Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung của đồ án gồm 4 chương:Chương 1: Các kĩ thuật điều chế và đồng bộ tín hiệu cho LTE và WimaxChương 2: Nghiên cứu về Long Term Evolution (LTE)Chương 3: Nghiên cứu về Wimax di độngChương 4: So sánh lớp vật lý của LTE và Wimax
Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Nghiên cứu và so sánh lớp vật lý của LTE-Advanced và WirelessMAN-Advanced SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 1 Giảng viên hướng dẫn : Ths. Phạm Mạnh Hà Sinh viên thực hiện : Trần Đình Hoàng Lớp : D08-VT2 Khóa : 2008-2013 Hệ : Đại học chính quy Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Hà Nội, tháng 12 /2012 SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 2 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu LỜI CẢM ƠN Đồ án - khoá luận tốt nghiệp là bước cuối cùng đánh dấu sự trưởng thành của một sinh viên ở giảng đường Đại học. Để trở thành một cử nhân hay một kỹ sư đóng góp những gì mình đã học được cho sự phát triển của nên kinh tế đất nước. Đồ án này là kết quả của quá trình học tập tại Khoa Viễn thông, Học viện công nghệ bưu chính viễn thông. Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã được sự giúp đỡ, hướng dẫn, hỗ trợ và động viên từ gia đình, từ thầy cô cùng các bạn, nhờ đó em đã hoàn thành được đồ án này, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc và chân thành đến các thầy cô khoa Viễn thông- Học viện công nghệ bưu chính viễn thông đã truyền đạt những kiến thức chuyên ngành quý báu để từ đó em phát triển thêm vốn hiểu biết của mình để hoàn thành đồ án và trong công việc chuyên môn sau này. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành tới thầy Phạm Mạnh Hà, người trực tiếp hướng dẫn em làm đồ án tốt nghiệp. Trong quá trình làm đồ án, thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp em giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình làm đồ án và hoàn thành đồ án đúng định hướng ban đầu. Cuối cùng xin được gửi lới cảm ơn tới tất cả bạn bè, người thân luôn bên cạnh, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và những lúc khó khăn trong cuộc sống. Sinh viên thực hiện Trần Đình Hoàng SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 3 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ - CHO ĐIỂM (Của người hướng dẫn) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Điểm: ……………………………(Bằng chữ: ………………………………… ) Hà Nội , ngày tháng năm 2012 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ - CHO ĐIỂM (Của người phản biện) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Điểm: ……………………………(Bằng chữ: ………………………………… ) Hà Nội , ngày tháng năm 2012 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 5 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu MỤC LỤC MỤC LỤC 6 DANH MỤC HÌNH VẼ 6 DANH MỤC CÁC BẢNG 8 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 9 LỜI NÓI ĐẦU 14 CHƯƠNG 1 15 CÁC KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ ĐỒNG BỘ TÍN HIỆU CHO LTE VÀ WIMAX 15 CHƯƠNG 2 33 NGHIÊN CỨU VỀ LONG TERM EVOLUTION (LTE) 33 CHƯƠNG 3 54 NGHIÊN CỨU VỀ WIMAX DI ĐỘNG 54 CHƯƠNG 4 74 SO SÁNH LỚP VẬT LÝ CỦA LTE VÀ WIMAX 74 KẾT LUẬN 90 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1.Sắp xếp các sóng mang con của tín hiệu OFDM. 16 Hình 1.4.Thời gian và phân bổ tài nguyên tần số cho người sử dụng trong OFDMA 22 Hình 1.5. Sơ đồ khối phát SC-FDMA với chế độ phát nội vùng hoặc ánh xạ truyền phân tán 26 Hình 1.6. Sơ đồ khối của máy phát và thu SC-FDMA. 27 Hình 1.7. Tín hiệu SC-FDMA ở miền tần số và miền thời gian cho LTE, với M = 4 và khoảng cách giữa các sóng mang con ∆ f = 15KHz. 27 Hình 1.8 Hàm tự tương quan của Zadoff-Chu và chuỗi PN 30 Hình 2.1. Cấu trúc khung vô tuyến trong hệ thống LTE với 72 sóng mang con 36 với ∆ f = 15KHz 36 Hình 2.2. Khung phụ đặc biệt chèn trong TDD LTE giữa truyền dẫn downlink và uplink. 38 Hình 2.3. Cấu hình đường lên đường xuống của chu kỳ 5ms và 10ms trong TDD LTE 39 SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Hình 2.4. Sơ đồ khối quy trình phát tín hiệu lớp vật lý LTE. 40 Hình 2.5. cấu trúc PSS và SSS trong TDD và FDD với ánh xạ vật lý 42 trong các yếu tố tài nguyên 42 Hình 2.6. Ánh xạ vật lý PBCH. 44 Hình 2.7. Ánh xạ phân bố dữ liệu người sử dụng tới khe cắm phân phối trong PDSCH. 45 Hình 2.8. Ánh xạ vật lý PDCCH trong các khung con. 46 Hình 2.9. Ánh xạ PCFICH đến các yếu tố tài nguyên vật lý. 47 Hình 2.10.Kênh điều khiển đường lên vật lý ánh xạ tới tài nguyên vật lý 48 Hình 2.11. Cấu trúc chuỗi mở đầu PRACH và ánh xạ vật lý sóng mang con 49 Hình 2.12. Các bước đồng bộ hóa cell ban đầu trong LTE. 50 Hình 2.13. Các bước tìm kiếm cell trong LTE. 51 Hình 2.14. Tthủ tục truy cập ngẫu nhiên miễn phí trong LTE. 53 Hình 3.1. Cấu trúc khung lớp vật lý của IEEE 802.16e. 56 Hình 3.2. Cách sử dụng sóng mang con trong WiMAX di động. 56 Hình 3.3. Đơn vị nguồn tài nguyên logic đường lên và đường xuống trong WiMAX. 57 Hình 3.4. khung vô tuyến TDD và FDD WiMAX di động cho băng thông 10MHz và tỷ lệ DL / UL của 5:03 58 Hình 3.5. Cấu trúc siêu khung trong WiMAX di động. 59 Hình 3.6. Tiêu đề siêu khungsơ cấp và thứ cấp. 60 Hình 3.7. Thế hệ nguồn tài nguyên vật lý đến logic trong WiMAX di động. 62 Hình 3.8. Kênh điều khiển đường lên, đường xuống và ánh xạ vật lý SFH 64 trong WiMAX di động. 64 Hình 3.9.Các ký hiệu và các định dạng khoảng sóng cho khoảng sóng đồng bộ và đồng bộ trong WiMAX. 67 Hình 3.10. Ánh xạ phần mở đầu PA trong miền tần số. 68 Hình 3.11. phần mở đầu PA trong miền thời gian 68 Hình 3.12. Đồng bộ hóa thời gian với phần mở đầu PA trong WIMAX di động 69 Hình 3.13. Phân vùng phần mở đầu SA trong 8 phân đoạn trong WiMAX di động 70 Hình 3.14. Cấu trúc khung phần mở đầu PA và phần mở đầu SA trong WiMAX di động.70 Hình 3.15. Trạng thái người dùng kết nối và sơ đồ hoạt động trong WiMAX di động. 73 Hình 3.16. Entry mạng sơ đồ luồng trong WiMAX di động. 74 Hình 4.1: So sánh số lượng sóng mang con sử dụng trong LTE và WIMAX 78 Hình 4.2. So sánh các yếu tố tài nguyên giữa LTE và WIMAX 78 SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Hình 4.3. Tổng chi phí tĩnh và động trong LTE và WiMAX 80 Hình 4.5. Công suất VoIP TDD trong LTE và WIMAX 81 Hình 4.6. So sánh hiệu suất quang phổ di động của LTE và WiMAX 85 Hình 4.7. So sánh hiệu suất quang phổ cạnh tế bào đường lên cho LTE và WiMAX 85 Hình 4.8. So sánh hiệu suất quang phổ đỉnh cho LTE và WiMAX 86 Hình 4.9. So sánh vùng phủ sóng di động của LTE và WiMAX 88 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1. Các thông số lớp vật lý cho LTE và WiMAX cho các tình huống băng thông khác nhau 76 Bảng 4.2. Tổng chi phí tĩnh và động trong LTE và WiMAX 80 Hình 4.4. So sánh tổng chi phí điều khiển trong LTE và WiMAX 80 Bảng 4.3. Công suất củaVoIP trong LTE, WiMAX và Yêu cầu của ITU 81 Bảng 4.4. Hiệu suất quang phổ di độngTDD và FDD trong LTE và WiMAX 83 Bảng 4.5. Hiệu suất quang phổ cạnh cell cho LTE và WiMAX 84 Bảng 4.6. Hiệu suất quang phổ đỉnh cho LTE và WiMAX 86 Bảng 4.7. Các thông số ngân sách liên kết cho LTE và WiMAX 87 SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Chú giải tiếng anh Chú giải tiếng việt 2G Second Generation Thế hệ thứ 2 3G Third Generation Thế hệ thứ 3 3GPP Third Generation Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ 3 AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledgement Công nhận AGW Access Gateway Cổng truy nhập AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng ARQ Automatic Repeat- Request Yêu cầu phát lại tự động AWGN Additive Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BES Best Effort Service Dịch vụ nỗ lực nhất BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha 2 trạng thái BS Base Station Trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CAZAC Constant Amplitude Zero Auto Correlation Tự tương quan bằng không biên độ không đổi CC Convolutional Code Mã xoắn CDMA Code Division Mutiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CP Cyclic Prefix Tiền tố vòng SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu CPICH Common pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh CTC Convolutional Turbo Code Mã Turbo xoắn DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh riêng DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DFTS - OFDM DFT- Spread OFDM OFDM trải phổ DFT DL DownLink Đường xuống DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DUSP Switching Point from Downlink to Uplink Điểm chuyển mạch từ đường xuống sang đường lên e-UTRA Evolved UTRA Truy cập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển E-UTRAN/ E-RAN Evolved UTRA/RAN Mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển FACH Forward Access Channel Kênh truy cập đường xuống FBSS Fast Base Station Switching Chuyển mạch trạm gốc nhanh FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian FDM Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo tần số FMDA Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 10 [...]... luận về cấu trúc lớp vật lý và quy trình Thảo luận trên lớp vật lý LTE bắt đầu với mô tả lớp vật lý nói chung, các quy trình đường lên, đường xuống và các quy trình truy cập ngẫu nhiên Viện nghiên cứu Điện tử và Kỹ thuật Điện (IEEE) cũng đưa ra mục tiêu công nghệ IEEE 802.16m (WiMAX di động) đủ điều kiện thông số kỹ thuật ITU 4G Trong chương này, sự khác biệt trong lớp vật lý của LTE và WiMAX cũng được... Evolution (LTE) Chương 3: Nghiên cứu về Wimax di động Chương 4: So sánh lớp vật lý của LTE và Wimax Với kiến thức và kinh nghiệm có hạn, việc nghiên cứu và hoàn thành đồ án của em không tránh khỏi có những khiếm khuyết, em rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô và các bạn để đồ án của em hoàn thiện hơn SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 14 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 CHƯƠNG 1 CÁC KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ ĐỒNG... vật lý cho WiMAX và LTE sử dụng tài nguyên vật lý theo nhiều cách khác nhau và đạt được hiệu suất tối ưu theo các tình huống thời gian thực Các kết quả khác nhau và các thông số lớp vật lý được đồ án phân tích để nhận xét về những điểm tương đồng và khác biệt giữa các công nghệ này Nội dung của đồ án gồm 4 chương: Chương 1: Các kĩ thuật điều chế và đồng bộ tín hiệu cho LTE và Wimax Chương 2: Nghiên cứu. .. = 15 KHz và 10,94 KHz cho LTE và WiMAX) Số thứ tự sau khi sửa chữa của các sóng mang con được nhóm lại với nhau tạo thành một khối tài nguyên (12 và 18 sóng mang con trong LTE và WiMAX) RB sau đó được xác định cho số lượng các ký hiệu OFDM trong thời gian (5 - 14 ký hiệu) tùy thuộc vào cấu hình hệ thống Sau đó, RBS được nhóm vào khung 10ms trong trường hợp của LTE và 5ms trong trường hợp của WiMAX... LTE đáp ứng các yêu cầu ITU -Advanced Các cấu trúc chi tiết và quy trình làm việc sẽ được thảo luận trong phần tiếp theo bắt đầu với cấu trúc khung lớp vật lý 2.3 Cấu trúc khung của lớp vật lý Cấu trúc khung lớp vật lý LTE kết hợp linh hoạt để hỗ trợ các tỷ lệ dữ liệu khác nhau và tình huống băng thông khác nhau nhờ thiết kế Băng thông 1.25 MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20 MHz và dải tần số khác nhau, từ... tương ứng để hiểu tốt nhất của các công nghệ này 2.2 Mô tả chung về lớp vật lý của LTE Lớp vật lý LTE đã được phát triển để đáp ứng yêu cầu hệ thống kỹ thuật 4G Thông số kỹ thuật 4G được hoàn thành bởi ITU là IMT -Advanced IMT -Advanced cung cấp 1 tiêu chuẩn toàn cầu cho sự phát triển của các hệ thống 4G cho phép delay thấp, truy cập dữ liệu tốc độ cao, nhắn tin thống nhất, và đa phương tiện không dây... trong LTE và WIMAX SVTH: Trần Đình Hoàng - D08VT2 Trang 28 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 1.6 Tín hiệu đồng bộ sử dụng cho LTE và WiMAX Đồng bộ là bước đầu tiên cho thiết bị của người dùng được thực hiện sau khi cấp nguồn cho khu vực mạng Để cung cấp dịch vụ với số lượng nhiều người dùng đồng thời, lớp vật lý của cả LTE và WiMAX được chia thành các miền thời gian và tần số Để bảo vệ việc truyền và nhận của. .. triển một lớp vật lý thông qua kĩ thuật đa truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) ở đường xuống và đa truy cập phân chia theo tần số đơn sóng mang (SC-FDMA) ở đường lên để cải thiện hiệu quả phổ tần Ngoài ra, LTE sử dụng kỹ thuật đa đầu vào ăng ten đa đầu ra cao cấp (MIMO) để tăng tốc độ dữ liệu bằng cách sử dụng các nguồn tài nguyên vật lý như nhau Những cải tiến trong lớp vật lý giúp LTE đáp... Chương 1 Hình 1.6 Sơ đồ khối của máy phát và thu SC-FDMA Hình 1.7 Tín hiệu SC-FDMA ở miền tần số và miền thời gian cho LTE, với M = 4 và khoảng cách giữa các sóng mang con ∆ f = 15KHz 1.5 Các thông số cho OFDMA và SC-OFDMA TRONG LTE và WiMAX Do thiết kế nên cả LTE và WIMAX đều sử dụng những tham số hơi khác nhau cho OFDMA OFDMA được sử dụng trong truyền dẫn đường trong cả LTE và WiMAX Tuy nhiên ở đường... dụng của mỗi ký hiệu OFDM) Mỗi ký hiệu điều chế Xi ở đầu ra bộ S-P có giá trị phức thể hiện phổ rời rạc của sóng mang con thứ i trong tổng số N sóng mang con của hệ thống b Khối ánh xạ sóng mang con Các sóng mang con được điều chế (X0, X1, X2, , XP-1)khi đi qua khối ánh xạ sóng mang con sẽ được kết hợp với (N-P) sóng mang con rỗng (bằng 0) để tạo nên tập giá trị phức {Xi} ) và đưa lên N đầu vào của . LTE và Wimax Chương 2: Nghiên cứu về Long Term Evolution (LTE) Chương 3: Nghiên cứu về Wimax di động Chương 4: So sánh lớp vật lý của LTE và Wimax Với kiến thức và kinh nghiệm có hạn, việc nghiên. ĐIỀU CHẾ VÀ ĐỒNG BỘ TÍN HIỆU CHO LTE VÀ WIMAX 15 CHƯƠNG 2 33 NGHIÊN CỨU VỀ LONG TERM EVOLUTION (LTE) 33 CHƯƠNG 3 54 NGHIÊN CỨU VỀ WIMAX DI ĐỘNG 54 CHƯƠNG 4 74 SO SÁNH LỚP VẬT LÝ CỦA LTE VÀ WIMAX. LTE và WiMAX 85 Hình 4.8. So sánh hiệu suất quang phổ đỉnh cho LTE và WiMAX 86 Hình 4.9. So sánh vùng phủ sóng di động của LTE và WiMAX 88 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1. Các thông số lớp vật lý cho