Khoa viễn thông 1 ĐỒ Án tốt nghiệP ĐẠi họC


Kỹ thuật đa anten trong LTE



tải về 5.22 Mb.
trang11/11
Chuyển đổi dữ liệu05.12.2017
Kích5.22 Mb.
#3884
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

3.3. Kỹ thuật đa anten trong LTE


Song song với HSPA, 3GPP cũng được đưa ra một công nghệ truy nhập vô tuyến mới gọi là LTE. LTE hướng tới những trường hợp phổ tần phức tạp hơn và có ít giới hạn hơn về tính tương thích. Do đó, sự cải tiến mạng di dộng thế hệ 3 sẽ bao gồm hai con đường song song (HSPA và LTE), cả hai đều có những đặc điểm riêng đáp ứng những cải tiến truy nhập vô tuyến. Hình vẽ dưới đây mô tả về mối quan hệ giữa HSPA và LTE.



Hình 3.8.Quan hệ giữa HSPA và LTE

Ngay từ đầu, LTE hỗ trợ đa anten ở cả trạm gốc và máy đầu cuối di động như một thành phần không thể thiếu. Trong nhiều khía cạnh, việc sử dụng kỹ thuật đa anten rất quan trọng để đạt được hiệu năng LTE. Đa anten có thể được sử dụng trong nhiều cách khác nhau với mục đích khác nhau.

Sơ đồ MIMO đường lên cho LTE khác với sơ đồ đường xuống vì hạn chế về độ phức tạp máy đầu cuối. Với đường lên, MU-MIMO có thể được sử dụng. Nhiều người sử dụng phát tín hiệu trên cùng khối tài nguyên. Nó còn được gọi là SDMA. Sơ đồ này yêu cầu chỉ có một anten phát ở phía UE. Những UE cùng chia sẻ một khối tài nguyên sẽ phải áp dụng các mẫu hoa tiêu trực giao. Trong phần này giới thiệu kỹ thuật đa anten trên đường xuống của LTE.

Hình 3.6 trình bày sơ lược về các bước trong quá trình tạo tín hiệu băng gốc đường xuống LTE bao gồm các bước truyền dẫn MIMO.





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

Đối với đường xuống LTE, số từ mã lớn nhất bằng hai, số anten phát lớn nhất là 4.. Nói cách khác, là trong trường hợp ghép kênh, thì số luồng ghép lớn nhất được quy định là 2.

Việc xử lý kênh bao gồm việc Sắp xếp anten, tức là xử lý các khối ký hiệu điều chế từ hai khối đã mã hóa và sau đó sắp xếp lên các anten phát. Việc sắp xếp anten LTE bao gồm hai bước là Sắp xếp theo lớpTiền mã hóa.

Việc chia thành hai chức năng tách biệt như trên để có thể dễ dàng xác định và biểu diễn các sơ đồ đa anten khác nhau, bao gồm phân tập phát vòng hở, tạo búp sóng và ghép kênh không gian trong một cơ cấu đa anten. Đằng sau những ví dụ về sơ đồ truyền dẫn đa anten là đưa ra việc thực hiện chúng trong cơ cấu đa anten LTE.


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


Sắp xếp theo lớp thực hiện giải điều chế các ký hiệu của mỗi từ mã thành một hoặc nhiều lớp. Do đó, số lớp ít nhất là bằng với số khối phát đi.

Tiền mã hóa thực hiện trích ra một ký hiệu điều chế từ mỗi lớp, xử lý các ký hiệu này, sắp xếp chúng trong miền tần số và đưa ra anten. Như trên hình vẽ, ta thấy tiền mã hóa thực hiện trên vector kích thước , trong đó mỗi vector bao gồm một ký hiệu từ mỗi lớp.

Trong trường hợp mã hóa khối không gian- tần số hai anten, sẽ có một từ mã đơn (tức là không ghép kênh) tương ứng với hai lớp. Sắp xếp theo lớp thực hiện giải điều chế các ký hiệu của từ mã lên hai lớp. Sau đó Tiền mã hóa sẽ áp dụng mã không gian – tần số đối với từng vector





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

3.3.2. Phân tập trễ vòng CDD


Phân tập CDD có thể được sử dụng kết hợp với ghép kênh không gian trong LTE. Các tín hiệu từ các anten sẽ được làm trễ đi. Điều này tạo ra tín hiệu đa dường nhân tạo mà bộ thu nhận được. Do đó, phân tập tần số kênh vô tuyến sẽ được tăng cường. Trong LTE, mạng sẽ lựa chọn các cấu hình CDD khác nhau bao gồm : trễ lớn, trễ nhỏ hoặc zero.

3.3.2. Tạo búp sóng


Trong trường hợp tạo búp sóng, có một từ mã tương ứng với một lớp, tức là tầng Sắp xếp theo lớp sẽ trong suốt.Tầng Tiền mã hóa sẽ áp dụng vector tiền mã hóa kích thước NA cho mỗi ký hiệu xi.



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

3.3.3. Ghép kênh không gian


Ghép kênh không gian cho phép đồng thời phát các luồng dữ liệu khác nhau trên cùng khối tài nguyên. Các luồng này có thể của một người dùng (SU-MIMO) hoặc của nhiều người dùng khác nhau (MU-MIMO). Trong khi SU-MIMO cho phép tăng tốc độ dữ liệu của một người dùng thì MU-MIMO cho phép tăng dung lượng tổng.

Trong trường tổng quát sẽ có hai từ mã, NL lớp và NA anten với . Trong hình vẽ mô tả trường hợp ba lớp NL = 3 và bốn anten NA= 4. Ta thấy là từ mã đầu tiên được sắp xếp vào lớp đầu tiên, trong khi đó, từ mã thứ hai được sắp xếp vào lớp thứ hai và ba. Do đó, số ký hiệu điều chế ở từ mã thứ hai sẽ gấp đôi từ mã thứ nhất để đảm bảo số ký hiệu bằng nhau trên mỗi lớp. Tầng tiền mã hóa sau đó sẽ áp dụng ma trận tiền mã hóa W kích thước NL x NA cho vector ở mỗi lớp.





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

Nhìn chung, ghép kênh không gian LTE thực hiện chủ yếu là tiền mã hóa dựa vào bảng mã (codebook), có nghĩa là đối với một số anten NA và một số lớp NL­, sẽ có một tập các ma trận tiền mã hóa được đưa ra để lựa chọn cho phù hợp. Bảng mã cho trường hợp hai anten phát của LTE được đưa ra trong bảng 3.8.



Chỉ số bảng mã (codebook)

Số lớp

1

2

0





1





2





3



-

4



-

5



-


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

Dựa vào các thông số đo được trên tín hiệu tham chiếu đường xuống ở các anten khác nhau, máy đầu cuối di động quyết định số lớp (hạng) thích hợp và ma trận tiền mã hóa tương ứng. Sau đó, các thông tin này sẽ được báo cáo cho mạng. Mạng sẽ thu nhận các thông tin này nhưng không cần phụ thuộc vào nó khi quyết định lựa chọn hạng và tập ma trận tiền mã hóa sẽ được sử dụng cho truyền dẫn đường xuống thực tế. Mạng thường quyết định chọn một tập hợp các ma trận tiền mã hóa hơn là báo cáo từ máy đầu cuối di động, cho nên mạng cần phải báo hiệu một cách rõ ràng về ma trận tiền mã hóa được sử dụng.

Một phương pháp tương tự được sử dụng với trường hợp tạo búp đa anten đường xuống, dựa trên các thông số đo được từ tín hiệu tham chiếu đường xuống của các anten khác nhau, máy đầu cuối quyết định lựa chọn vector tiền mã hóa (vector tạo búp) thích hợp và báo cáo cho mạng. Mạng sẽ thu nhận các thông tin này nhưng không cần phụ thuộc vào nó khi quyết định lựa chọn vector tiền mã hóa sẽ được sử dụng cho truyền dẫn đường xuống thực tế. Cũng giống như ghép kênh không gian, mạng phải báo hiệu rõ ràng vector tạo búp sử dụng đối với máy đầu cuối.

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


Hình 3.13 là cấu trúc tín hiệu tham chiếu trong trường hợp ghép kênh không gian đường xuống.



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

Trong trường hợp truyền dẫn một luồng, sẽ có nhiều nhất là một khối truyền tải với kích thước động cho mỗi TTI.

Trong trường hợp truyền đa luồng, sẽ có trên hai khối truyền tải có kích thước động cho mỗi TTI, trong đó mỗi khối tương ứng với một từ mã. Mặc dù LTE hỗ trợ ghép kênh không gian với 4 anten, nhưng số từ mã giới hạn chỉ có 2. Trong hình 3.13, khi một tín hiệu tham chiếu được phát đi từ một anten thì các anten khác trong cùng một ô sẽ ở trạng thái không sử dụng (Idle).

3.4. Tổng kết


Như vậy, trong chương cuối đồ án đã trình bày kỹ thuật đa anten MIMO trong HSPA+ và LTE bao gồm sơ đồ và vấn đề về điều khiển, tín hiệu hoa tiêu… Ngoài ra, còn một số vấn đề liên quan nhưng do hạn chế về nhiều mặt nên đồ án không trình bày được như sơ đồ PACR sử dụng trong HSPA+, hay hiệu năng của MIMO-HSPA, MIMO-LTE..

KẾT LUẬN


Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo T.S Nguyễn Phạm Anh Dũng, đồ án đã được hoàn thành và đạt được một số nội dung chính sau:

1. Tìm hiểu về công nghệ mạng truy nhập vô tuyến của 3G+ :HSPA phát hành 7 và LTE về các khía cạnh cơ bản. Trong phần này, đồ án nêu bật các đặc tính cải tiến của HSPA+, các mục tiêu của LTE, tốc độ đường lên đường xuống của các công nghệ này.

2. Nghiên cứu tìm hiểu về kỹ thuật đa anten MIMO: phân tập, tạo búp sóng và ghép kênh không gian. Đồ án tập trung vào các kỹ thuật được ứng dụng nhiều nhất trong hệ thống 3G và phát triển 3G.

3. Các sơ đồ MIMO cơ bản trong HSPA+ và LTE cùng các vấn đề có liên quan: tín hiệu điều khiển, tham chiếu anten..

Hướng nghiên cứu tiếp theo của đồ án là kỹ thuật đa anten trong 3GPP phát hành 8. Với thời lượng và kiến thức còn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp đã không trình bày được hết các vấn đề và không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô giáo và bạn bè để đồ án được hoàn thiện hơn.

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình học tập, tìm hiểu, nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè đã động viên giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Học viện cũng như để hoàn thành đồ án này.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold and Per Beming, 3G evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband, Elsevier, 2007.

2.TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng,Thông tin di động, Giáo trình, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, NXB Bưu điện,2001.

3.TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, WiMax, Giáo trình, Học viện công nghệ Bưu chính viễn thông,2-2008.

4.Ari Hotimen, Olav Tirkkonen, Risto Wichman, Multi Antenna Transceiver for 3G and Beyond, John Wiley &Son,2003.

5. Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS- HSPA evolution and LTE, Wiley, 2007.



6.3GPP TS 25.211, Physical channels and Mapping of Transport channels onto physical channels (FDD),Release 7.


Каталог: file -> downloadfile8
downloadfile8 -> Giáo viên hướng dẫn : gs. Ts. Phan Hữu Tôn
downloadfile8 -> Nguyễn Ngọc Thùy Linh
downloadfile8 -> Khái niệM, phân loạI
downloadfile8 -> Phần mở ĐẦu lý do chọn đề tài
downloadfile8 -> ĐỒ Án tốt nghiệP
downloadfile8 -> Dân số, môi trường và môi trường trong những năm gần đây đã trở thành mối quan tâm của nhiều quốc gia và các tổ chức quốc tế
downloadfile8 -> Báo Cáo Thực Tế Môi Trường
downloadfile8 -> ChẩN ĐOÁn tâm lý Ths. Phạm Thị Xuân Cúc
downloadfile8 -> Câu 1: Phân tích khái niệm, đối tượng nghiên cứu và cơ cấu của xhh?Lấy ví dụ minh họa?
downloadfile8 -> Luận văn Ảnh hưởng của mô hình nuôi xen ghép nước lợ ở các vùng triều khác nhau lên tốc độ tăng trưởng của tôm sú (Penaeus monodon) và sự biến động của một số yếu tố môi trường phầN 1

tải về 5.22 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2022
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương