- 9 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG. - Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động. - 10 1.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G. - 11 1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G. - 12 1.2.3 Hệ thống thông tin di động 2,5G. - 14 1.2.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G. - 15 1.2.5 Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G. - 17 1.2.6 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G. - Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ năm – 5G. - 20 1.3.1 Các yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động 5G. - 58 2.2 Hệ thống Multiuser–MIMO (MU-MIMO. - 58 2.2.1 Mô hình hệ thống và các giả thiết. - 70 Chương 3 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐƯỜNG LÊN MIMO QUY MÔ LỚN. - 71 3.2 Mô hình hệ thống. - 71 3.2.1 Mô hình hệ thống đường lên. - ML Maximum Likelihood MRC Maximum-Ratio Combining ZF Zero – Forcing MMSE Minimum Mean-Square Error Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 6 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 – Tổng quan hệ thống thông tin di động. - 21 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 7 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1- Lộ trình phá triển của hệ thống thông tin di động. - 10 Hình 1.2- Khối khả năng của hệ thống 5G trong tương lai. - 20 Hình 1.3 - Kiến trúc hệ thống 5G (Nguồn: METIS. - 28 Hình 1.8 - Mạng lõi Nano trong hệ thống 5G. - 38 Hình 1.16 - Các lớp mạng trong hệ thống 5G. - 59 Hình 2.2 – Hệ thống MIMO đa người dùng. - 63 Hình 2.5 – Cấu trúc khe và ước lượng kênh trong hệ thống TDD. - 65 Hình 2.6 – Cấu trúc khe và ước lượng kênh trong hệ thống FDD. - 68 Hình 3.1 – Mô hình hệ thống đường lên MIMO quy mô lớn. - Nhu cầu về các dịch vụ đa phương tiện với lưu lượng dữ liệu lớn, yêu cầu tốc độ cao luôn tạo ra thách thức lớn đỏi hỏi hệ thống thông tin di động cần không ngừng được cải tiến và phát triển. - Nội dung luận văn gồm 3 phần: Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động. - Chương 3: Đánh giá hiệu năng hệ thống đường lên MIMO quy mô lớn. - Em xin chân thành cảm ơn! Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 10 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1. - Đồng thời chương này cũng trình bày tổng quan về mô hình hệ thống, các kỹ thuật và dịch vụ trong hệ thống thông tin di động 5G. - Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động Hệ thống thông tin di động là hệ thống liên lạc thông qua sóng điện từ, tại đó người dùng có thể vừa liên lạc, vừa di chuyển được. - Hình 1.1-Lộ trình phá triển của hệ thống thông tin di động. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 11 Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động được phát triển theo hướng: 1G GSM (2G) GPRS (2.5G) EDGE (2.75G) UMTS (3G) LTE (4G). - 1.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) Hệ thống thông tin di động 1G là mạng điện thoại di động đầu tiên của nhân loại, được khơi mào ở Nhật vào năm 1979. - Hệ thống thông tin di động 1G ứng dụng các công nghệ truyền dẫn tương tự để truyền tín hiệu thoại, sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) và điều chế tần số (FM. - Một số hệ thống thông tin di động 1G điển hình. - Những hạn chế của hệ thống thông tin di động 1G. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 12 - Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau. - 1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) Hệ thống thông tin di động 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số. - Một số hệ thống thông tin di động 2G điển hình. - Các hệ thống GSM phổ biến. - Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Châu Âu và nhiều nước Châu Á. - Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ. - Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2G: Hệ thống thông tin di động 2G ra đời nhằm giải quyết những hạn chế của hệ thống thông tin di động 1G. - Hệ thống thông tin di động 2G co những ưu điểm sau. - Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 2G. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 14 - Tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động 2G là không thống nhất, do đó việc chuyển giao toàn cầu khó thực hiện được. - 1.2.3 Hệ thống thông tin di động 2,5G Hệ thống thông tin di động 2,5G được nâng cấp từ hệ thống thông tin di động 2G. - Sự nâng cấp này đôi khi được coi là sự chuẩn bị để tiến tới hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G. - Đặc điểm của hệ thống thông tin 2,5G. - Một số hệ thống thông tin di động 2,5G điển hình. - IS-95B IS-95B là hệ thống thông tin di động 2,5G được nâng cấp từ IS-95A và triển khai rộng rãi vào năm 1999. - Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2,5G. - Cải thiện các dịch vụ chung như: dịch vụ định vị, tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu. - Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access). - Điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn cầu cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động 3G. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 16 ❖ Một số hệ thống thông tin di động 3G điển hình. - HSDPA thường được biết đến như là hệ thống thông tin di động 3,5G. - 1.2.5 Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G) Công nghệ tiền 4G là bước chuẩn bị để nâng cấp từ công nghệ 3G lên 4G, ở một số nơi, người ta còn gọi đây là mạng 3,9G. - Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 3G. - 1.2.6 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) Vào tháng 3 năm 2008, tổ chức ITU-R đã đưa ra các yêu cầu tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) với tên gọi IMT – Advanced. - Theo IMT – Advanced, hệ thống thông tin di động 4G phải đáp ứng được các yêu cầu sau. - Xây dựng dựa hệ thống mạng IP chuyển mạch gói. - Hiện nay, chỉ có hai hệ thống đáp ứng được các yêu cầu trên và được ITU công nhận là hệ thống thông tin di động 4G, đó là: LTE-Advanced (được phát triển bởi 3GPP) và WirelessMAN-Advanced (được phát triển bởi IEEE). - Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 4G. - Yêu cầu thành phần hệ thống phức tạp. - Theo IMT 2020, hệ thống 5G phải đáp ứng được những tiêu chí sau. - Tốc độ dữ liệu cao hơn hệ thống hiện tại từ 10 đến 100 lần. - Hình 1.2-Khối khả năng của hệ thống 5G trong tương lai. - Để làm được điều này, cần phải có những nền tảng kỹ thuật mới để nâng cấp quá trình xử lý và truyền dữ liệu của hệ thống di động hiện nay. - 1.3.2 Kiến trúc mạng di động 5G Năm 2012, Ủy ban Châu Âu (European Commission) đã chi ra triệu Euro để đầu tư vào nghiên cứu việc triển khai hệ thống thông tin di động 5G vào năm 2020. - Mục tiêu của dự án là xây dựng nền tảng cho một hệ thống thông tin di động và không dây trong tương lai. - METIS đã cung cấp kiến trúc cùng với những công nghệ cần thiết để có thể triển khai hệ thống 5G. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 23 Hình 1.3 - Kiến trúc hệ thống 5G (Nguồn: METIS). - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 24 - Khó nâng cao dung lượng hệ thống: khi đưa thêm nhiều BTS vào hệ thống để gia tăng dung lượng, sự can nhiễu giữa các BTS còn nghiêm trọng hơn trường hợp “tái sử dụng” tần số. - Tuy nhiên, hệ thống BTS trong C-RAN lại khác. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 25 Bằng việc sử dụng Anten thích hợp, một MRN có thể giảm hoặc thậm chí là loại bỏ được suy hao xuyên qua (penetration loss) xe cộ, loại suy hao mà ảnh hưởng tương đối lớn đến quá trình giao tiếp của hệ thống. - Những phương tiện này sẽ cung cấp thêm dung lượng thông tin và mở rộng vùng phủ của hệ thống truyền thông di động. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 29 Hình 1.8 - Mạng lõi Nano trong hệ thống 5G. - Những chiếc điện thoại được sử dụng trong hệ thống 5G lõi Nano đươc gọi là Thiết bị Nano (NE – NanoEquipment). - Để tạo được một nền tảng vững chắc nhằm hỗ trợ cho các yếu tố cần thiết trong mạng lõi Nano, cần xây dựng được hệ thống phần cứng và phần mềm trong cơ sở hạ Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 33 tầng mạng đảm bảo được hiệu suất, có tính linh hoạt và khả năng mở rộng. - Ta có thể sử dụng hệ thống Xử lý tín hiệu số DSP để đám ứng những yêu cầu này. - Giảm độ trễ hệ thống. - Hỗ trợ cho nhiều hệ thống truy cập khác nhau. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 40 - Có khả năng lựa chọn hệ thống truy cập thích hợp dựa trên các dải tiêu chuẩn. - Hình 1.16 - Các lớp mạng trong hệ thống 5G. - Các hệ thống mạng trong hệ thống 5G sẽ sử dụng IPv6 di động MIPv6 (Mobile Internet Protocol Version 6). - Như vậy, vấn đề về cự ly sẽ được giải quyết trong các hệ thống di động tương lai. - Độ lợi hệ thống tăng hơn 10dB. - Có khả năng thích ứng với các hệ thống khác. - Với những ưu điểm này, WAM sẽ là ứng cử viên sáng giá cho công nghệ điều chế trong hệ thống thông tin 5G. - Ghép kênh Hiện nay, hầu hết các hệ thống mạng đều ghép kênh bằng việc sử dụng kỹ thuật OFDM. - Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường. - Cung cấp phổ hiệu quả, phù hợp với nhiều hệ thống. - Đa truy nhập Mục tiêu của một hệ thống thông tin di động là cung cấp các dịch vụ hoàn thiện và linh hoạt đến một số lượng lớn người sử dụng, vì vậy yêu cầu về khả năng đa truy nhập là điều bắt buộc. - Mặc dù có những ưu điểm nổi bật như vây, nhưng để đáp ứng cho hệ thống thông tin di động 5G trong tương lai, những nghiên cứu về việc nâng cấp kỹ thuật MIMO đang được triển khai. - Hệ thống Massive MIMO đã vượt mặt những hệ thống hiện tại bằng việc sử dụng một số lượng cực kỳ lớn (hàng trăm, có thể lên đến hàng ngàn) các Anten dịch vụ. - Trong đó hệ thống MIMO quy mô lớn (Massive MIMO) là một dạng đặc thù của kỹ thuật MIMO, và là ứng cử viên sáng giá cho mạng thông tin di động thế hệ thứ 5. - Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Nguyễn Ngọc Dương – CA170267 Page 60 Hình 2.2 – Hệ thống MIMO đa người dùng. - Dựa vào chế độ song công của hệ thống (TDD hay FDD) mà ta có các kỹ thuật ước lượng kênh rất khác nhau
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt