ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Tên đề tài:
KỸ THUẬT ĐA ANTEN TRONG THÔNG TIN
DI ĐỘNG 3G+
Nội dung đồ án:
Nội dung của đồ án được chia thành ba phần chính như sau:
9 Tổng quan về thông tin di động 3G+
9 Tổng quan về kỹ thuật đa anten
9 Kỹ thuật đa anten trong HSPA+
và LTE
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 . 52
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 . 70
3.3. Kỹ thuật đa anten trong LTE . 72
3.3.1.Phân tập phát sử dụng mã hóa khối không gian- tần số hai anten SFBC 73
3.3.2. Phân tập trễ vòng CDD . 74
3.3.2. Tạo búp sóng 74
3.3.3. Ghép kênh không gian . 76
3.3.4. Tín hiệu hoa tiêu truyền dẫn đa anten đường xuống . 78
3.4. Tổng kết . 79
KẾT LUẬN . 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . 81
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.
94 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 2194 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Kỹ thuật đa anten trong công nghệ thông tin di động 3G, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
thời trên mỗi anten sẽ không
giống nhau.
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 46
Việc áp dụng các trọng số khác nhau cho các tín hiệu được phát trên các
anten khác nhau có thể được biểu diễn dưới dạng vector giống như áp dụng một
vector tiền mã hóa v cho tín hiệu phát như sau:
.xv.x
v
v
x
x
x
T
N
1
T
N
1
=
⎟⎟
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜⎜
⎝
⎛
=
⎟⎟
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜⎜
⎝
⎛
= MM (2.60)
Giả thiết là tín hiệu được phát đi từ các anten khác nhau chỉ bị tác động bởi
fading phẳng và nhiễu trắng, tức là sẽ không có tán thời kênh vô tuyến, để công
suất tín hiệu thu lớn nhất, các trọng số tiền mã hóa sẽ được lựa chọn theo công
thức:
∑
=
=
T
N
1k
2
kh
*
ih
iv (2.61)
Đây là liên hợp phức chuẩn hóa của hi để đảm bảo công suất phát tổng cố
định. Vì thế vector tiền mã hóa phải :
• Quay pha tín hiệu phát để bù lại pha kênh tức thời và đảm bảo tín hiệu thu
được chỉnh pha.
• Gán công suất cho các anten khác nhau với quy tắc là công suất cao sẽ được
gán anten có điều kiện kênh tốt (độ lợi anten cao)
• Đảm bảo giữ công suất phát tổng không đổi
Sự khác nhau chính giữa tạo búp sóng cổ điển theo hình 2.16 với giả thiết độ
tương quan anten cao và tạo búp theo hình 2.17 với giả thiết độ tương quan anten
thấp là đối với trường hợp thứ hai thì cần nhiều thông tin về kênh hơn, bao gồm
việc ước tính fading tức thời của kênh. Do đó việc cập nhật vector tiền mã hóa
được thực hiện trong thời gian tương đối ngắn để cập nhật lại sự thay đổi fading.
Khi thay đổi các trọng số của bộ tiền mã hóa cũng phải tính đến fading tức thời bao
gồm độ lợi kênh tức thời, tạp búp nhanh như hình 2.17 cũng đưa ra phân tập.
Ngoài ra, ít nhất trong trường hợp truyền dẫn dựa trên FDD, với truyền dẫn
đường lên và đường xuống thực hiện trong băng tần khác nhau, fading vì thế mà sẽ
không tương quan giữa đường lên và đường xuống. Do đó, chỉ máy đầu cuối di
động mới xác định fading đường xuống. Máy đầu cuối sẽ báo cáo về ước tính kênh
đường xuống cho trạm gốc bằng tín hiệu đường lên. Máy đầu cuối lựa chọn vector
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 47
tiền mã hóa thích hợp từ một tập hợp hữu hạn các vector tiền mã hóa được gọi là
codebook, và báo cáo về trạm gốc.
Mặt khác, trong trường hợp TDD, với truyền dẫn đường lên và đường xuống
thực hiện trong cùng băng tần nhưng tại các khe thời gian khác nhau, giữa đường
lên và đường xuống sẽ có tương quan fading cao. Trong trường hợp này, trạm gốc
có thể xác định fading đường xuống tức thời (ít nhất là về mặt lý thuyết) từ các
phép đo trên đường lên mà không cần hồi tiếp. Tuy nhiên phải giả thiết máy đầu
cuối phát liên tục trên đường lên.
Hình 2.18.Tiền mã hóa trên mỗi sóng mang con của OFDM (2 anten phát)
2.8. Ghép kênh không gian
Việc sử dụng nhiều anten ở cả phía thu và phía phát được coi như là một
cách để cải thiện tỷ số tín hiệu trên tạp âm/nhiễu và phân tập chống lại fading so
với việc chỉ sử dụng nhiều anten ở phía phát hoặc phía thu. Đó có thể được gọi là
ghép kênh không gian, cho phép tận dụng hiệu quả hơn tỷ số tín hiệu trên tạp
âm/nhiễu và tốc độ dữ liệu tăng lên đáng kể qua giao diện vô tuyến.
2.8.1. Nguyên lý cơ bản
Từ các phần trước có thể thấy rõ là kỹ thuật đa anten ở phía thu và phía phát
giúp cải thiện tỷ số tín hiệu trên tạp âm phía thu tương ứng với số lượng anten bằng
cách áp dụng kỹ thuật tạo búp sóng ở phát và thu.Trong trường hợp tổng quát với
Nt an ten phát và Nr anten thu, tỷ số tín hiệu trên tạp âm có thể tăng lên tương ứng
với Nt xNr , và cho phép tăng tốc độ dữ liệu với giả thiết băng thông
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 48
không giới hạn. Tuy nhiên, nếu trong trường hợp băng thông bị giới hạn trong dải
hoạt động thì tốc độ dữ liệu sẽ bão hòa khi băng thông không thể tăng được nữa.
Để hiểu về bão hòa tốc độ dữ liệu, xem xét biểu thức cơ bản về dung lượng
kênh chuẩn hóa sau đây:
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
+=
N
S12logBW
C (2.62)
Bằng phương pháp tạo búp, tỷ số S/N có thể tăng tương ứng với Nt x Nr..
Nhìn chung, xx ≈+ )1(log2 khi x nhỏ. Tức là với S/N thấp, dung lượng kênh sẽ
tăng theo tỷ số S/N. Với x lớn, )(log)1(log 22 xx =+ , tức là với S/N lớn thì dung
lượng kênh sẽ tăng theo hàm logarithm của S/N.
Tuy nhiên, trong trường hợp nhiều anten phát và anten thu ở một điều kiện
cụ thể, ta có thể tạo ra NL= min (Nt, NR) kênh song song (công suất tín hiệu được
chia ra cho mỗi kênh) với tỷ số tín hiệu trên tạp âm giảm xuống NL lần. Dung
lượng mỗi kênh được tính như sau:
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+=
N
S
N
N1log
BW
C
L
R
2 (2.63)
Khi đó, dung lượng tổng đối với mỗi cấu hình đa anten được xác định như
sau:
{ } { } ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+=
N
S.
N,Nmin
N1.logN,Nmin
N
S
N
N1.logN
BW
C
RT
R
2RT
L
R
2L (2.64)
1,1h
1,2h
2,1h
2,2h
1η
2η
1x 1y
2y2x
Hình 2.19. Cấu hình anten 2x2
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 49
Do đó, trong những điều kiện cụ thể nào đó, dung lượng kênh có thể tăng
tuyến tính với số lượng anten, tránh khỏi bị bão hòa tốc độ dữ liệu. Đó được gọi là
ghép kênh không gian. Thuật ngữ xử lý anten MIMO thường hay được sử dụng
mặc dù thuật ngữ này dùng chung cho tất cả trường hợp đa anten phát và thu, bao
gồm cả phân tập phát và thu.
Để hiểu được nguyên lý cơ bản mà các kênh song song được tạo ra, ta xem
xét cấu hình 2x2 anten bao gồm 2 anten phát và 2 anten thu và giả thiết là tín hiệu
được phát chỉ bị ảnh hưởng bởi fading phẳng và nhiễu trắng, tức là không có tán
thời kênh vô tuyến.
Dựa trên hình 2.19, tín hiệu thu có thể được biểu diễn như sau:
ηxH.
η
η
x
x
.
hh
hh
y
y
y
2
1
2
1
2,22,1
1,2
2
1 1,1 +=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
= (2.65)
Trong đó H là ma trận kênh 2x2. Giả thiết không có tạp âm và ma trận H khả
đảo, vector x và tín hiệu x1 và x2 có thể được phục hồi hoàn toàn ở phía thu mà
không có nhiễu giữa các tín hiệu bằng cách nhân vector thu y với ma trận W= H-1
η.H
x
x
yW.
xˆ
xˆ 1
2
1
2
1 −+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
==⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
(2.66)
Biểu thức này được minh họa trong hình 2.20
1x
2x
x
1η
2η
1y
2y
1xˆ
2xˆ
y
Hình 2.20. Thu tuyến tính/Giải ghép kênh các tính hiệu được ghép không gian
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 50
Mặc dù vector x có thể được phục hồi hoàn toàn trong trường hợp không có
tạp âm, miễn là ma trận H khả đảo, (2.66) cũng chỉ ra rằng các đặc tính của H cũng
quyết định phạm vi nào mà việc giải điều chế hai tín hiệu sẽ làm tăng mức tạp âm.
Để hiểu về ma trận H thì ta cũng phải hiểu rằng tín hiệu phát đi từ hai anten
phát sẽ gây nhiễu cho nhau. Hai anten thu có thể được sử dụng để thực hiện sơ đồ
IRC, bản chất là để triệt nhiễu của tín hiệu từ anten thứ nhất lên anten thứ hai và
ngược lại. Các hàng của ma trận W thực hiện chức năng này.
Trong trường hợp tổng quát, cấu hình đa anten sẽ bao gồm NT anten phát và
NR anten thu. Số lượng tín hiệu song song có thể được ghép kênh không gian sẽ lớn
hơn NL=min (NT, NR). Có thể hiểu được bằng trực giác là:
Hiển nhiên sẽ không thể có nhiều hơn NT tín hiệu được có thể được phát đi
từ NT anten phát, tức là số lượng tín hiệu được ghép kênh lớn nhất là NT.
Với NR anten thu, số lượng tín hiệu nhiễu có thể bị triệt tiêu lớn nhất là NR-
1, tức là số lượng tín hiệu được được ghép lớn nhất là NR.
LN TN
1x
2x
TN
x
2a
1a
LN
a
Hình 2.21. Ghép kênh không gian dựa trên tiền mã hóa
Tuy nhiên, số lượng các tín hiệu được ghép không gian hay còn gọi là bậc
ghép kênh không gian, sẽ nhỏ hơn NL trong những trường hợp sau đây :
Trong điều kiên kênh xấu (tỷ số tín hiệu/ tạp âm thấp) thì ghép kênh không
gian không có lợi vì dung lượng kênh là một hàm tuyến tính với tỷ số tín hiệu/ tạp
âm. Trong trường hợp này, sử dụng đa anten phát và thu cho tạo búp sóng để cải
thiện tỷ số tín hiệu/ tạp âm hơn là ghép kênh.
Trong nhiều trường hợp, bậc ghép không gian được xác định dựa trên các
thuộc tính của ma trận kênh kích thước NR xNT. Những anten thừa sẽ được sử dụng
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 51
để tạo búp sóng. Sự kết hợp giữa tạo búp sóng và ghép kênh không gian có thể đạt
được ghép kênh dựa trên tiền mã hóa.
2.8.2. Ghép kênh dựa trên tiền mã hóa
Tiền mã hóa tuyến tính trong ghép kênh không gian tức là xử lý tuyến tính
bằng ma trận tiền mã hóa kích thước NT x NL được áp dụng ở phía phát như được
minh họa trong hình 2.21 trong trường hợp tổng quát NL bằng hoặc nhỏ hơn NT, tức
là NL tín hiệu được ghép kênh và được phát đi bởi NT anten.
Chú ý là ghép kênh không gian dựa trên tiền mã hóa có thể được coi là tổng
quát cho tạo búp dựa trên tiền mã hóa với vector tiền mã hóa có kích thước NT x 1
thay cho NT x NL.
Tiền mã hóa trong hình 2.21 có thể vì hai mục đích sau:
Trong trường hợp số tín hiệu ghép không gian bằng số anten phát (NL = NT),
tiền mã hóa được sử dụng để “trực giao” các luồng song song, cho phép tăng cường
cách ly tín hiệu ở phía thu.
RNTN LN
11,λ
2,2λ
LLλ ,
LN
Hình 2.22. Trực giao hóa tín hiệu ghép không gian thông qua tiền mã hóa. i,iλ
là giá trị eigen thứ i của ma trận HHH
Trong trường hợp số tín hiệu ghép nhỏ hơn số anten phát NL < NT, tiền mã
hóa được sử dụng để sắp xếp NL tín hiệu ghép kênh lên NT anten phát bao gồm cả
ghép kênh không gian và tạo búp sóng.
Để xác nhận rằng tiền mã hóa có thể tăng cường cách ly các tín hiệu ghép
kênh, ta biểu diễn ma trận kênh H dưới dạng SVD
H.VW.H ∑= (2.67)
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 52
Trong đó, từng cột của V và W tạo nên một tập trực giao và là một ma trận
NL x NL với các giá trị đặc trưng NL của HHH là phần tử trên đường chéo. Bằng
cách áp dụng ma trận V là ma trận tiền mã hóa ở phía phát và ma trận WH ở phía
thu. Nếu ma trận kênh tương ứng WH'= là ma trận đường chéo thì sẽ không có
nhiễu giữa các tín hiệu ghép kênh ở phía thu. Đồng thời, nếu cả V và W có các cột
trực giao, công suất phát cũng như mức độ nhiễu bộ giải điều chế (giả thiết là nhiễu
trắng) được thay đổi.
Nói một cách rõ ràng hơn, trong trường hợp tiền mã hóa, mỗi tín hiệu thu sẽ
có mức chất lượng nào đó, phụ thuộc vào giá trị đặc trưng của ma trận kênh. Điều
này chỉ ra lợi ích tiềm tàng của việc áp dụng sự tương thích kết nối động trong
miền không gian, tức là lựa chọn tương ứng tỷ lệ mã hóa hoặc sơ đồ điều chế cho
mỗi tín hiệu được truyền đi.
Trong thực tế, ma trận tiền mã hóa không bao giờ tương ứng với ma trận
kênh một cách hoàn hảo, vì luôn có nhiễu giữa các tín hiệu ghép không gian. Nhiễu
này có thể được xử lý bằng cách thêm vào bộ thu chức năng xử lý tuyến tính hoặc
phi tuyến..
Hình 2.23. Truyền dẫn một từ mã (a) và đa từ mã (b)
Để xác định ma trận tiền mã hóa V, cần phải biết về ma trận kênh H. Tương
tự như tạo búp sóng dựa trên bộ tiền mã hóa, cách tiếp cận chung là ước tính kênh
ở phía thu và quyết định ma trận tiền mã hóa phù hợp từ một tập các ma trận tiền
mã hóa khả dụng (codebook). Phía thu sau đó sẽ phản hồi lại thông tin về ma trận
tiền mã hóa đã lựa chọn ở phía phát.
2.8.3. Xử lý bộ thu phi tuyến
Phần trước đã mô tả về cách sử dụng việc xử lý tuyến tính để phục hồi tín
hiệu ghép kênh không gian. Tuy nhiên, để tăng hiệu suất giải điều chế thì có thể áp
dụng xử lý bộ thu phi tuyến.
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 53
Để tối ưu bộ thu có thể sử dụng thuật toán tách sóng ML (Khả năng giống
nhất). Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp thì thuật toán này khá phức tạp. Do vậy,
một số phương án được đề xuất để giảm thiểu độ phức tạp.
Một phương pháp phi tuyến khác cho giải điều chế tín hiệu ghép kênh không
gian là sử dụng SIC (Triệt nhiễu thành công). SIC yêu cầu các tín hiệu đưa vào phải
được mã hóa riêng biệt trước khi ghép kênh không gian. Do vậy thường được gọi là
truyền dẫn đa từ mã. Ngược lại với truyền dẫn đa từ mã là truyền dẫn một từ mã,
trong đó các tín hiệu ghép kênh được mã hóa cùng nhau.Nó có thể được hiểu một
cách tổng quan là dữ liệu xuất phát từ một nguồn nhưng sau đó sẽ được giải ghép
kênh thành các tín hiệu khác nhau để có thể ghép không gian trước khi mã hóa
kênh.
Như trong hình 2.24 đã chỉ ra, với SIC, trước tiên máy thu sẽ giải điều chế
và giải mã từng tín hiệu ghép không gian thứ nhất. Dữ liệu sau khi được giải mã
chính xác sẽ được mã hóa lại và loại trừ dần trong tín hiệu thu. Do đó, tín hiệu ghép
thứ hai có thể được giải điều chế và giải mã mà không bị nhiễu từ tín hiệu thứ nhất
(ít nhất là trong trường hợp lý tưởng). Sau đó dữ liệu được giải mã chính xác của
tín hiệu thứ hai sẽ được mã hóa lại và trừ dần trong tín hiệu thu trước khi giải mã
tín hiệu thứ ba. Các bước cứ thế được tiếp tục thực hiện cho đến khi tất cả các tín
hiệu được giải điều chế và giải mã.
c
c
1y
2y
rN
y
Hình 2.24. Giải ghép kênh/giải mã tín hiệu ghép không gian dựa trên SIC
Rõ ràng là với SIC, tín hiệu đầu tiên được giải mã sẽ ở mức nhiễu cao hơn so
với các tín hiệu được giải mã sau này. Như vậy, để thực hiện một cách chính xác
Đồ án tốt nghiệp Chương 2:Tổng quan về kỹ thuật đa anten
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 54
hơn thì tín hiệu được giải mã trước phải mạnh hơn những tín hiệu sau. Với giả thiết
truyền dẫn đa từ mã như hình 2.23b, điều này có thể thực hiện được bằng cách áp
dụng các sơ đồ điều chế và tỷ lệ mã hóa khác nhau đối với các tín hiệu khác nhau.
Sơ đồ điều chế bậc thấp, tỷ lệ mã hóa thấp tức là tốc độ dữ liệu thấp sẽ được áp
dụng cho tín hiệu được giải mã trước. Kỹ thuật này thường được gọi là Điều khiển
tỷ lệ trên anten PARC.
2.9. Tổng kết
Trong chương 2, đồ án đã trình bày những kỹ thuật đa anten kinh điển nhất
được sử dụng trong hệ thống thông tin vô tuyến nói chung và trong các hệ thống
thông tin di động 3G+ (HSPA+ và LTE ) nói riêng. Các sơ đồ MIMO được thiết kế
để khai thác tài nguyên nào đó trong môi trường truyền vô tuyến, tốc độ dữ liệu
được nâng cao bằng cách truyền nhiều luồng dữ liệu song song. Do đó nhìn chung
kỹ thuật đa anten được ứng dụng trong 3G+ với mục đích lớn nhất là tăng tốc độ dữ
liệu, nâng cao hiệu suất sử dụng đường truyền vô tuyến. Cụ thể kỹ thuật đa anten
trong HSPA+ và LTE sẽ dược trình bày trong chương 3.
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 55
CHƯƠNG 3
KỸ THUẬT ĐA ANTEN TRONG HSPA+ VÀ LTE
3.1. Mở đầu
3GPP phát hành 7 đưa ra một số đặc tính mới. MIMO là một trong những
đặc tính mới và quan trọng của HSPA phát hành 7, được đưa ra để làm tăng tốc độ
dữ liệu đỉnh thông qua truyền dẫn đa luồng. Nói một cách tổng quan nhất thì
MIMO là sử dụng nhiều anten ở phía phát và phía thu, có thể được sử dụng để phân
tập và từ đó tăng tỷ số sóng mang/nhiễu. Tuy nhiên, nhìn chung thuật ngữ này dùng
cho trường hợp truyền dẫn đa lớp hoặc đa luồng, nó như một phương tiện để làm
tăng tốc độ dữ liệu trong một kênh. Do đó, MIMO hoặc ghép kênh không gian
được coi là một phương tiện để cải thiện thông lượng người dùng đầu cuối. Đương
nhiên, khi thông lượng người dùng đầu cuối tăng thì sẽ làm tăng thông lượng của
hệ thống. Như đã trình bày trong chương trước, các sơ đồ MIMO được thiết kế để
khai thác tài nguyên nào đó trong môi trường truyền vô tuyến, tốc độ dữ liệu được
nâng cao bằng cách truyền nhiều luồng dữ liệu song song. Tuy nhiên, để đạt được
tốc độ dữ liệu cao thì phải thỏa mãn một tỷ số sóng mang trên nhiễu tương ứng ở
phía thu. Do vậy, ghép kênh không gian thường được ứng dụng trong những ô nhỏ
hoặc gần trạm gốc, bởi vì ở những vị trí này tỷ số sóng mang trên nhiễu thường
cao. Còn ở những vị trí mà tỷ số sóng mang trên nhiễu thấp, UE-MIMO sẽ được sử
dụng để phân tập thu trong truyền dẫn đơn luồng.
3.2. Kỹ thuật đa anten trong HSPA+
Quá trình tích hợp công nghệ MIMO trong HSPA+ phải mất một thời gian
khá lâu. Có rất nhiều phương án được đánh giá và thực hiện. Kết quả cuối cùng là
quyết định mở rộng sơ đồ phân tập phát vòng kín của phát hành 99 WCDMA bao
gồm cả ghép kênh không gian. Phương pháp này được gọi là D-TxAA (Double
Transmit Antenna Array) . Nó chỉ áp dụng được cho kênh chia sẻ đường xuống tốc
độ cao HS- DSCH.
Truyền dẫn trên hai luồng trở lên được hỗ trợ bởi HSDPA-MIMO. HSDPA-
MIMO là một sơ đồ nhiều từ mã và cho phép máy thu triệt nhiễu thành công ở phía
thiết bị người dùng .Mỗi luồng sẽ được xử lý tầng vật lý giống nhau : mã hóa, trải
phổ và điều chế giống như trong trường hợp HSDPA một lớp tương ứng. Sau khi
mã hóa, trải phổ và điều chế, tiền mã hóa tuyến tính sẽ được thực hiện trước khi sắp
xếp tới 2 anten phát. Tiền mã hóa mang lại nhiều lợi ích không chỉ với truyền đa
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 56
luồng mà ngay cả với truyền dẫn một luồng khi sử dụng phân tập phát. Do vậy, tiền
mã hóa trong truyền dẫn đơn luồng cũng giống như phân tập phát chế độ vòng kín
(sự khác nhau chủ yếu ở báo hiệu và tốc độ cập nhật). Về cơ bản, có thể coi đây là
một kiểu tạo búp đơn giản. Ngoài ra, tiền mã hóa còn được sử dụng để làm cho hai
luồng tín hiệu gần như trực giao tại phía thu. Nó sẽ làm giảm nhiễu giữa hai luồng
tin hiệu cũng như làm giảm việc xử lý tín hiệu số ở phía thu.
3.1.1. Truyền dẫn HSDPA-MIMO
Hình 3.1. Xử lý kênh HS-DSCH trong trường hợp truyền dẫn MIMO
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 57
Để hỗ trợ truyền dẫn hai luồng, kênh HS-DSCH được thay đổi phù hợp để
truyền hai khối dữ liệu trên một TTI. Mỗi khối là một luồng dữ liệu. Từng khối sẽ
được gắn thêm CRC và được mã hóa riêng. Do sử dụng cả hai khối trong truyền
dẫn, HSDPA-MIMO là một sơ đồ đa từ mã. Nó cho phép máy thu SIC trong UE.
Cũng giống như truyền dẫn một luồng, việc xử lý mỗi luồng ở tầng vật lý sẽ
là thực hiện nhiệm vụ trải phổ. Để tránh khỏi việc lãng phí nguồn mã hóa kênh, cả
hai luồng sẽ được mã hóa sử dụng cùng một tập mã nguồn. Ở phía thu, hai luồng
này sẽ được tách ra nhờ vào các phương pháp xử lý thích hợp ở phía thu, ví dụ như
phương pháp triệt nhiễu.
Với D-TxAA, hai luồng dữ liệu độc lập (chính xác hơn là khối truyền dẫn)
được truyền đồng thời trên kênh vô tuyến với mã hóa kênh WCDMA giống nhau.
Mỗi khối sẽ được xử lý và mã hóa kênh riêng. Sau quá trình trải phổ mỗi luồng có
thể coi như tín hiệu trên một anten ảo.Trước khi mỗi tín hiệu anten ảo này được
đưa tới anten vật lý, các tín hiệu sẽ được tiền mã hóa dựa trên các trọng số để tối ưu
hóa khi truyền trên kênh vô tuyến. Với mỗi luồng, bộ tiền mã hóa chỉ đơn giản là
một cặp trọng số. Luồng i sẽ được nhân với trọng số phức wj trước khi đưa tới
anten j, trọng số từ w1 đến w4 là các trọng số khả dụng.
HS-DSCH
HS-DSCH
Xử lý
kênh
truyền tải
Xử lý
kênh
truyền tải +
+ +
CPICH1
+
CPICH2
Tạo trọng số
Xác định thông tin trọng số
từ đường lên
1w
1w
2w
3w
4w
Trải phổ(SF=16)/Ngẫu
nhiên hóa
2w 3w 4w
Khối sơ cấp
Khối thứ cấp
Luồng sơ cấp
Luồng thứ cấp
Hình 3.2. Sơ đồ D-TxAA
Sử dụng tiền mã hóa mang lại lợi ích trong một số trường hợp đặc biệt là khi
truyền một luồng. Trong trường hợp này, tiền mã hóa mang lại cả phân tập và độ
lợi dàn khi cả hai anten phát được sử dụng và các trọng số được lựa chọn sao cho
tín hiệu từ hai anten cộng lại tại bộ thu một cách nhất quán. Điều này làm tăng tỷ số
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 58
sóng mang trên nhiễu máy thu so với việc không tiền mã hóa, do đó làm tăng vùng
phủ đối với một tốc độ dữ liệu nào đó.
Luồng dữ liệu đầu tiên sẽ được nhân với w1 và w2, luồng thứ hai thì được
nhân với w3 và w4. Các trọng số này có thể có giá trị như sau:
2
1ww 31 == (3.1)
2w4w −= (3.2)
⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧ −−+−−+
∈
2
j1,
2
j1,
2
j1,
2
j1
2w (3.3)
Trong trường hợp truyền dẫn hai luồng, tiền mã hóa có thể được sử dụng để
giúp máy thu tách hai luồng. Nếu các trọng số luồng hai được chọn là vector đặc
trưng (trực giao) của ma trận hệ số tại máy thu, hai luồng sẽ không gây nhiễu với
nhau. Do đó, khi trọng số cho luồng thứ nhất đã được lựa chọn, trọng số w3, w4 cho
luồng thứ hai phải thỏa mãn yêu cầu là tạo ra cột của ma trận tiền mã hóa trực giao.
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
=
4w2w
3w1wW (3.4)
w2 có thể có 4 giá trị, tùy theo 4 giá trị của ma trận tiền mã hóa w. Giá trị của
ma trận tiền mã hóa sẽ không thay đổi trong suốt một phân khung. Việc cài đặt các
trọng số được thực hiện ở node B. Node B lựa chọn các trọng số tối ưu dựa trên
báo cáo PCI từ UE trên đường lên. Các bản tin hồi tiếp này sẽ được chỉ rõ trong
phần sau.
Sau khi nhân với các trọng số, hai luồng dữ liệu được đưa đến bộ cộng trước
khi đưa lên anten, vì thế mỗi anten sẽ phát đi một phần của mỗi luồng. Chú ý là hai
khối dữ liệu khác nhau sẽ có sơ đồ điều chế và mã hóa khác nhau phụ thuộc vào tốc
độ dữ liệu yêu cầu và điều kiện kênh vô tuyến
Để thực hiện giải điều chế dữ liệu đã phát đi, UE yêu cầu việc ước tính kênh
phải được tiến hành giữa các anten ảo trạm gốc và các anten vật lý ở UE. Như vậy
sẽ có tổng số 4 kênh cần được ước tính. Ngoài ra, tín hiệu hoa tiêu có thể được phát
đi trên mỗi anten ảo nhưng không cần tương thích với UE, với giả thiết tín hiệu hoa
tiêu sơ cấp được phát đi tại anten đầu tiên. Kênh hoa tiêu chung sẽ được truyền đi
từ mỗi anten vật lý.
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 59
Hình 3.3. Mẫu điều chế kênh hoa tiêu chung với A=1+j
Có hai trường hợp có thể xảy ra. Thứ nhất là kênh hoa tiêu sơ cấp được cấu
hình trên từng anten, sử dụng cùng mã hóa kênh và mã ngẫu nhiên hóa trên tất cả
anten.Trường hợp thứ hai là kênh hoa tiêu sơ cấp được cấu hình trên anten đầu tiên,
kênh hoa tiêu thứ cấp được cấu hình trên một anten khác. Nói rõ hơn tức là, một
anten sẽ phát đi mẫu điều chế anten 1 của kênh P-CPICH. Anten còn lại sẽ phát
mẫu điều chế anten 2 của P-CPICH hoặc mẫu điều chế anten 1 của S-CPICH.
Trong trường hợp thứ nhất, các mẫu hoa tiêu trực giao sẽ được sử dụng trên các
hoa tiêu khác nhau. Cả hai sơ đồ đều cho phép UE ước tính kênh từ anten phát tới
anten thu. Với các thông tin về ma trận tiền mã hóa mà node B sử dụng, UE có thể
thực hiện ước tính kênh từ mỗi anten ảo tới anten vật lý ở phía thu. Đó là kênh
WH
)
, trong đó
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
=
2,22,1
1,21,1
hh
hh
H ))
)))
(3.5)
Trong đó, ji,h
)
là ước tính kênh giữa anten vật lý i ở trạm gốc và anten vật lý
j ở UE.Do đó, ma trận tiền mã hóa sẽ được báo cho UE trên kênh HS-SCCH. D-
TxAA yêu cầu tín hiệu phản hồi từ UE để trạm gốc có thể đưa ra quyết định chính
xác khi lựa chọn trọng số tiền mã hóa cũng như sơ đồ mã hóa và điều chế. Trước
tiên, UE phải xác định vector tiền mã hóa sơ cấp cho khối truyền dẫn thứ nhất, bao
gồm w1 và w=2. Do w1 đã cố định, nên thông tin phản hồi chỉ bao gồm giá trị của
w2. 2 bit được sử dụng trên HS-SCCH để báo hiệu cho một trong bốn giá trị của
w2. Các trọng số khác trên HS- DSCH thì sẽ được tính theo w2. Thông tin phản hồi
này được gọi là thông tin điều khiển tiền mã hóa PCI. Đồng thời,UE cũng khuyến
cáo về việc nên truyền một luồng hay hai luồng trong điều kiện kênh hiện thời.
Trong trường hợp truyền hai luồng, vector tiền mã hóa thứ cấp bao gồm trọng số
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 60
w3 và w4 sẽ được tính ở trạm gốc, bởi vì các trọng số này phải trực giao với vector
tiền mã hóa sơ cấp w1 và w2. Do đó, UE không cần thiết phải báo cáo về vector thứ
cấp. Việc điều chỉnh trọng số tiền mã hóa được thực hiện ở biên của các phân
khung. Ngoài ra, UE còn chỉ định về sơ đồ mã hóa và điều chế tối ưu cho mỗi
luồng và được báo cáo này được gọi là CQI.
Dựa vào các báo cáo PCI/CQI, bộ lập lịch ở trạm gốc sẽ quyết định có thể
truyền một luồng hay hai luồng tới UE, và kích thước của gói tin (kích thước khối
truyền dẫn ) là bao nhiêu, sơ đồ điều chế nào được sử dụng cho từng luồng. Việc
báo hiệu ma trận tiền mã hóa làm đơn giản hơn nhiều cho hoạt động của UE so với
việc ước tính các trọng số anten trong trường hợp phân tập phát vòng đóng phát
hành 99. Chú ý trong trường hợp chỉ hỗ trợ truyền một luồng do điều kiện kênh,
phương pháp cơ bản chính là sơ đồ phân tập phát vòng kín như trong phát hành 99
3.1.2. Điều khiển tốc độ cho HSDPA-MIMO
Việc điều khiển tốc độ cho mỗi luồng cũng tương tự như trong trường hợp
truyền dẫn đơn luồng. Tuy nhiên, cơ chế điều khiển yêu cầu xác định số luồng
truyền đi cũng như xác định ma trận tiền mã hóa. Vì thế, với mỗi TTI, cơ chế điều
khiển tốc độ sẽ xác định số luồng, kích thước khối truyền cho một luồng, số lượng
mã cho mã hóa kênh, sơ đồ điều chế và ma trận tiền mã hóa. Thông tin này sẽ được
đưa đến cho UE trên kênh HS-SCCH, cũng như trong trường hợp không phải là
truyền dẫn MIMO. Khi bộ lập lịch thực hiện điều khiển kích thước hai khối truyền
dẫn của mỗi luồng, tốc độ dữ liệu của hai luồng này vì thế mà sẽ được điều khiển
một cách độc lập.
Truyền dẫn đa luồng thường chỉ có lợi khi tỷ số sóng mang trên nhiễu cao
và do đó nó được sử dụng để mang lại tốc độ dữ liệu cao nhất. Với trường hợp chỉ
cần tốc độ thấp hơn thì sẽ sử dụng truyền dẫn một luồng. Lúc này, hai anten vật lý
sẽ thực hiện phân tập và chỉ có một anten ảo mang dữ liệu người dùng.
Tương tự như phát hành 6, cơ chế điều khiển tốc độ dựa vào thông tin phản
hồi UE có trong đặc tính kênh tức thời Với trường hợp truyền dẫn hai luồng, thông
tin về tốc độ dữ liệu trên mỗi luồng phải được biết rõ. Tuy nhiên, khi bộ lập lịch
của node B tự do lựa chọn số lượng anten phát đối với một UE thì tốc độ dữ liệu
chủ yếu sẽ là tốc độ trong trường hợp truyền dẫn đơn luồng. Lúc này, CQI sẽ được
mở rộng để có thể thực hiện báo cáo cho cả hai trường hợp, cũng như là chỉ ra ma
trận tiền mã hóa được sử dụng.
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 61
3.1.3. HARQ kết hợp mềm cho HSDPA-MIMO
Đối với mỗi luồng, việc xử lý HARQ lớp vật lý hay việc sử dụng nhiều quá
trình HARQ sẽ tương tự như trường hợp truyền dẫn đơn luồng. Tuy nhiên, khi
nhiều luồng được phát trên nhiều anten khác nhau, thì phải có một luồng được thu
chính xác, các luồng khác có thể yêu cầu phát lại phần tải trọng. Nếu luồng đầu tiên
thu bị lỗi thì việc giải mã luồng thứ hai cũng sẽ không chính xác nếu ta sử dụng
SIC. Do đó, trên mỗi luồng, ACK/NAK sẽ được gửi đi từ UE tới Node B.
3.1.4. Tín hiệu điều khiển cho HSDPA-MIMO
Để hỗ trợ MIMO, tín hiệu điều khiển ngoài băng sẽ được thay đổi sao cho
phù hợp. Còn tín hiệu trong băng thì yêu cầu không được thay đổi trong kết cấu
tiêu đề MAC-hs. Đồng thời việc lựa chọn hàng đợi ưu tiên cũng không bị ảnh
hưởng khi ứng dụng MIMO. Tuy nhiên, để hỗ trợ hiệu quả cho tốc độ dữ liệu mà
MIMO đưa ra, lớp MAC và RLC sẽ được bổ sung thêm một số phân đoạn linh
hoạt. Tín hiệu điều khiển ngoài băng sẽ được mang trên kênh HS-SCCH. Khi chức
năng MIMO được cho phép ở UE, khuôn dạng phù hợp của HS-SCCH sẽ được lựa
chọn sử dụng để cung cấp các thông tin bổ sung. Sẽ có một kênh HS-SCCH mới
loại M dành cho khi họat động ở chế độ MIMO.
Hình 3.4. Thông tin kênh HS-DSCH khi hỗ trợ MIMO
HS-SCCH được phân chia thành hai phần. Phần một được mở rộng để chứa
thông tin về số luồng truyền tới UE (một luồng hay hai luồng) và sơ đồ điều chế
tương ứng cũng như ma trận nào trong bốn ma trận tiền mã hóa mà node B sử
dụng. Còn khuôn dạng phần thứ hai của HS-SCCH sẽ phụ thuộc vào việc sử dụng
truyền dẫn một luồng hay hai luồng. Với trường hợp sau, các bit thông tin bổ sung
sẽ được phát đi trong phần hai để mang thông tin HARQ và kích thước khối truyền
cho luồng thứ hai. Mặc dù số lượng các bit trên kênh HS-SCCH có tăng lên khi
chức năng MIMO được cho phép, nhưng hệ số trải phổ của HS-SCCH vẫn được
giữ nguyên là 128. Các bit này vẫn sẽ được đặt vừa vặn trong lớp vật lý bằng cách
điều chỉnh tỷ lệ phù hợp giữa hai phần của HS-SCCH. Hình 3.3. chỉ ra thông tin
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 62
kênh HS-DSCH trong trường hợp hỗ trợ MIMO. Thông tin trong ô màu xám là so
sánh với phát hành 5.
Nếu một khối truyền dẫn được phát đi, các thông tin sau sẽ được kênh HS-
SCCH loại M phát đi
• Thông tin về tập mã kênh (7 bit)
• Sơ đồ điều chế + thông tin số khối truyền đi (3 bit)
• Thông tin trọng số tiền mã hóa (2 bit)
• Thông tin kích thước khối truyền (6 bit)
• Thông tin quá trình HARQ (4 bit)
• Phiên bản chùm sao tín hiệu (2 bit)
• Nhận dạng UE (16 bit)
Nếu hai khối được truyền, thông tin sau sẽ được phát đi trên HS- SCCH loại
M:
• Thông tin về tập mã kênh (7 bit)
• Sơ đồ điều chế + thông tin số khối truyền đi (3 bit)
• Thông tin trọng số tiền mã hóa cho khối truyền sơ cấp (2bit)
• Kích thước khối truyền sơ cấp (6 bit)
• Kích thước khối truyền thứ cấp (6 bit)
• Thông tin về quá trình H-ARQ (4 bit)
• Phiên bản chùm tín hiệu cho khối dữ liệu sơ cấp (2 bit)
• Phiên bản chùm tín hiệu cho khối dữ liệu thứ cấp (2 bit)
• Nhận dạng UE (16 bit)
Thông tin về sơ đồ điều chế và số khối dữ liệu được phát đi sẽ được mã hóa
cùng nhau như chỉ ra trong bảng 3.1
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 63
Sơ đồ điều
chế+số khối
truyền tải (3 bit)
Sơ đồ điều chế
khối sơ cấp
Sơ đồ điều chế
khối thứ cấp
Số khối
truyền tải
111 16QAM 16QAM 2
110 16QAM QPSK 2
100 16QAM 1
011 QPSK QPSK 2
000 QPSK 1
Bảng 3.1. Biên dịch thông tin sơ đồ điều chế và thông tin khối truyền tải từ HS-
DSCH
“Thông tin trọng số tiền mã hóa cho khối dữ liệu sơ cấp” bao gồm trọng số
w2 như đã mô tả. Các trọng số khác sẽ được tính theo w2.
Báo hiệu cho quá trình HARQ cũng khác với HSDPA trong phát hành 5.
Trong phát hành 5, sẽ có trên 8 quá trình HARQ được báo hiệu. Để đảm bảo truyễn
dữ liệu liên tục thì phải báo hiệu ít nhất 6 quá trình HARQ. Như vậy, trong truyền
dẫn hai luồng MIMO, thì con số nhỏ nhất là 12. Mỗi một quá trình sẽ được xác
nhận độc lập. Về mặt lý thuyết, quá trình HARQ trên mỗi luồng hoàn toàn độc lập
với nhau. Tuy nhiên, điều này làm tăng thông tin mào đầu một cách đáng kể (8 bit).
Do đó, việc kết hợp các quá trình HARQ cần được quan tâm.
Để giảm bớt thông tin mào đầu, quá trình HARQ chỉ được báo hiệu cho
luồng dữ liệu sơ cấp trong 4 bit, còn HARQ cho luồng thứ hai thì được tính theo
quy tắc nhất định. Do đó, sẽ chỉ có một phép ánh xạ một- một giữa quá trình
HARQ cho luồng sơ cấp với luồng thứ cấp. Ví dụ về mối quan hệ này được trình
bày trong bảng 3.2.
Số quá trình HARQ
trên luồng sơ cấp
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Số quá trình HARQ
trên luồng thứ cấp
6 7 8 9 10 11 0 1 2 3 4 5
Bảng 3.2. Kết hợp các quá trình HARQ cho truyền dẫn đa luồng (12 quá trình
HARQ)
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 64
Chú ý là chỉ có quá trình HARQ chẵn mới được cấu hình MIMO.
3.1.5. Hỗ trợ kênh điều khiển đường lên MIMO
Không chỉ có kênh điều khiển đường xuống, MIMO cũng gây ảnh hưởng tới
kênh điều khiển đường lên tức là kênh HS-DPCCH.
Tín hiệu điều khiển ngoài băng đường lên bao gồm ACK/NAK, PCI và CQI,
được phát đi trên kênh HS-DPCCH. Báo cáo PCI được đưa ra để bổ xung cho báo
cáo CQI.. Việc mã hóa kênh cho PCI/CQI và cho HARQ-ACK được thực hiện một
cách riêng biệt. Hình 3.5 thể hiện nguyên lý đó.
Loại B
(PCI/CQI)
Mã hóa kênh
Sắp xếp kênh vật lý
HARQ-ACK
Kênh vật lý
Mã hóa kênh
Sắp xếp kênh vật lý
Kênh vật lý
Loại A
(PCI/CQI)
9w,...,1w,0w 19
b,...,1b,0b
9a,...,1a,0a 6a,...,1a,0a
Hình 3.5.Mã hóa kênh cho kênh HS-DPCCH
10 bit bản tin HARQ được biên dịch trong bảng 3.3. Bản tin ACK/NACK
được đưa ra cho khối dữ liệu sơ cấp và thứ cấp.
Trong trường hợp truyền đơn luồng thì chỉ có một bit ACK/NAK mới được
phát đi, khuôn dạng tương tự như trong phát hành 5. Trong trường hợp truyền hai
luồng, hai bit ACK/NAK sẽ được mã hóa cùng nhau thành 10 bit và được truyền đi
trong một khe trên kênh HS-DPCCH.
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 65
Bản tin HARQ-ACK w0 w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9
Bản tin HARQ-ACK với trường hợp truyền một khối
ACK 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
NACK 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Bản tin HARQ-ACK với trường hợp truyền hai khối
Bản tin
cho khối
sơ cấp
Bản tin
cho khối
thứ cấp
ACK ACK 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1
ACK NACK 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1
NACK ACK 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1
NACK NACK 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0
PRE/POST
PRE 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0
POST 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0
Bảng 3.3 .Biên dịch HARQ trong hoạt động MIMO
Thông tin điều khiển tiền mã hóa PCI bao gồm 2 bit để chỉ ra ma trận nào trong
bốn ma trận tiền mã hóa phù hợp nhất với điều kiện kênh ở phía UE. CQI thì chỉ ra
tốc độ dữ liệu mà UE khuyến cáo trong trường hợp truyền dẫn sử dụng PCI. Cả hai
báo cáo CQI đơn luồng và hai luồng đều có thể được sử dụng khi bộ lập lịch ra
quyết định truyền một luồng, thậm chí là hai luồng khi điều kiện kênh cho phép, ví
dụ như khi lượng dữ liệu truyền đi không quá lớn. Trong trường hợp này, bản tin
CQI một luồng sẽ được yêu cầu. Còn trong trường hợp truyền hai luồng thì hiển
nhiên trên mỗi luồng sẽ có một bản tin CQI.. Khi việc phân tích chất lượng dữ liệu
một luồng (truyền dẫn đơn luồng) từ bản tin CQI hai luồng quá phức tạp thì hai loại
CQI sau sẽ được đưa ra:
• Loại A, bao gồm PCI, số lượng anten ( một hoặc hai), cũng như là CQI cho
từng luồng.
• Loại B bao gồm PCI và CQI trong trường hợp truyền đơn luồng
Với báo cáo loại A, UE sẽ lựa chọn các giá trị CQI1 và CQI2 phù hợp cho
mỗi luồng trong truyền hai luồng hoặc các giá trị CQI trong truyền đơn luồng. Sau
đó tạo ra giá trị CQI để báo cáo trên kênh HS-DPCCH như sau:
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 66
⎩⎨
⎧ ++×
=
)2(sCQI
(1) 312CQI1CQI15CQI
(1)với truyền hai luồng
(2)với truyền một luồng
Với truyền dẫn hai luồng, dựa trên giá trị của CQ1 và CQI2, bảng CQI mới
được đưa ra như sau:
CQI1 hoặc
CQI2
Kích thước
khối truyền
tải
Số hiệu HS-
PDSH
Điều chế AWGN SINR
ttương đương
Δ
0 4748 15 QPSK -5.0
1 4748 15 QPSK -3.0
2 4748 15 QPSK -1.5
3 4748 15 QPSK 0
4 6101 15 QPSK 0
5 7564 15 QPSK 0
6 9210 15 16QA
M
0
7 10629 15 16QA
M
0
8 12488 15 16QA
M
0
9 14936 15 16QA
M
0
10 17548 15 16QA
M
00
11 20251 15 16QA
M
0
12 22147 15 16QA 0
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 67
M
13 22147 15 16QA
M
2.0
14 22147 15 16QA
M
3.0
Bảng 3.4. Bảng CQI cho UE loại 15 trong trường hợp truyền hai luồng (bản tin
loại A)
CQI1 hoặc
CQI2
Kích thước
khối truyền
tải
Số hiệu HS-
PDSH
Điều chế AWGN SINR
ttương đương
Δ
0 4748 15 QPSK -5.0
1 4748 15 QPSK -3.0
2 4748 15 QPSK -1.5
3 4748 15 QPSK 0
4 6101 15 QPSK 0
5 7564 15 QPSK 0
6 9210 15 16QA
M
0
7 10629 15 16QA
M
0
8 12488 15 16QA
M
0
9 14936 15 16QA
M
0
10 17548 15 16QA
M
00
11 20251 15 16QA 0
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 68
M
12 22147 15 16QA
M
0
13 24222 15 16QA
M
0
14 26490 15 16QA
M
0
Bảng 3.5. Bảng CQI cho UE loại 16 trong trường hợp truyền hai luồng (bản tin
loại A)
Với bản tin loại B, CQI sẽ bao gồm 5 bit giống nhau mà những phát hành
đầu tiên đã sử dụng. Trong khi với bản tin loại A, CQI bao gồm 8 bit. Trong cả hai
loại này, CQI và PCI được gắn với nhau và được mã hóa thành 20 bit sử dụng mã
hóa khối như được chỉ ra trong hình 3.6.
Cũng giống như trường hợp thông thường- không sử dụng kỹ thuật MIMO,
các báo cáo PCI/CQI được truyền trong hai khe của kênh HS-DPCCH. Để có thể
thích hợp với các môi trường truyền dẫn khác nhau, N báo cáo PCI/CQI trong M
báo cáo sẽ là loại A, M-N báo cáo còn lại là loại B. Tỷ lệ N/M thường được cấu
hình bởi báo hiệu RRC.
Hình 3.6.Ví dụ về báo cáo PCI/CQI loại A và B cho UE có cấu hình MIMO
Việc UE có phải báo cáo CQI loại A hay B không được quyết định bởi các
lớp cao hơn. Tỷ lệ báo cáo loại A so với tổng số báo cáo CQI có thể được cấu hình
linh động. Tham số AWGN SINR tương đương cho một khối dữ liệu sẽ khác với
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 69
tham số có thể đáp ứng hiệu suất tỷ lệ lỗi khối đã đề ra.
NIR là kích thước bộ đệm ảo mà UE sẽ sử dụng cho việc tính toán CQI.
Giá trị PCI báo cáo ở đường lên được tính trong UE theo trọng số tiền mã
hóa w2 như bảng 3.6
w2 Giá trị PCI
2
j1+
0
2
j1−
1
2
j1- +
2
2
j1- −
3
Bảng 3.6. Bảng ánh xạ trọng số tiền mã hóa sang giá trị PCI
Giá trị PCI sẽ được phát cùng với giá trị CQI, tức là tổ hợp PCI/CQI. Tổ hợp này
được tạo ra như sau:
1pci,0pci 7cqi,...,1cqi,0cqi 4cqi,...,1cqi,0cqi
9a,...,1a,0a 6a,...,1a,0a
Hình 3.7.Tổ hợp PCI/CQI
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 70
3.1.6. Năng lực UE
Để cho phép nhiều chế độ hoạt động cho UE, việc hỗ trợ MIMO sẽ không
bắt buộc đối với tất cả UE. Mặt khác, do truyền dẫn đa luồng chủ yếu để làm tăng
tốc độ dữ liệu đỉnh, cho nên MIMO sẽ là một đặc tính của loại UE cao cấp. Hay nói
cách khác, MIMO là một năng lực của UE, tức là không phải tất cả UE đều hỗ trợ
MIMO. Những UE thuộc loại mới có hỗ trợ MIMO được đưa ra trong bảng 3.7:
Loại 15 và 16
• Hỗ trợ MIMO với điều chế QPSK và 16 QAM
• Không hỗ trợ 64 QAM
• Tốc độ dữ liệu tối đa của loại 16 là 27,6 Mbps
Loại 17 và 18
• Hỗ trợ MIMO với điều chế QPSK và 16 QAM
• Hỗ trợ 64 QAM nhưng không đồng thời với MIMO
• Tốc độ dữ liệu tối đa của loại 18 là 27,6 Mbps
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 71
Loại
HS-
DSCH
Số mã
HS-
DSCH
lớn
nhất
TTI
nhỏ
nhất
Số bit lớn nhất của một
khối HS-DSCH trong
một TTI
Tổng số bit kênh mềm
Loại 1 5 3 7298 19200
Loại 2 5 3 7298 28800
Loại 3 5 2 7298 28800
Loại 4 5 2 7298 38400
Loại 5 5 1 7298 57600
Loại 6 5 1 7298 67200
Loại 7 1
0
1 14411 115200
Loại 8 1
0
1 14411 134400
Loại 9 1
5
1 20251 172800
Loại 10 1
5
1 27952 172800
Loại 11 5 1 3630 14400
Loại 12 5 1 34800 28800
Loại 13 1
5
1 43128 259200
Loại 14 1
5
1 43128 259200
Loại 15 1
5
1 23370 345600
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 72
Loại 16 1
5
1 27952 345600
Loại 17 1
5
1 34800 (không MIMO)
23370(không 64 QAM)
259200 (không MIMO)
345600(không 64 QAM)
Loại 18 1
5
1 43128(không MIMO)
27952(không 64 QAM)
259200(không MIMO)
345600(không 64 QAM)
Bảng 3.7 .UE phát hành 7 từ 15-18 hỗ trợ MIMO
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.
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 73
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 lớp và Tiền 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.
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 74
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 iv kích thước LN , 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 iv
Sắp xếp
theo lớp
Tiền mã
hóa
1x 2x 3x 4x
1x
2x
3x
4x
1x 2x 3
x 4x
*
2x-
*
1x
*
4x-
*
3x
1v 2v
2 lớp 2 anten
Sắp xếp lên các anten
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 w kích thước NA cho mỗi ký hiệu xi.
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 75
1x 2x 3
x 4x 1x 2x 3
x
4x
w
i.xwiz =
AN
Hình 3.11.Tạo búp sóng trong trong cơ cấu đa anten LTE
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 76
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 2NL ≥ và
LA NN ≥ . 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
iv ở mỗi lớp.
1x 2x
w
i.xwiz =
ANLN
1x 2x
1y 2y
3y 4
y
1z 2z
)LNA(N ×
1y 2y 3y 4
y
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.
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 77
Chỉ số bảng mã
(codebook)
Số lớp
1 2
0
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
0
1
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
10
01
2
1
1
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
1
0
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
−11
11
2
1
2
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
1
1
2
1
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
− jj
11
2
1
3
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
−1
1
2
1
-
4
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
j
1
2
1
-
5
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
− j
1
2
1
-
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
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 78
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.
1
an
te
n
2
an
te
n
4
an
te
n
Anten 0
Anten 0 Anten 1
Anten 2Anten 0 Anten 1 Anten 3
Tín hiệu hoa tiêu từ anten
Phần tử tài nguyên không
sử dụng
Thời gian
Tầ
n
số
1 ms
180 kH
z
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).
Đồ án tốt nghiệp Chương3:Kỹ thuật đa anten trong HSPA+ và LTE
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 79
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..
Đồ án tốt nghiệp Kết luận
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 80
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.
Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo
Bùi Thị Thùy Dương-D04VT1 81
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.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- TH054.pdf