Cụng trỡnh c hon thnh ti: Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi N
Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS Nguyn Thanh H
Chuyờn Ngnh: K thut o in
n v cụng tỏc: i hc Thỏi Nguyờn
Phn bin 1: TS o Huy Du

Đại học Thái Nguyên
TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP THI NGUYấN

NGUYN TH THANH NHN
NGHIấN CU, PHN TCH CễNG NGH THEN CHT
NHM NG DNG CHO MNG DI NG TH H SAU
Chuyờn ngnh: K Thut in T
Mã số: 60.52.02.03
Tóm tắt Luận văn thạc sĩ K THUT IN T

Thái Nguyên - Năm 2014

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái
Nguyên
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thanh Hà
Chuyên Ngành: Kỹ thuật đo điện
Đơn vị công tác: Đại học Thái Nguyên
Phản biện 1: TS Đào Huy Du
Phản biện 2: PGS. TS Lại Khắc Lãi
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn họp tại:
HT 201A8 – Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
Vào hồi 15 giờ15 phút đến 16 giờ 00 phút. ngày 18 tháng 04 năm 2014
Chính vì vậy tôi đã đề xuất ứng dụng triển khai mạng 4G cho Phú Thọ và nội
dung này được thể hiện ở chương 3 [1] ,[3]. thực tế có thể xem xét để thay đổi chophù hợp với điều kiện và sự phát triển thực tế, dự kiến trong năm 2015 là thời điểm
chín muồi để có thể triển khai dịch vụ 4G. Do đó tôi đã chọn đề tài luận văn là:
“Nghiên cứu, phân tích công nghệ then chốt nhằm ứng dụng cho mạng di đông thế
hệ sau”.
Nội dung của luận văn này bao gồm có 3 chương:
Chương I: Tổng quan về hệ thống thông tin di động
Chương II: Các công nghệ then chốt của mạng di động thế hệ sau
Chương III: Triển khai mạng 4G/LTE
2. Mục tiêu nghiên cứu
+ Phân tích quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động
+ Nghiên cứu, phân tích công nghệ then chốt (OFDM) nhằm ứng dụng cho
mạng di động thế hệ sau
+ Phân tích các khía cạnh liên quan đến triển khai mạng 4G/LTE
+ Nghiên cứu, phân tích giao diện vô tuyến trong mạng LTE
+ Đề xuất, ứng dụng triển khai mạng 4G/LTE
3. Đối tượng, phương pháp nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là quá trình phát triển của các hệ thống thông tin
di động, đặc điểm kỹ thuật công nghệ OFDM, giao diện vô tuyến trong mạng LTE
và ứng dụng cho mạng 4G/LTE.
- Phương pháp nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu phân tích công nghệ then chốt (OFDM) nhằm ứng dụng cho
mạng di động thế hệ sau để từ đó đi sâu vào triển khai mạng 4G/LTE nhằm đạt
được tốc độ truyền dẫn đường xuống tối đa là 100Mbsp
4. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa khoa học

hiện sự phát triển của hệ thống điện thoại tổ ong (CMTS : Cellular Mobile
Telephone System) và nhắn tin (PS : Paging System) tiến tới một hệ thống chung
toàn cầu trong tương lai. Hình1.1: Quá trình phát triển các công nghệ thông tin di động 4G,[1]
1.2.Kiến trúc của LTE
Hình1.2. :Kiến trúc mô hình B1 của E-UTRAN cho trường hợp không chuyển
mạng
Trên mô hình kiến trúc (Hinh 1.2) các ký hiệu được sử dụng như sau: R1, R2,
R3 là tên các điểm tham khảo. Gx+ ký hiệu cho Gx phát triển hay mở rộng. PCRF1
1985 1995 2000 2005 2010 2015
t
TriÓn
khai
LTE
1G
2G
3G
3G+
E3G
GSM
CDMA one
LTE
ATM -
Avd 4G
WCDMA
CDMA 2001
Wifi/TEEE
802.11

(Policy and Charging Rules Function: Chức năng các qui tắc tính cước và chính
sách) thể hiện chức năng các qui tắc tính cước và chính sách phát triển. Các đường
nối và các đường tròn không liên tục thể hiện các phần tử và các giao diện mới của
kiến trúc LTE [1].
1.2.Các sơ đồ truyền dẫn
1.2.1. Lập biểu phụ thuộc kênh và thích ứng tốc độ
. Đối với LTE các quyết định lập biểu được thực hiện một lần trong
1ms và tính hạt trong miền tần số là 180Khz. Điều này cho phép bộ lập biểu bám
theo các thay đổi kênh khá nhanh [1]
Hình 1.3 : Lập biểu phụ thuộc kênh đường xuống trong miền thời gian và miền tần số.
Lập biểu đường xuống Trên đường xuống mỗi đầu cuối báo cao ước tính chất lượng kênh tức thời
cho trạm gốc. Các ước tính này nhận được bằng cách đo một tín hiệu tham khảo
được phát đi từ trạm gốc và cũng được sử dụng cho mục đích giải điều chế. Dựa
trên ước tính chất lượng kênh bộ lập biểu đường xuống ấn định các tài nguyên cho
các người sử dụng. Về nguyên tắc đầu cuối được lập biểu có thể được ấn định một
tổ hợp bất kỳ gồm các khối tài nguyên rộng 180khz trong mỗi khoảng thời gian lập
biểu 1ms.
Lập biểu đường lên
Đường lên của LTE được xây dựng trên cơ sở phân tách trực giao các
người sử dụng và đây là nhiệm vụ của bộ lập biểu đường lên. Bộ lập biểu đường lên
ấn định các tài nguyên cho các người sử dụng khác nhau (TDMA/FDMA) trong cả
miền thời gian và miền tần số. Quyết định lập biểu được đưa ra mỗi 1ms một lần để
điều khiển các đầu cuối nào được quyền phát trong ô trong khoảng thời gian cho
trước và trên các tài nguyên tần số nào cũng như tốc độ số liệu đường lên là bao
nhiêu (khuôn dạng truyền tải). Lưu ý rằng các đầu cuối được ấn định một vùng tần
số liên tục do truyền dẫn đơn sóng mang được được sử dụng cho đường lên của
LTE.

Mật mã
PDCP
#1
RLC
#1
Phân doạn , ARQ
Ghép kênh , MA C
HARQ
Mã hóa
Điều chế
Sắp xếp tài nguyên
và ăng ten
Gói IP
Nén tiêu đề
Mật mã
PDCP
#1
RLC #1
Phân doạn , ARQ
Ghép kênh , MAC
HARQ
Mã hóa
Điều chế
Sắp xếp tài nguyên
và ăng ten
MAC

PHY
Người sử dụng # i
Người sử dụng thứ # j

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Mạng thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ như thế hệ 1 (1G), thế hệ 2
(2G), thế hệ 3(3G), thế hệ 3(3G), thế hệ thứ 4(4G)
LTE là một trong số các con đường tiến tới 4G. LTE sẽ tồn tại trong giai đoạn
đầu của 4G
Công nghệ điều chế sóng mang trực giao OFDM có nhiều tính năng vượt trội
so với điều chế đơn sóng mang truyền thống như khả năng thích hợp cho hệ thống
tốc độ cao, khả năng thích hợp với các hệ thống không dây cố định, tính hiệu quả
trong các môi trường đa đường truyền dẫn, khả năng chống fading chọn lọc tần số.
Ngoài ra công nghệ này có thể loại bỏ được hầu hết giao thoa giữa các sóng mang
và giao thoa giữa các ký hiệu. Đặc biệt OFDM có thể khắc phục hiện tượng không
có đường dẫn thẳng bằng tín hiệu đa đường dẫn. Tuy nhiên OFDM không phải là
không có nhược điểm, đó là nó đòi hỏi khắt khe về vấn đề đồng bộ vì sự sai lệch về
tần số, ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler khi di chuyển và lệch pha sẽ gây ra nhiễu
giao thoa tần số ICI (Inter Carrier Interference) mà kết quả là phá bỏ sự trực giao
giữa các tần số sóng mang và làm tăng tỷ số bit lỗi (BER). Ngoài ra OFDM chịu
anht hưởng của nhiễu xung.
OFDM đang chứng tỏ những ưu điểm của mình trong các hệ thống viễn
thông trên thực tế, đặc biệt là trong các hệ thống vô tuyên đòi hỏi tốc độ cao nhưthông tin di động thế hệ tiếp theo, hệ thống truyền hình số và đặc biệt việc ứng dụng
công nghệ OFDM là một trong những vấn đề then chốt trong hệ thống 4G/LTE
CHƯƠNG II: CÁC CÔNG NGHỆ THEN CHỐT CỦA MẠNG DI ĐỘNG
THẾ HỆ SAU
2.1 Mở đầu:
Trong chương này trước hết ta sẽ xét nguyên lý OFDM và ứng dụng của nó
trong mô hình lớp vật lý OFDMA đường xuống của LTE. OFDM đã được tiếp nhận
là sơ đồ truyền dẫn đường xuống cho LTE và cũng được sử dụng cho các công nghệ
không dây băng rộng khác như Wimax và các công nghệ truyền hình quảng bá

Nc là số sóng mang con mà một máy phát trong hệ thống có thể sử dụng.

