Luận Văn Kỹ thuật đa anten trong công nghệ thông tin di động 3G+

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.