hướng dẫn để em hoàn thành tốt đồ án CHƯƠNG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG DI ĐỘNG VÀ TỔNG QUAN VỀ LTE-ADVANCED 1.1 Giới thiệu chương Các hệ mạng thông tin di động nối tiếp phát triển công nghệ truyền thông không dây liên tục đổi để đáp ứng nhu cầu tương tác, làm việc, giải trí ngày cao người dùng Nhu cầu tốc độ truyền liệu, khả bảo mật, dung lượng, chất lượng… dịch vụ ngày lớn Vì việc đời hệ thống 2G,3G,4G để đáp ứng nhu cầu Ở chương ta tập trung vào đời phát triển mạng thông tin di động từ 2G lên 4G, đồng thời trình bày tổng quan hệ thống LTE-Advanced 1.2 Sự phát triển mạng thông tin di động từ 2G lên 4G Hình 1.1 Các hệ mạng di động toàn cầu 1.2.1 Mạng thông tin di động 2G Là hệ kết nối thông tin di động mang tính cải cách khác hoàn toàn so với hệ Nó sử dụng tín hiệu kỹ thuật số thay cho tín hiệu analog hệ 1G Mạng 2G mang tới cho người sử dụng di động lợi ích tiến suốt thời gian dài: mã hoá liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nối rộng 1G đặc biệt xuất tin nhắn dạng văn đơn giản – SMS Theo đó, tín hiệu thoại thu nhận đuợc mã hoá thành tín hiệu kỹ thuật số nhiều dạng mã, cho phép nhiều gói mã thoại lưu chuyển băng thông, tiết kiệm thời gian chi phí 1.2.2 Mạng thông tin di động 3G Là hệ truyền thông di động thứ ba, tiên tiến hẳn hệ trước Nó cho phép người dùng di động truyền tải liệu thoại liệu thoại (tải liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, âm thanh, video clips … Nó đặc trưng bới tốc đọ truyền liệu cao, dung lượng lớn, tăng hiệu sử dụng phổ tầng nhiều cải tiến đáng kể khác Công nghệ 3G nhắc đến chuẩn IMT-2000 Tổ chức Viễn thông Thế giới (ITU) Ban đầu 3G dự kiến chuẩn thống giới, thực tế, giới 3G bị chia thành phần riêng biệt : UMTS, CDMA2000, TD-SCDMA WIDEBAND-CDMA - UMTS: dựa công nghệ truy cập vô tuyến W-CDMA, giải pháp nói chung thích hợp với nhà khai thác dịch vụ di động (Mobile network operator) sử dung GSM, tập trung chủ yếu châu Âu phần châu Á (trong có Việt Nam) UMTS tiêu chuẩn hóa tổ chức 3GPP Tốc độ truyền liệu tối đa 1920Kbps thực tế tốc độ 384Kbps - CDMA2000: hệ chuẩn 2G, cung cấp tốc độ liêu từ 144 kbit/s tới Mbit/s - TD-SCDMA: chuẩn biết đến hơn, phát triển riêng Trung Quốc công ty Datang Siemens PHỤ LỤC function paprOFDMA_QAM() dataType = '64QAM'; totalSubcarriers = 1024; numSymbols = 128; Fs = 5e6; Ts = 1/Fs; Nos = 4; Nsub = totalSubcarriers; Fsub = [0:Nsub-1]*Fs/Nsub; numRuns = 1e4; papr = zeros(1,numRuns); for n = 1:numRuns, if dataType == 'Q-PSK' tmp = round(rand(numSymbols,2)); tmp = tmp*2 - 1; data = (tmp(:,1) + j*tmp(:,2))/sqrt(2); elseif dataType == '64QAM' dataSet = [-7+7i -5+7i -3+7i -1+7i 1+7i 3+7i 5+7i 7+7i -7+5i -5+5i -3+5i -1+5i 1+5i 3+5i 5+5i 7+5i -7+3i -5+3i -3+3i -1+3i 1+3i 3+3i 5+3i 7+3i -7+i -5+i -3+i -1+i 1+i 3+i 5+i 7+i -7-i -5-i -3-i -1-i 1-i 3-i 5-i 7-i -7-3i -5-3i -3-3i -1-3i 1-3i 3-3i 5-3i 7-3i -7-5i -5-5i -3-5i -1-5i 1-5i 3-5i 5-5i 7-5i -7-7i -5-7i -3-7i -1-7i 1-7i 3-7i 5-7i 7-7i]; dataSet = dataSet / sqrt(mean(abs(dataSet).^2)); tmp = ceil(rand(numSymbols,1)*64); for k = 1:numSymbols, if tmp(k) == tmp(k) = 1; end data(k) = dataSet(tmp(k)); end data = data.'; end t = [0:Ts/Nos:Nsub*Ts]; y = 0; for k = 1:numSymbols, y= y + data(k)*exp(j*2*pi*Fsub(k)*t); end papr(n) = 10*log10(max(abs(y).^2) / mean(abs(y).^2)); end [N,X] = hist(papr,100); semilogy(X,1-cumsum(N)/max(cumsum(N)),'m','LineWidth',3) save paprOFDMA hold on ; function paprLFDMA_QAM() dataType = '64QAM'; totalSubcarriers = 1024; numSymbols = 128; Q = totalSubcarriers/numSymbols; Q_tilda = 31; subcarrierMapping = 'LFDMA'; pulseShaping = 1; filterType = 'rc'; rolloffFactor = 0.14; Fs = 5e6; Ts = 1/Fs; Nos = 4; if filterType == 'rc' psFilter = rcPulse(Ts, Nos, rolloffFactor); elseif filterType == 'rr' psFilter = rrcPulse(Ts, Nos, rolloffFactor); end numRuns = 1e4; papr = zeros(1,numRuns); for n = 1:numRuns, if dataType == 'Q-PSK' tmp = round(rand(numSymbols,2)); tmp = tmp*2 - 1; data = (tmp(:,1) + j*tmp(:,2))/sqrt(2); elseif dataType == '64QAM' dataSet = [-7+7i -5+7i -3+7i -1+7i 1+7i 3+7i 5+7i 7+7i -7+5i -5+5i -3+5i -1+5i 1+5i 3+5i 5+5i 7+5i -7+3i -5+3i -3+3i -1+3i 1+3i 3+3i 5+3i 7+3i -7+i -5+i -3+i -1+i 1+i 3+i 5+i 7+i -7-i -5-i -3-i -1-i 1-i 3-i 5-i 7-i -7-3i -5-3i -3-3i -1-3i 1-3i 3-3i 5-3i 7-3i -7-5i -5-5i -3-5i -1-5i 1-5i 3-5i 5-5i 7-5i -7-7i -5-7i -3-7i -1-7i 1-7i 3-7i 5-7i 7-7i]; dataSet = dataSet / sqrt(mean(abs(dataSet).^2)); tmp = ceil(rand(numSymbols,1)*64); for k = 1:numSymbols, if tmp(k) == tmp(k) = 1; end data(k) = dataSet(tmp(k)); end data = data.'; end X = fft(data); Y = zeros(totalSubcarriers,1); if subcarrierMapping == 'IFDMA' Y(1:Q:totalSubcarriers) = X; elseif subcarrierMapping == 'LFDMA' Y(1:numSymbols) = X; elseif subcarrierMapping == 'DFDMA' Y(1:Q_tilda:Q_tilda*numSymbols) = X; end y = ifft(Y); if pulseShaping == y_oversampled(1:Nos:Nos*totalSubcarriers) = y; y_result = filter(psFilter, 1, y_oversampled); else y_result = y; end papr(n) = 10*log10(max(abs(y_result).^2) / mean(abs(y_result).^2)); end [N,X] = hist(papr, 100); semilogy(X,1-cumsum(N)/max(cumsum(N)),'b','LineWidth',3) legend ('LFDMA '); save paprSCFDMA hold on ; function paprIFDMA_QAM() dataType = '64QAM'; totalSubcarriers = 1024; numSymbols = 128; Q = totalSubcarriers/numSymbols; Q_tilda = 31; subcarrierMapping = 'IFDMA'; pulseShaping = 1; filterType = 'rc'; rolloffFactor = 0.14; Fs = 5e6; Ts = 1/Fs; Nos = 4; if filterType == 'rc' psFilter = rcPulse(Ts, Nos, rolloffFactor); elseif filterType == 'rr' psFilter = rrcPulse(Ts, Nos, rolloffFactor); end numRuns = 1e4; papr = zeros(1,numRuns); for n = 1:numRuns, if dataType == 'Q-PSK' tmp = round(rand(numSymbols,2)); tmp = tmp*2 - 1; data = (tmp(:,1) + j*tmp(:,2))/sqrt(2); elseif dataType == '64QAM' dataSet = [-7+7i -5+7i -3+7i -1+7i 1+7i 3+7i 5+7i 7+7i -7+5i -5+5i -3+5i -1+5i 1+5i 3+5i 5+5i 7+5i -7+3i -5+3i -3+3i -1+3i 1+3i 3+3i 5+3i 7+3i -7+i -5+i -3+i -1+i 1+i 3+i 5+i 7+i -7-i -5-i -3-i -1-i 1-i 3-i 5-i 7-i -7-3i -5-3i -3-3i -1-3i 1-3i 3-3i 5-3i 7-3i -7-5i -5-5i -3-5i -1-5i 1-5i 3-5i 5-5i 7-5i -7-7i -5-7i -3-7i -1-7i 1-7i 3-7i 5-7i 7-7i]; dataSet = dataSet / sqrt(mean(abs(dataSet).^2)); tmp = ceil(rand(numSymbols,1)*64); for k = 1:numSymbols, if tmp(k) == tmp(k) = 1; end data(k) = dataSet(tmp(k)); end data = data.'; end X = fft(data); Y = zeros(totalSubcarriers,1); if subcarrierMapping == 'IFDMA' Y(1:Q:totalSubcarriers) = X; elseif subcarrierMapping == 'LFDMA' Y(1:numSymbols) = X; elseif subcarrierMapping == 'DFDMA' Y(1:Q_tilda:Q_tilda*numSymbols) = X; end y = ifft(Y); if pulseShaping == y_oversampled(1:Nos:Nos*totalSubcarriers) = y; y_result = filter(psFilter, 1, y_oversampled); else y_result = y; end papr(n) = 10*log10(max(abs(y_result).^2) / mean(abs(y_result).^2)); end [N,X] = hist(papr,100); semilogy(X,1-cumsum(N)/max(cumsum(N)),'r-','LineWidth',3) legend ('IFDMA '); save paprSCFDMA hold on ; function r = rrcPulse(Ts, Nos, alpha) t1 = [-6*Ts:Ts/Nos:-Ts/Nos]; t2 = [Ts/Nos:Ts/Nos:6*Ts]; r1 = (4*alpha/(pi*sqrt(Ts)))*(cos((1+alpha)*pi*t1/Ts)+(Ts./(4*alpha*t1)).*sin((1-alpha)*pi*t1/Ts))./(1(4*alpha*t1/Ts).^2); r2 = (4*alpha/(pi*sqrt(Ts)))*(cos((1+alpha)*pi*t2/Ts)+(Ts./(4*alpha*t2)).*sin((1-alpha)*pi*t2/Ts))./(1(4*alpha*t2/Ts).^2); r = [r1 (4*alpha/(pi*sqrt(Ts))+(1-alpha)/sqrt(Ts)) r2]; function r = rcPulse(Ts, Nos, alpha) t1 = [-8*Ts:Ts/Nos:-Ts/Nos]; t2 = [Ts/Nos:Ts/Nos:8*Ts]; r1 = (sin(pi*t1/Ts)./(pi*t1)).*(cos(pi*alpha*t1/Ts)./(1-(4*alpha*t1/(2*Ts)).^2)); r2 = (sin(pi*t2/Ts)./(pi*t2)).*(cos(pi*alpha*t2/Ts)./(1-(4*alpha*t2/(2*Ts)).^2)); r = [r1 1/Ts r2]; clear all; clc; paprIFDMA_QAM(); paprLFDMA_QAM(); paprOFDMA_QAM(); legend( 'IFDMA', 'LFDMA', 'OFDMA'); xlabel('PAPR0/dB'); ylabel('CCDF P (PAPR>PAPR0)'); grid on; function paprOFDMA_QPSK() dataType = 'Q-PSK'; totalSubcarriers = 1024; numSymbols = 128; Fs = 5e6; Ts = 1/Fs; Nos = 4; Nsub = totalSubcarriers; Fsub = [0:Nsub-1]*Fs/Nsub; numRuns = 1e4; papr = zeros(1,numRuns); for n = 1:numRuns, if dataType == 'Q-PSK' tmp = round(rand(numSymbols,2)); tmp = tmp*2 - 1; data = (tmp(:,1) + j*tmp(:,2))/sqrt(2); elseif dataType == '64QAM' dataSet = [-7+7i -5+7i -3+7i -1+7i 1+7i 3+7i 5+7i 7+7i -7+5i -5+5i -3+5i -1+5i 1+5i 3+5i 5+5i 7+5i -7+3i -5+3i -3+3i -1+3i 1+3i 3+3i 5+3i 7+3i -7+i -5+i -3+i -1+i 1+i 3+i 5+i 7+i -7-i -5-i -3-i -1-i 1-i 3-i 5-i 7-i -7-3i -5-3i -3-3i -1-3i 1-3i 3-3i 5-3i 7-3i -7-5i -5-5i -3-5i -1-5i 1-5i 3-5i 5-5i 7-5i -7-7i -5-7i -3-7i -1-7i 1-7i 3-7i 5-7i 7-7i]; dataSet = dataSet / sqrt(mean(abs(dataSet).^2)); tmp = ceil(rand(numSymbols,1)*64); for k = 1:numSymbols, if tmp(k) == tmp(k) = 1; end data(k) = dataSet(tmp(k)); end data = data.'; end t = [0:Ts/Nos:Nsub*Ts]; y = 0; for k = 1:numSymbols, y= y + data(k)*exp(j*2*pi*Fsub(k)*t); end papr(n) = 10*log10(max(abs(y).^2) / mean(abs(y).^2)); end [N,X] = hist(papr,100); semilogy(X,1-cumsum(N)/max(cumsum(N)),'y','LineWidth',3) legend( 'IFDMA', 'LFDMA', 'OFDMA'); save paprOFDMA hold on ; function paprLFDMA_QPSK() dataType = 'Q-PSK'; totalSubcarriers = 1024; numSymbols = 128; Q = totalSubcarriers/numSymbols; Q_tilda = 31; subcarrierMapping = 'LFDMA'; pulseShaping = 1; filterType = 'rc'; rolloffFactor = 0.14; Fs = 5e6; Ts = 1/Fs; Nos = 4; if filterType == 'rc' psFilter = rcPulse(Ts, Nos, rolloffFactor); elseif filterType == 'rr' psFilter = rrcPulse(Ts, Nos, rolloffFactor); end numRuns = 1e4; papr = zeros(1,numRuns); for n = 1:numRuns, if dataType == 'Q-PSK' tmp = round(rand(numSymbols,2)); tmp = tmp*2 - 1; data = (tmp(:,1) + j*tmp(:,2))/sqrt(2); elseif dataType == '64QAM' dataSet = [-7+7i -5+7i -3+7i -1+7i 1+7i 3+7i 5+7i 7+7i -7+5i -5+5i -3+5i -1+5i 1+5i 3+5i 5+5i 7+5i -7+3i -5+3i -3+3i -1+3i 1+3i 3+3i 5+3i 7+3i -7+i -5+i -3+i -1+i 1+i 3+i 5+i 7+i -7-i -5-i -3-i -1-i 1-i 3-i 5-i 7-i -7-3i -5-3i -3-3i -1-3i 1-3i 3-3i 5-3i 7-3i -7-5i -5-5i -3-5i -1-5i 1-5i 3-5i 5-5i 7-5i -7-7i -5-7i -3-7i -1-7i 1-7i 3-7i 5-7i 7-7i]; dataSet = dataSet / sqrt(mean(abs(dataSet).^2)); tmp = ceil(rand(numSymbols,1)*64); for k = 1:numSymbols, if tmp(k) == tmp(k) = 1; end data(k) = dataSet(tmp(k)); end data = data.'; end X = fft(data); Y = zeros(totalSubcarriers,1); if subcarrierMapping == 'IFDMA' Y(1:Q:totalSubcarriers) = X; elseif subcarrierMapping == 'LFDMA' Y(1:numSymbols) = X; elseif subcarrierMapping == 'DFDMA' Y(1:Q_tilda:Q_tilda*numSymbols) = X; end y = ifft(Y); if pulseShaping == y_oversampled(1:Nos:Nos*totalSubcarriers) = y; y_result = filter(psFilter, 1, y_oversampled); else y_result = y; end papr(n) = 10*log10(max(abs(y_result).^2) / mean(abs(y_result).^2)); end [N,X] = hist(papr, 100); semilogy(X,1-cumsum(N)/max(cumsum(N)),'b','LineWidth',3) legend ('LFDMA '); save paprSCFDMA hold on ; function paprIFDMA_QPSK() dataType = 'Q-PSK'; totalSubcarriers = 1024; numSymbols = 128; Q = totalSubcarriers/numSymbols; Q_tilda = 31; subcarrierMapping = 'IFDMA'; pulseShaping = 1; filterType = 'rc'; rolloffFactor = 0.14; Fs = 5e6; Ts = 1/Fs; Nos = 4; if filterType == 'rc' psFilter = rcPulse(Ts, Nos, rolloffFactor); elseif filterType == 'rr' psFilter = rrcPulse(Ts, Nos, rolloffFactor); end numRuns = 1e4; papr = zeros(1,numRuns); for n = 1:numRuns, if dataType == 'Q-PSK' tmp = round(rand(numSymbols,2)); tmp = tmp*2 - 1; data = (tmp(:,1) + j*tmp(:,2))/sqrt(2); elseif dataType == '64QAM' dataSet = [-7+7i -5+7i -3+7i -1+7i 1+7i 3+7i 5+7i 7+7i -7+5i -5+5i -3+5i -1+5i 1+5i 3+5i 5+5i 7+5i -7+3i -5+3i -3+3i -1+3i 1+3i 3+3i 5+3i 7+3i -7+i -5+i -3+i -1+i 1+i 3+i 5+i 7+i -7-i -5-i -3-i -1-i 1-i 3-i 5-i 7-i -7-3i -5-3i -3-3i -1-3i 1-3i 3-3i 5-3i 7-3i -7-5i -5-5i -3-5i -1-5i 1-5i 3-5i 5-5i 7-5i -7-7i -5-7i -3-7i -1-7i 1-7i 3-7i 5-7i 7-7i]; dataSet = dataSet / sqrt(mean(abs(dataSet).^2)); tmp = ceil(rand(numSymbols,1)*64); for k = 1:numSymbols, if tmp(k) == tmp(k) = 1; end data(k) = dataSet(tmp(k)); end data = data.'; end X = fft(data); Y = zeros(totalSubcarriers,1); if subcarrierMapping == 'IFDMA' Y(1:Q:totalSubcarriers) = X; elseif subcarrierMapping == 'LFDMA' Y(1:numSymbols) = X; elseif subcarrierMapping == 'DFDMA' Y(1:Q_tilda:Q_tilda*numSymbols) = X; end y = ifft(Y); if pulseShaping == y_oversampled(1:Nos:Nos*totalSubcarriers) = y; y_result = filter(psFilter, 1, y_oversampled); else y_result = y; end papr(n) = 10*log10(max(abs(y_result).^2) / mean(abs(y_result).^2)); end [N,X] = hist(papr,100); semilogy(X,1-cumsum(N)/max(cumsum(N)),'r-','LineWidth',3) legend ('IFDMA '); save paprSCFDMA hold on ; clear all; clc; paprIFDMA_QPSK(); paprLFDMA_QPSK(); paprOFDMA_QPSK(); legend( 'IFDMA', 'LFDMA', 'OFDMA'); xlabel('PAPR0/dB'); ylabel('CCDF P (PAPR>PAPR0)'); grid on; NGHIÊN CỨU GIẢM PAPR TRONG HỆ THỐNG LTE-ADVANCED I Giới thiệu Công nghệ LTE-Advanced công nghệ hàng đầu giới Với tiền đề LTE đưa từ năm 2009 để đáp ứng yêu cầu chuẩn mạng di động hệ thứ (4G), 3GGP tiếp tục đưa công nghệ LTE-Advanced với ưu điểm vượt trội so với LTE băng thông tốc độ truyền liệu Và đầu năm 2012 Liên Hiệp Viễn Thông Quốc Tế ITU (International Telecommunication) công nhận LTE-Advanced WirelessMan Advanced trở thành hai công nghệ đạt tiêu chuẩn để phát triển mạng 4G Công nghệ LTE-Advanced đáp ứng yêu cầu mà ITU đề ra, đồng thời tương thích với hệ thống cũ Cụ thể thiết bị LTE dùng LTE-Advanced ngược lại người dùng LTE-Advacned truy cập LTE Một số kỹ thuật áp dụng LTE-Advanced : kỹ thuật đa anten cải tiến, kỹ thuật đa truy cập đường lên SC-FDMA, kỹ thuật đa truy cập đường xuống OFDMA, phối hợp đa điểm, mạng không đồng kỹ thuật kết tập sóng mang Do thời gian có hạn nên đồ án sâu tìm hiểu ba kỹ thuật quan trọng LTE-Advanced : OFDMA, SC-FDMA kỹ thuật lết tập sóng mang CA (Carrier Aggregation) II Nội dung đồ án Nội dung đồ án bao gồm chương : Chương 1: Lịch sử phát triển mạng di động tổng quan LTE- Advanced Thế hệ mạng thông tin di động nối tiếp phát triển công nghệ truyền thông không dây liên tục đổi để đáp ứng nhu cầu tương tác, làm việc, giải trí di động ngày cao người dùng Chương tập trung tìm hiểu đời phát triển hệ di động từ 2G lên 4G, đồng thời đồng thời trình bày tổng quan hệ thống LTE-Advanced LTE-Advanced thực chất bảng nâng cấp LTE nhằm hướng đến thỏa mãn yêu cầu IMT-Advanced Việc nâng cấp thê rõ chỗ công nghệ sử dụng LTE sử dụng LTE-Advanced (OFDMA, SC-FDMA, MIMO,…) Nhưng có số cải tiến để phát huy tối đa hiệu sử dụng MIMO tăng cường sử dụng cấu hình cao (8x8 MIMO), đồng thời LTEAdvanced sử dụng thêm nhiều kĩ thuật để nâng cao đặc tính : kết tập sóng mang, trạm chuyển tiếp, đa anten cải tiến, phối hợp đa điểm, mạng không đồng Chương : Kỹ thuật đa truy cập đường xuống đường lên LTE-Advaced Để hiểu rõ hai kỹ thuật đa truy cập đường xuống (OFDMA) đa truy cập đường lên SCFDMA, chương sâu phân tích đánh giá ưu nhược điểm hai kỹ thuật OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) : đa truy cập phân chia theo tần số trực giao LTE-Advanced sử dụng cho đa truy cập đường xuống SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) : kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số sóng mang đơn Các tín hiệu SC-FDMA có tỉ lệ PAPR tốt OFDMA Đây lý để chọn SC-FDMA cho LTE-Advanced Chương : Kỹ thuật kết tập sóng mang CA (Carrier Aggregation) Kỹ thuật kết tập sóng mang (Carrier Aggregation) đặc trưng bậc cốt lõi LTE-Advanced Vì nhờ kỹ thuật mà LTE-Advanced đạt mức băng thông tối đa lên đến 100MHz, tốc độ đường xuống đỉnh 1Gbps, đường lên 500Mbps Trong chương này, sâu tìm hiểu kỹ thuật này, qua đánh giá ưu nhược điểm Chương : Đánh giá số PAPR hệ thống LTE-Advanced Để khẳng định lại hệ thống LTE-Advanced tiếp tục sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đa truy cập đường lên, chương mô để chứng minh điều Cụ thể ta đánh giá tỉ số công suất đỉnh công suất trung bình PAPR (Peak to Average Power Ratio) phương pháp OFDMA SC-FDMA hệ thống LTE-Advanced Bằng mô matlab với kiểu điều chế QAM QPSK ta kết mô sau: Kết mô phương pháp 64QAM Hình Kết mô với QAM Kết mô phương pháp QPSK Hình Kết mô với QPSK III Kết luận Công nghệ LTE-Advanced công nghệ tiên tiến nay, phát triển dựa công nghệ 3GPP ITU công nhận chuẩn 4G Đồ án trình bày đời phát triển hệ di động, đồng thời sâu tìm hiểu kỹ thuật sử dụng LTE-Advanced Ba kỹ thuật đặc biệt quan tâm đồ án kỹ thuật đa truy cập đường xuống OFDMA, kỹ thuật đa truy cập đường lên SC-FDMA kỹ thuật kết tập sóng mang Đồ án mô số PAPR hệ thống LTE-Advanced, qua khẳng định LTE-Advanced lại tiếp tục sử dụng SC-FDMA cho đa truy cập đường lên LTE-Advanced sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đường lên nhằm giảm PAPR cho đường truyền Quyết định đắn giúp phần cho hệ thống LTE-Advanced đơn giản hơn, đồng thời góp phần tiết kiệm giá thành triển khai [...]... đồng với các thế hệ trước đặc biệt là thế hệ tiền 4G (LTE) , LTE- Advanced đang chiếm ưu thế trong cuộc đua với WirlessMANAdvanced để trở thành công nghệ được ứng dụng rộng rãi cho 4G LTE- Advanced thực chất chỉ là bảng nâng cấp của LTE nhằm hướng đến thỏa mãn các yêu cầu của IMT -Advanced Việc nâng cấp này thê hiện rõ ở chỗ các công nghệ được sử dụng trong LTE cũng được sử dụng trong LTE- Advanced (OFDMA,... ở đường lên LTE 326 Mbps 86 Mbps ≤ 20MHz 16.3 (4x4 MIMO) LTE- Advanced 1 Gbps 500 Mbps ≤ 100MHz 30 (8x8 MIMO) 4.32 (SISO) 15 (4x4 MIMO) 10 ms 4x4 2x4 5 ms 8x8 4x4 Bảng 1.2 Bảng so sánh LTE với LTE- Advanced 1.4 Kết luận chương Ở chương này chúng ta đã sơ lược về lịch sử phát triển của các thế hệ di động Các công nghệ của các thế hệ tương ứng, trong đó công nghệ vượt trội hơn cả chính là LTEAdvanced Chúng... trong khi chính tốc độ dữ liệu bị giới hạn bởi công suất truyền dẫn hơn là băng thông Trong những trường hợp này thì băng thông sẽ được chia cho nhiều thiết bị đầu cuối và chúng truyền một cách song song với nhau Chính vì thế mà đường lên trong LTE- Advanced bao gồm một thành phần đa truy cập trong miền tần số, hệ thống đường lên của LTE- Advanced nhiều khi cũng được coi như hệ thống SC-FDMA Khi mà PAPR. .. vì vậy, ảnh hưởng PAPR trong hệ thống OFDM là rất lớn 2.3 Kỹ thuật đa truy cập cho đường lên 2.3.1 Sơ lược về kỹ thuật SC-FDMA SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) : là kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số sóng mang đơn Các tín hiệu SC-FDMA có tỉ lệ PAPR tốt hơn OFDMA Đây là một trong những lý do chính để chọn SC-FDMA cho LTE- Advanced 2.3.2 Cấu trúc hệ thống SC-FDMA Đây... clips chất lượng cao Và trong tương lai, mạng di động LTE Advance, WiMax (nhánh khác của 4G)… sẽ là những thế hệ tiến bộ hơn nữa, cho phép người dùng truyền tải các dữ liệu HD, xem tivi tốc độ cao, trải nghệm web tiên tiến hơn cũng như mang lại cho người dùng nhiều tiện lợi hơn nữa từ chính chiếc di động của mình 1.3 Tổng quan về LTE- Advanced (Long Term Evolution- Advanced) Hệ thống thông tin di động... động tiền 4G -LTE (3,9G) Hai công nghệ là LTE và WiMax đã được một số nhà mạng trên thế giới triển khai xây dựng họ gọi đó là 4G nhưng thật sự chưa được ITU công nhận nên nó được biết đến như công nghệ 3,9G Các đặc điểm chính của mạng di động tiền 4G dựa trên công nghệ LTE: tốc độ truyền dữ liệu, dải tần co giản được, đảm bảo hiệu suất khi di chuyển, giảm độ trễ ở mặt phẳng người dùng, giảm độ trễ trên... suất phổ trung bình ở đường xuống Hiệu suất phổ trung bình ở đường lên Đáp ứng của LTE- Advanced 1Gbps 500Mbps Lên đến 100MHz 10ms 50ms 30bps/Hz (8x8) 15bps/Hz (4x4) 2.6bps/Hz (4x2) 2.0bps/Hz (2x4) Bảng 1.1 Các thông số chính của LTE- Advanced yêu cầu 1.3.1.2 Kiến trúc mạng của LTE- Advanced Hình 1.2 Kiến trúc mạng của LTE- Advanced - UE: là thiết bị đầu cuối Các chức năng của UE là nền tảng cho các ứng... MIMO trong LTE- Advanced là ghép kênh không gian và phát phân tập.Với cấu hình 8x8 ở đường lên và 4x4 ở đường xuống LTEAdvanced đã đạt được hiệu suất phổ đỉnh như yêu cầu (hiệu suất phổ đường xuống là 30bps/Hz và 15bps/Hz ở đường lên) 1.3.2.4 Kỹ thuật kết tập sóng mang (Carrier Aggregation) Kỹ thuật kết tập sóng mang được LTE- Advanced áp dụng để tăng băng thông và do đó làm tăng tốc độ bit Nhờ đó mà LTE- Advanced. .. dụng nhằm đem lại hiệu quả về chi phí Hệ thống phối hơp có 1 nút nguồn phân phát 1 bản tin đến một số nút chuyển tiếp Các nút này gửi lại tín hiệu đã được xử lý đến nút đích Nút đích kết hợp và sử dụng phân tập tín hiệu thu được từ các nút chuyển tiếp và từ nút nguồn để nhận được tín hiệu thu Hình 1.6 Hệ thống phối hợp có 2 nút chuyển tiếp Lợi ích của hệ thống CoMP trong việc nâng cao chất lượng dịch... thu phát đó + Nâng cao chất lượng thuê bao: sử dụng nhiều tế bào mạng trên 1 thuê bao sẽ tăng khả năng thu nhận và giảm đáng kể việc mất kết nối + Giảm nhiễu: Hệ thống này giúp cải thiện đáng kể về tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm và can nhiễu ở thiết bị đầu cuối 1.3.3 So sánh giữa LTE và LTE- Advanced Đặc tính Tốc độ số liệu đỉnh đường xuống Tốc độ số liệu đỉnh đường lên Băng thông Hiệu suất sử dụng phổ tần(bps/Hz)