2.3. Ước tính kênh và các ký hiệu tham khảo
Do biết trước được các ký hiệu tham khảo này nên máy thu có thể ước tính kênh
miền tần số xung quanh vị trí ký hiệu tham khảo. Các ký hiệu tham khảo phải có
mật độ đủ lớn cả trong miền thời gian và miền tần số để có thể đảm bảo các ước
tính kênh cho toàn bộ lưới thời gian tần số ngay cả trong trường hợp các kênh vô
tuyến bị phading chọn lọc tần số và thời gian cao [1].
Hình2. 2: Các ký hiệu tham khảo trên trục thời gian tần số
2.4. Mã hóa kênh và phân tập tần số bằng OFDM
Chất lượng kênh vô tuyến bị phading chọn lọc tần số luôn luôn thay đổi trong
miền tần số.
Thời gian
Tần số
Ký hiệu tham khảo 2.5. Lựa chọn các thông số OFDM cơ sở
Để sử dụng OFDM cho truyền dẫn thông tin di động, cần lựa chọn các thông
số cơ sở dưới đây:
- Khoảng cách giữa các sóng mang con ∆f
- Số sóng mang con N cùng với khoảng cách giữa sóng mang con quyết định
toàn bộ băng thông truyền dẫn của tín hiệu OFDM
- Độ dài CP: TCP. Cùng với khoảng cách giữa các sóng mang ∆f =
1/T
FFT
,T
CP
quyết định độ dài ký hiệu OFDM: T = T
CP

gốc)
a)đường xuống, b) đường lên

(a)
(b) Hình2. 3: OFDM được sử dụng cho sơ đồ ghép kênh/đa truy nhập.
Trên đường xuống, OFDM được sử dụng làm sơ đồ ghép kênh các người sử
dụng. Trong thời gian một ký hiệu OFDM, toàn bộ các sóng mang con khả dụng
được chia thành các tập con khác nhau và được gán cho các người sử dụng khác
nhau để truyền đến các đầu cưới khác nhau [5].
2.8. Phát quảng bá và đa phương trong nhiều ô và OFDM.
Các dịch vụ quảng bá / đa phương trong hệ thống thông tin di động cho phép
cung cấp đồng thời thông tin cho nhiều đầu cuối di động. Các dịch vụ này thường
được trải rộng trên một vùng rộng lớn chứa nhiều ô như trên hình 2.4a. Thông tin
quảng bá / đa phương có thể là một TV clip mới, thông tin về tình hình thời tiết địa
phương
Khi cần cung cấp cùng một thông tin cho nhiều đầu cuối di động trong cùng
một ô , tiện lợi nhất là cung cấp thông tin này bằng cách sử dụng một đường truyền
dẫn cô tuyến quảng bá cho toàn bộ ô đồng thời đến tất cả các đầu cuối di động liên
quan (hình 2.4b) chứ không nên phát thông tin này bằng các đường truyền dẫn
riêng cho từng đầu cuối di động ( truyền đơn phương hình 2.4c)


số, khi hiệu ứng dịch tần Doppler xảy ra tần số sóng mang trung tâm sẽ bị lệch, dẫn
đến bộ FFT không lấy mẫu đúng tại đỉnh các sóng mang, dẫn tới sai lỗi khi giải điều
chế các symbol.
Kết luận chương 2
Trong chương 2 chúng ta đã thấy được công nghệ điều chế sóng mang trực
giao OFDM có nhiều tính năng vượt trội so với điều chế đơn sóng mang truyền
thống như khả năng thích hợp cho hệ thống tốc độ cao, khả năng thích hợp với các
hệ thống không dây cố định, tính hiệu quả trong các môi trường đa đường truyền
dẫn, khả năng chống fading chọn lọc tần số. Ngoài ra công nghệ này có thể loại bỏ
được hầu hết giao thoa giữa các sóng mang và giao thoa giữa các ký hiệu. Đặc biệt
OFDM có thể khắc phục hiện tượng không có đường dẫn thẳng bằng tín hiệu đa
đường dẫn. Tuy nhiên OFDM không phải là không có nhược điểm, đó là nó đòi hỏi
khắt khe về vấn đề đồng bộ vì sự sai lệch về tần số, ảnh hưởng của hiệu ứng
Doppler khi di chuyển và lệch pha sẽ gây ra nhiễu giao thoa tần số ICI (Inter Carrier
Interference) mà kết quả là phá bỏ sự trực giao giữa các tần số sóng mang và làm
tăng tỷ số bit lỗi (BER). Ngoài ra OFDM chịu anht hưởng của nhiễu xung. OFDM đang chứng tỏ những ưu điểm của mình trong các hệ thống viễn
thông trên thực tế, đặc biệt là trong các hệ thống vô tuyên đòi hỏi tốc độ cao như
thông tin di động thế hệ tiếp theo, hệ thống truyền hình số và đặc biệt việc ứng dụng
công nghệ OFDM là một trong những vấn đề then chốt trong hệ thống 4G/LTE sẽ
trình bày ở chương 3
CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI MẠNG 4G/LTE
Điều đâu tiên cần lưu ý khi nói đến LTE là sự thay đổi trong tần số và băng
thông sử dụng. LTE có thể sử dụng băng thông linh hoạt từ 1,25 MHz đến 20 MHz.
Các băng thông này đặc biệt hữu ích trong những thị trường có độ phủ thưa thớt
hoặc những nới có rất nhiều tần số sử dụng có sẵn. Tất nhiên kênh rộng hơn, cao
hơn có nghĩa là tốc độ dữ liệu tốt hơn, tiếp cận với một người sử dụng nhiều hơn
(nếu tất cả các yếu tố khác được coi là giống nhau). Các nhà mạng lựa chọn băng

các gói dữ liệu và giọng nói. Bằng việc sử dụng băng thông lớn hơn và dải tần số
âm 50 - 7000Hz dựa trên mạng 4G LTE, VoLTE có thể mang lại chất lượng cuộc
gọi tốt hơn khoảng 40% (các nhà cung cấp thường hay gọi "HD Voice" hay "chất
lượng âm thanh độ phân giải cao) so với khi gọi bằng mạng 3G vốn có tần số âm
hẹp hơn, chỉ 300 - 2400Hz. Dịch vụ này còn có thể giảm thời gian kết nối giữa hai
thiết bị với nhau trong chỉ 1/4 giây, nhanh hơn nhiều so với con số 5 giây của mạng
3G. Hiện có Galaxy S III LTE LG Optimus II LTE, LG Optimus Vu II là ba trongsố nhiều thiết bị tương thích với VoLTE. Một số nhà mạng ở Mỹ và Hàn Quốc đã
bắt đầu triển khai việc cung cấp dịch vụ VoLTE cho khác hàng.
bắt đầu triển khai việc cung cấp dịch vụ VoLTE cho khác hàng.
3.3. Đặc điểm mạng thông tin di động của Phú Thọ
• Đặc điểm tỉnh Phú Thọ
Phú Thọ là một tỉnh miền núi, trung du thuộc vùng Đông Bắc Việt Nam,
Thành phố Việt Trì là trung tâm hành chính của tỉnh cách thủ đô Hà Nội 80km và
sân bay quốc tế nội bài 50km về phía Tây Bắc.
Hiện tỉnh Phú Thọ có 353.294, 93ha diện tích tự nhiên và 1.313.926 nhân
khẩu; 13 huyện, thành thị (Thành Phố Việt Trì, Thị Xã Phú Thọ, 11 huyện: Thanh
Ba, Thanh Sơn, tân Sơn, Yên Lập, Cẩm Khê, Tam Nông, Thanh Thủy, Hạ Hòa,
Đoan Hùng, Lâm Thao Phù Ninh); 277 đơn vị hành chính cấp xã.
Địa giới Phú Thọ: Phía bắc giáp với tỉnh Tuyên Quang Và Yên Bái, Phía
nam giáp với Thành Phố Hà Nội, Phía đông giápTỉnh Vĩnh Phúc, Phía tây, giáp với
tỉnh Sơn La.
• Hiện trạng mạng thông tin di động Phú Thọ
Phú Thọ đang đẩy mạnh triển Khai cơ sở hạ tầng được xem là một trong
những giải pháp lớn, quan trọng trong năm 2011. Thực hiện chủ trương này, Tập
đoàn đã bước đầu phát huy được tối đa năng lực của hạ tầng mạng lưới, rút ngắn
được thời gian chuẩn bị cơ sở hạ tầng kịp thời phục vụ SXKD, giảm tối đa các chi
phí xây dựng, truyền dẫn, bảo dưỡng…từ đó nâng cao chất lượng mạng và dịch vụ.

- Phú Thọ có trên 300 trạm BTS đảm bảo 100% số xã trong tỉnh được phủ
sóng di động 3G
Kế hoạch phát triển hạ tầng dùng chung giai đoạn 2011 - 2020:
+ Giai đoạn 2011 - 2015: 150 x 2 = 300 vị trí trạm thu phát sóng
+ Giai đoạn 2016 - 2020: 170 x 2 = 340 vị trí trạm thu phát sóng
Kế hoạch phát triển hạ tầng dùng riêng giai đoạn 2011 - 2020:
- Giai đoạn 2011 - 2015: 120 vị trí trạm thu phát sóng.
- Giai đoạn 2016 - 2020: 75 vị trí trạm thu phát sóng.
Dự phòng quỹ vị trí cho doanh nghiệp phát triển mạng lưới ứng dụng
công nghệ mớiQuy hoạch 300 vị trí trạm thu phát sóng thông tin di động để đáp ứng xu
hướng phát triển chung của công nghệ, khi mạng thông tin di động phát triển lên
các thế hệ tiếp theo (4G), ứng dụng công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng tốc độ
cao… Quỹ vị trí này chỉ được sử dụng khi các doanh nghiệp phát triển mạng lưới
lên thế hệ tiếp theo, ứng dụng các công nghệ mới; mỗi doanh nghiệp không được
phép lắp đặt quá 75 vị trí. Ngoài quỹ vị trí trên, các doanh nghiệp có thể lắp đặt và
triển khai hạ tầng mạng 4G trên cơ sở sử dụng chung hạ tầng với mạng 2G, 3G hiện
tại.
Kế hoạch phát triển hạ tầng 2011 - 2020:
- Giai đoạn 2011 - 2015: 100 vị trí trạm thu phát sóng.
- Giai đoạn 2016 - 2020: 200 vị trí trạm thu phát sóng.
Dự phòng quỹ vị trí cho doanh nghiệp mới tham gia thị trường
Dành cho các doanh nghiệp được cấp phép sau khi quy hoạch đã được ban
hành. Quỹ vị trí trạm dự phòng dành cho 02 doanh nghiệp. Đến năm 2020, dự
phòng 150 vị trí trạm thu phát sóng cho các doanh nghiệp mới, mỗi doanh nghiệp
có không quá 75 vị trí trạm thu phát sóng. Khuyến khích các doanh nghiệp mới thỏa
thuận, phối hợp sử dụng hạ tầng và thuê lại hạ tầng của các doanh nghiệp khác. Quỹ
vị trí trạm dự phòng này không dành cho các doanh nghiệp đang hoạt động.

quả trong sử dụng phổ tần hữu hạn của các nhà khai thác, LTE cho một môi trường
dịch vụ di động hấp dẫn và phong phú hơn.
Trong đề tài luận văn này, em đề cập đến tầm quan trọng của thông tin di
động với khả năng kết nối mọi lúc mọi nơi nó luôn thể hiện những tiện ích và ngày
càng không thể thiếu đối với ngường sử dụng.
Qua một thời gian học tập tại khoa Điện tử- Trường đại học kỹ thuật công
nghiệp Thái Nguyên, được sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo PGS.TS Nguyễn
Thanh Hà và các thầy cô giáo trong khoa. Đến nay em đã kết thúc khóa học và
hoàn thành luận văn của mình.
Với mục tiêu nghiên cứu, phân tích về công nghệ then chốt nhằm ứng dụng
cho mạng di dộng thế hệ sau và áp dụng triển khai 4G cho Viễn thông Phú Thọ .
luận văn đã hoàn thành được tất cả các mục tiêu đã đề ra.
Kiến nghị
+ Tính toán, quy hoạch 4G/LTE
+ Nghiên cứu hệ thống truyền thông tốc độ Gigabit sử dụng xử lý tín hiệu thời
gian.
Tác giả mong rằng đề tài này sẽ được đưa vào ứng dụng cho các nhà mạng
của Tỉnh Phú Thọ.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu và trình bày nhưng luận văn
vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy,
Cô giáo cũng như những đóng góp ý kiến của bạn bè, đồng nghiệp để luận văn được
hoàn thiện hơn.