Đồ Án Kỹ Thuật LTE Và Các Ứng Dụng

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG VÀ CÔNG NGHỆ 4G
Giới thiệu
Trong hơn một thập kỷ qua, thế giới đã chứng kiến sự thành công to lớn của mạng
thông tin di động thế hệ thứ hai 2G. Mạng 2G có thể phân ra 2 loại: GSM và
CDMA. Sự thành công của mạng 2G là do dịch vụ và tiện ích mà nó mạng lại cho
người dùng, tiêu biểu là chất lượng thoại và khả năng di động.
Tiếp nối thế hệ thứ 2, mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G đã và đang được
triển khai nhiều nơi trên thế giới. Cải tiến nổi bật nhất của mạng 3G so với mạng 2G
là khả năng cung ứng truyền thông gói tốc độ cao nhằm triển khai các dịch vụ
truyền thông đa phương tiện. Mạng 3G bao gồm mạng UMTS sử dụng kỹ thuật
WCDMA, mạng CDMA2000 sử dụng kỹ thuật CDMA và mạng TD-SCDMA được
phát triển bởi Trung Quốc. Tuy nhiên, câu chuyện thành công của mạng 2G rất khó
lặp lại với mạng 3G. Một trong những lý do chính là dịch vụ mà 3G mang lại không
có một bước nhảy rõ rệt so với mạng 2G. Mãi gần đây người ta mới quan tâm tới
việc tích hợp MBMS (Multimedia broadcast and multicast service) và IMS (IP
multimedia subsystem) để cung ứng các dịch vụ đa phương tiện.
4G là một giải pháp để vượt lên những giới hạn và những điểm yếu của mạng 3G.
Thực tế, vào giữa năm 2002, 4G là một khung nhận thức để thảo luận những yêu
cầu của một mạng băng rộng tốc độ siêu cao trong tương lai mà cho phép hội tụ với
mạng hữu tuyến cố định. Tốc độ dữ liệu cao hơn của những mạng di động trong
tương lai sẽ đạt được bằng cách cải thiện hiệu quả phổ. 4G sử dụng kỹ thuật
OFDMA cho đường xuống và SC-FDMA cho đường lên ,các kỹ thuật này có đặc
điểm nổi trội như sử dụng phổ tần hiệu quả, khả năng chống lại nhiễu ISI và
multipath , truyền tốc độ cao sẽ là 1 giải pháp cho việc cải thiện những vấn đề này
trong thông tin di động.
1.1. TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI:
1.1.1. Lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin di động:
1.1.1.1. Thế hệ 1G (First Generation)
Đây là hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng phương thức đa truy nhập phân
chia theo tần số FDMA và điều chế tần số FM với các đặc điểm:
 Phương thức truy nhập: FDMA.
 Dịch vụ đơn thuần là thoại.
 Chất lượng thấp.
 Bảo mật kém.
Một số hệ thống điển hình:
 NMT (Nordic Mobile Telephone): sử dụng băng tần 450Mhz triển khai tại
các nước Bắc Âu vào năm 1981.
 TACS (Total Access Communication System): triển khai ở Anh vào năm
1985.
 AMPS (Advance Mobile Phone System): triển khai tại Bắc Mỹ vào năm
1978 tại băng tần 800Mhz.
1.1.1.2. Thế hệ 2G (Second Generation)
Hệ thống mạng 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số
(digital circuit-switched). Kỹ thuật này chiếm ưu thế hơn 1G với các đặc điểm sau:
 Dung lượng tăng.
 Chất lượng thoại tốt hơn
 Hỗ trợ các dịch vụ số liệu
 Phương thức truy nhập : TDMA, CDMA băng hẹp.
Một số hệ thống điển hình:
2


 GSM (Global System for Mobile Phone) sử dụng phương thức
truy cập TDMA được triển khai tại châu Âu.
 D-AMPS (IS-136-Digital Advance Mobile Phone System) sử dụng
phương thức truy cập TDMA được triển khai tại Mỹ.
 IS-95 (CDMA One) sử dụng phương thức truy cập CDMA được
triển khai tại Mỹ và Hàn Quốc.
 PDC (Personal Digital Cellular) sử dụng phương thức truy cập
TDMA được triển khai tại Nhật Bản.
1.1.1.3. Thế hệ 3G (Third Generation)
Đây là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép
truyền cả dữ liệu thoại và ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình
ảnh ). 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Hệ
thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện
nay. Điểm mạnh của công nghệ này so với 2G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu,
âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di
chuyển ở các tốc độ khác nhau.
Mạng 3G đặc trưng bởi tốc độ dữ liệu cao, capacity của hệ thống lớn, tăng
hiệu quả sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác. Có một loạt các chuẩn công nghệ
di động 3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm: UMTS (dùng cả FDD lẫn TDD),
CDMA2000 và TD-SCDMA:
UMTS (đôi khi còn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy
cậpWCDMA. UMTS được chuẩn hoá bởi 3GPP. UMTS là công nghệ 3G được lựa
chọn bởi hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G. Tốc độ dữ liệu
tối đa là 1920Kbps (gần 2Mbps). Nhưng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps.
Để cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã được đề nghị.
Khi cả 2 kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là HSPA. HSPA thường
được biết đến như là công nghệ 3,5G.
HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB về người dùng di
động). Tốc độ tối đa lý thuyết là 14,4Mbps, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt tầm