Hệ thống thông tin di động 4G

Ban đầu, dự định của ITU về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư 4G là IMT-Advanced với LTE-Advanced và Mobile WiMAX 2.0 (IEEE802.16m) chứ không phải là LTE hay Mobile WiMAX 1.0 (IEEE802.16e) bởi vì các nhóm phát triển đã mô tả nó là mạng 3.9 G.

Tuy nhiên, giới kinh doanh xem LTE cũng như Mobile WiMAX 1.0 như là thế hệ 4G. Mặc dù không thể chấp nhận từ quan điểm về hiệu năng hệ thống nhưng thực tế nếu nói theo một cách lôgic thì nó là sự phát triển từ UMTS đến LTE. Như vậy đây là công nghệ về bản chất tốt hơn so với hệ thống 3G.

Vào tháng 10 năm 2010, ITU đã công bố các tiêu chí về mạng 4G nhưng không có LTE và Mobile WiMAX 1.0 nhưng một vài công nghệ về bản chất tốt hơn so với hệ thống 3G, mặt khác LTE là tiền đề để phát triển LTE-Advanced phù hợp với các yêu cầu của ITU. Vì vậy chúng ta chỉ cần biết rằng LTE là hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư.
Các mục tiêu của LTE

Tháng 11 năm 2004 3GPP đã bắt đầu dự án với tên gọi là Long Term Evolution (LTE) tại cuộc hội thảo tại ở Toronto [24]. 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối. Các mục tiêu của công nghệ này là:

  • Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz, tốc độ tải xuống là 100Mbps và tốc độ tải lên là 50Mbps.

  • Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1MHz so với mạng HSDPA Rel6 ở hướng lên là gấp hai đến ba lần, ở hướng xuống là gấp ba đến bốn lần.

  • Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 – 15 km/h. Vẫn hoạt động tốt với tốc độ từ 15 – 120 km/h. Vẫn duy trì được hoạt động khi thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120 – 350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần).

  • Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5 km, giảm chút ít trong phạm vi đến 30 km. Từ 30 – 100 km thì không hạn chế.

  • Độ dài băng thông linh hoạt, có thể hoạt động với các băng tần 1.25 MHz, 1.6 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15MHz, 20 MHz cả chiều lên và xuống. Hỗ trợ cả hai trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.

  • Sử dụng kỹ thuật ăngten MIMO (đa vào – đa ra).

  • Hệ thống chạy trên nền tảng IP, hỗ trợ hai chế độ FDD và TDD.

Các kỹ thuật sử dụng trong LTE

Việc đảm bảo các yêu cầu cho mạng LTE chỉ có thể nhờ những tiến bộ trong công nghệ di động vô tuyến. Một cách tổng quan, tôi tham khảo [24] các công nghệ cơ bản đã định hình các giao diện vô tuyến trong LTE. Cuối cùng, tôi tóm tắt các khả năng hỗ trợ các loại thiết bị đầu cuối của LTE.

  • Công nghệ đa sóng mang: tháng 12 năm 2005, phần truy nhập vô tuyến LTE đã lựa chọn mô hình đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA cho hướng xuống và mô hình đa truy nhập phân chia theo tần số một sóng mang SC-FDMA cho hướng lên. Hai mô hình này được minh họa trong hình sau:

  • Công nghệ sử dụng nhiều Ăngten: Sử dụng công nghệ dùng nhiều ăngten cho phép khai thác miền không gian như một chiều hướng mới. Điều này trở nên cần thiết trong việc tìm kiếm cho việc nâng cao hiệu suất phổ. Công nghệ này mở ra một hướng nghiên cứu mới hứa hẹn có rất nhiều tính năng. Công nghệ này dựa trên ba nguyên lý cơ bản được minh họa trong hình sau.

Độ lợi phân tập: sử dụng phân tập không gian với nhiều ăngten cải tiến khả năng truyền dẫn chống lại fading đa đường.

Độ lợi mảng: tập trung năng lượng trong một hoặc nhiều đường truyền, cho phép nhiều người dùng tìm kiếm các đường khác nhau để truyền dữ liệu.

Độ lợi ghép kênh trong không gian: truyền nhiều luồng tín hiệu đến một người dùng trên nhiều lớp không gian được tạo bởi kết hợp nhiều ăngten.

  • Giao diện vô tuyến chuyển mạch gói: LTE được thiết kế để cung cấp đa dịch vụ sử dụng chuyển mạch gói và không sử dụng chuyển mạch kênh. Mô hình lập lịch định tuyến gói tin qua giao diện vô tuyến đã được sử dụng trong HSDPA, cho phép truyền các gói dữ liệu ngắn theo thứ tự như các khoảng thời gian trong kênh fading nhanh, được minh họa trong hình sau.

  • Khả năng của thiết bị đầu cuối: thị trường thiết bị đầu cuối rất lớn và đa dạng, do đó hệ thống LTE phải hỗ trợ các loại thiết bị đầu cuối với các khả năng khác nhau để đáp ứng các phân khúc thị trường khác nhau. Nói chung mỗi phân khúc thị trường gắn các ưu tiên khác nhau như tốc độ dữ liệu đỉnh, kích thước thiết bị đầu cuối, chi phí và thời lượng pin. Một số đặc điểm chung bao gồm sau đây:

Hỗ trợ các ứng dụng với tốc độ dữ liệu cao, kích thước của thiết bị đầu cuối, chi phí và nguồn sử dụng.

Thiết bị đầu cuối có thể được nhúng trong các thiết bị lớn như máy tính xách tay thường không hạn chế về tiêu thụ điện năng hoặc có thể sử dụng số lượng ăngten trong khi truyền dữ liệu. Mặt khác, ở các phân khúc thị trường khác thì yêu cầu các thiết bị đầu cuối cầm tay siêu mỏng với số lượng lớn các ăngten thu phát hoặc sử dụng nguồn pin lớn.

Hệ thống LTE hỗ trợ cho năm loại thiết bị đầu cuối được mô tả trong bảng sau, từ chi phí thấp, tương thích với UMTS HSPA đến các loại thiết bị đầu cuối hỗ trợ tốc độ cao để khai thác công nghệ LTE.

BOBYTECH Company

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *