LỜI MỞ ĐẦU
Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát
triển rất nhanh và mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà khai thác. Sự phát triển của thị
trường viễn thông di động đã thúc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu và triển khai các hệ
thống thông tin di động mới trong tương lai. Hệ thống di động thế hệ thứ hai, với GSM
và CDMA là những ví dụ điển hình đã phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Tuy
nhiên, thị trường viễn thông ngày càng mở rộng càng thể hiện rõ những hạn chế về
dung lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai. Sự ra đời
của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba với các công nghệ tiêu biểu như WCDMA
hay HSPA là một tất yếu để có thể đáp ứng được nhu cầu truy cập dữ liệu, âm thanh,
hình ảnh, xem phin HDTV với tốc độ cao.
Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G hay 3G vẫn đang phát triển
không ngừng nhưng các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới đã bắt đầu tiến hành
triển khai thử nghiệm một chuẩn di động thế hệ mới có rất nhiều tiềm năng và có thể
sẽ trở thành chuẩn di động 4G trong tương lai, đó là LTE (Long Term Evolution). Các
cuộc thử nghiệm và trình diễn công nghệ LTE vừa qua đã chứng tỏ khả năng tuyệt vời
của công nghệ này và khả năng thương mại hóa LTE đã đến rất gần. Trước đây, muốn
truy cập dữ liệu, bạn phải cần có 1 đường dây cố định để kết nối. Trong tương lai
không xa với LTE, bạn có thể truy cập tất cả các dịch vụ mọi lúc mọi nơi trong khi vẫn
di chuyển như: xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoại thấy hình, chơi game,
nghe nhạc trực tuyến, tải cơ sở dữ liệu… với một tốc độ “siêu tốc”. Đó chính là sự
khác biệt giữa mạng di động thế hệ thứ 3 (3G) và mạng di động thế hệ thứ tư (4G).
Tuy vẫn còn khá mới mẻ nhưng mạng di động băng rộng 4G đang được kỳ vọng sẽ tạo
ra nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng di động hiện nay.
Xuất phát từ những vấn đề trên, em đã lựa chọn đồ án môn học của mình là:
“Công nghệ LTE cho mạng di động băng thông rộng”. Đề tài sẽ đi vào tìm hiểu tổng
quan về công nghệ LTE cũng như là những kỹ thuật và thành phần được sử dụng trong
công nghệ này để có thể hiểu rõ thêm về những tiềm năng hấp dẫn mà công nghệ này
sẽ mang lại.

Nội dung đề tài gồm 5 Chương:

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
Chương 2 TỔNG QUAN TRUY CẬP VÔ TUYẾN LTE
Chương 3 KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE
Chương 4 LỚP VẬT LÝ LTE
Chương 5 CÁC THỦ TỤC TRUY CẬP LTE
Tuy nhiên, do LTE là công nghệ vẫn đang được nghiên cứu, phát triển và hoàn
thiện cũng như do những giới hạn về kiến thức của người trình bày nên đồ án này chưa
đề cập được hết các vấn đề của công nghệ LTE và không thể tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của Thầy Cô và Các Bạn.

Sinh viên thực hiện

Trần Thanh Tuất










LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn Cô ThS Đào Thị Thu Thủy đã nhiệt tình chỉ dẫn đề
tài, Em cũng xin chân thành cảm ơn Các Thầy Cô trong Khoa đã truyền thụ kiến thức,
con cũng xin cảm ơn Bố Mẹ đã nuôi dưỡng và là điểm tựa tinh thần giúp con phấn
đấu. Xin chân thành cảm ơn các báo đài, tạp chí viễn thông quốc tế và trong nước… đã
cung cấp, hỗ trợ những tài liệu tham khảo quí giá.


Sinh viên thực hiện

Trần Thanh Tuất















NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)

















, Ngày … tháng … năm …








NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)

















, Ngày … tháng … năm …








MỤC LỤC
NỘI DUNG TRANG
Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE 1
1.1. Giới thiệu về công nghệ LTE 1
1.2. So sánh công nghệ LTE với công nghệ WiMax 2
1.3. Những triển vọng cho công nghệ LTE 6
1.4. Những yêu cầu của mục tiêu thiết kế LTE 8
1.4.1. Tiềm năng công nghệ 8
1.4.2. Hiệu suất hệ thống 9
1.4.3. Các vấn đề liên quan đến việc triển khai 11
1.4.4. Kiến trúc và sự dịch chuyển 15
1.4.5. Quản lý tài nguyên vô tuyến 15
1.4.6. Độ phức tạp 16
1.4.7. Những vấn đề chung 16
Chương 2 TỔNG QUAN TRUY CẬP VÔ TUYẾN LTE 17
2.1. Hệ thống truyền dẫn: đường xuống OFDM và đường lên SC-FDMA 17
2.2. Hoạch định phụ thuộc kênh truyền và sự thích ứng tốc độ 18
2.2.1. Hoạch định đường xuống 20

2.2.2. Hoạch định đường lên 21
2.2.3. Điều phối nhiễu liên tế bào 21
2.3. ARQ hỗn hợp với việc kết hợp mềm 22
2.4. Sự hỗ trợ nhiều anten 23
2.5. Hỗ trợ Multicast và Broadcast 24
2.6. Tính linh hoạt phổ 25
2.6.1. Tính linh hoạt trong sắp xếp song công 25
2.6.2. Tính linh hoạt trong băng tần hoạt động 26
2.6.3. Tính linh hoạt về băng thông 27
Chương 3 KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE 28
3.1. Giới thiệu tổng quan 28
3.2. Điều khiển kết nối vô tuyến (RLC - Radio Link Control) 30
3.3. Điều khiển truy nhập môi trường (MAC - Medium Access Control) 32
3.3.1. Kênh logic và kênh truyền tải 32
3.3.2. Hoạch định đường xuống 36
3.3.3. Hoạch định đường lên 38
3.3.4. Hybrid ARQ 41
3.4. Lớp vật lý (PHY - Physical Layer) 45
3.5. Các trạng thái LTE 48
3.6. Luồng dữ liệu 50
Chương 4 LỚP VẬT LÝ LTE 52
4.1. Kiến trúc miền thời gian toàn phần 52
4.2. Sơ đồ truyền dẫn đường xuống 54
4.2.1. Tài nguyên vật lý đường xuống 54
4.2.2. Các tín hiệu tham khảo đường xuống 60
4.2.2.1. Các chuỗi tín hiệu tham khảo và việc nhận diện tế bào lớp vật lý 61
4.2.2.2. Nhảy tần tín hiệu tham khảo 62
4.2.2.3. Các tín hiệu tham khảo cho truyền dẫn đa anten 63
4.2.3. Xử lý kênh truyền tải đường xuống 64
4.2.3.1. Chèn CRC 67

4.2.3.2. Mã hóa kênh 67
4.2.3.3. Chức năng Hybrid ARQ lớp vật lý 68
4.2.3.4. Ngẫu nhiên hóa mức bit 68
4.2.3.5. Điều chế dữ liệu 70
4.2.3.6. Ánh xạ anten 70
4.2.3.7. Ánh xạ khối tài nguyên 71
4.2.4. Báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống 72
4.2.5. Truyền dẫn nhiều anten đường xuống 76
4.2.5.1. Hai anten mã hóa khối không gian - tần số 77
4.2.5.2. Tạo dạng tia (Beam Forming) 78
4.2.5.3. Ghép kênh không gian 78
4.2.6. Multicast/Broadcast sử dụng MBFSN 80
4.3. Sơ đồ truyền dẫn đường lên 81
4.3.1. Tài nguyên vật lý đường lên 81
4.3.2. Tín hiệu tham khảo đường lên 86
4.3.2.1. Nhiều tín hiệu tham khảo 90
4.3.2.2. Tín hiệu tham khảo cho việc dò kênh 90
4.3.3. Xử lý kênh truyền tải đường lên 93
4.3.4. Báo hiệu điều khiển L1/L2 đường lên 94
4.3.5. Định thời sớm đường lên 98
Chương 5 CÁC THỦ TỤC TRUY CẬP LTE 101
5.1. Dò tìm tế bào (Cell Search) 101
5.1.1. Thủ tục dò tìm Cell 101
5.1.2. Cấu trúc thời gian – tần số của các tín hiệu đồng bộ 103
5.1.3. Dò tìm Cell ban đầu và kế cận 105
5.2. Truy cập ngẫu nhiên 106
5.2.1. Bước 1: Truyền dẫn Preamble truy cập ngẫu nhiên 108
5.2.2. Bước 2: Đáp ứng truy cập ngẫu nhiên 113
5.2.3. Nhận dạng đầu cuối 114
5.2.4. Giải quyết tranh chấp 115

5.3. Paging 116
KẾT LUẬN 118
CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO 126






DANH MỤC HÌNH VẼ
Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
Hình 1.1: Kiến trúc của mạng LTE 1
Hình 1.2: Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác 3
Hình 1.3: Phân bố phổ băng tần lõi ở 2 GHz của nguyên bản IMT 2000 13
Hình 1.4: Một ví dụ về cách thức LTE thâm nhập từng bước 14
Chương 2 TỔNG QUAN TRUY CẬP VÔ TUYẾN LTE
Hình 2.1: Hoạch định phụ thuộc kênh trong miền thời gian và tần số 20
Hình 2.2: Một ví dụ về điều phối nhiễu liên tế bào, 21
Hình 2.3: FDD và TDD 25
Chương 3 KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE
Hình 3.1: Kiến trúc giao thức LTE (đường xuống) 29
Hình 3.2: Phân đoạn và hợp đoạn RLC 31
Hình 3.3: Ví dụ về sự ánh xạ các kênh logic lên các kênh truyền dẫn 35
Hình 3.4: Việc lựa chọn định dạng truyền dẫn trong đường xuống và đường lên 39
Hình 3.5: Giao thức Hybrid ARQ đồng bộ và không đồng bộ 43
Hình 3.6: Nhiều tiến trình Hybrid ARQ song song 43
Hình 3.7: Mô hình xử lý lớp vật lý đơn giản cho DL-SCH 46
Hình 3.8: Mô hình xử lý lớp vật lý đơn giản cho UL-SCH 47
Hình 3.9: Các trạng thái LTE 49

Hình 3.10: Một ví dụ về luồng dữ liệu LTE 51
Chương 4 LỚP VẬT LÝ LTE
Hình 4.1: Cấu trúc miền thời gian LTE 52
Hình 4.2: Các ví dụ về việc chỉ định khung phụ đường lên/đường xuống 54
Hình 4.3: Tài nguyên vật lý đường xuống LTE 55
Hình 4.4: Cấu trúc miền tần số đường xuống LTE 56
Hình 4.5: Cấu trúc khung phụ và khe thời gian đường xuống LTE 58
Hình 4.6: Khối tài nguyên đường xuống dành cho tiền tố chu trình bình thường 59
Hình 4.7: Cấu trúc tín hiệu tham khảo đường xuống LTE 60
Hình 4.8: Cấu trúc tín hiệu tham khảo trong trường hợp truyền dẫn nhiều anten 65
Hình 4.9: Xử lý kênh truyền tải đường xuống 66
Hình 4.10: Chèn CRC đường xuống 66
Hình 4.11: Khối mã hóa Turbo LTE 67
Hình 4.12: Chức năng Hybrid-ARQ lớp vật l ý 69
Hình 4.13: Ngẫu nhiên hóa đường xuống 69
Hình 4.14: Điều chế dữ liệu 70
Hình 4.15: Ánh xạ khối tài nguyên đường xuống 72
Hình 4.16: Chuỗi xử lý cho báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống 74
Hình 4.17: Lưới thời gian/tần số LTE 74
Hình 4.18: Phần tử kênh điều khiển và các ứng cử kênh điều khiển 76
Hình 4.19: Ánh xạ anten LTE bao gồm ánh xạ lớp, tiếp theo là tiền mã hóa 76
Hình 4.20: Hai anten mã hóa khối không gian - tần số 77
Hình 4.21: Tạo dạng tia trong khung nhiều anten LTE 78
Hình 4.22: Ghép kênh không gian trong khung nhiều anten LTE 78
Hình 4.23: Các tín hiệu tham khảo chung tế bào và riêng tế bào 81
Hình 4.24: Kiến trúc cơ bản của truyền dẫn DFTS-OFDM 82
Hình 4.25: Kiến trúc miền tần số đường lên LTE 83
Hình 4.26: Khung phụ đường lên LTE và cấu trúc khe 84
Hình 4.27: Cấp phát tài nguyên đường lên LTE 85
Hình 4.28: Nhảy tần đường lên 86

Hình 4.29: Tín hiệu tham khảo đường lên được chèn vào trong khối thứ tư 87
Hình 4.30: Sự hình thành tín hiệu tham khảo đường lên miền tần số 87
Hình 4.31: Phương pháp tạo ra tín hiệu tham khảo đường lên 89
Hình 4.32: Truyền dẫn các tín hiệu tham khảo dò kênh đường lên 92
Hình 4.33: Xử lý kênh truyền tải đường lên LTE 93
Hình 4.34: Ghép kênh dữ liệu và báo hiệu điều khiển đường lên L1/L2 96
Hình 4.35: Kiến trúc tài nguyên được sử dụng cho báo hiệu điều khiển L1/L2 97
Hình 4.36: Đề xuất định thời đường lên 100
Chương 5 CÁC THỦ TỤC TRUY CẬP LTE
Hình 5.1: Tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp 103
Hình 5.2: Việc phát tín hiệu đồng bộ trong miền tần số 104
Hình 5.3: Tổng quan của thủ tục truy cập ngẫu nhiên 107
Hình 5.4: Nguyên lý của truyền dẫn Preamble truy cập ngẫu nhiên 109
Hình 5.5: Định thời Preamble ở eNodeB cho người sử dụng 110
Hình 5.6: Việc phát Preamble truy cập ngẫu nhiên 111
Hình 5.7: Việc dò tìm Preamle truy cập ngẫu nhiên trong miền tần số 112
Hình 5.8: Việc nhận không liên tục (DRX) cho Paging 117




















DANH MỤC BẢNG BIỂU
Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
Bảng 1.1: Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP 4
Bảng 1.2: LTE và WiMax 5
Bảng 1.3: Các yêu cầu về hiệu suất phổ và lưu lượng người dùng 10
Bảng 1.4: Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA 12




































CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE

1.1. Giới thiệu về công nghệ LTE
LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System) do 3GPP phát triển. UMTS thế hệ thứ ba dựa trên
WCDMA/HSPA đã được triển khai trên toàn thế giới. Để đảm bảo tính cạnh tranh cho
hệ thống này trong tương lai, tháng 11/2004, 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm xác định
bước phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term
Evolution (LTE). 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 với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ
ở thiết bị đầu cuối. Đặc tính kỹ thuật cho LTE đang được hoàn tất và dự kiến sản phẩm
LTE sẽ ra mắt thị trường trong những năm tới.

Hình 1.1: Kiến trúc của mạng LTE.

Các mục tiêu của công nghệ này là:
- Tốc độ đỉnh tức thời ở băng thông 20 MHz: Tải xuống: 100 Mbps; Tải lên: 50
Mbps.
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
2

- Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1 MHz so
với mạng HSDPA Rel. 6: Tải xuống gấp 3 đến 4 lần; Tải lên gấp 2 đến 3 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 5km, giảm chút ít
trong phạm vi đến 30km. Từ 30 - 100 km thì không hạn chế.
- Độ rộng băng thông linh hoạt: có thể hoạt động với các băng 1.25 MHz, 1.6
MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz cả chiều lên và xuống.
Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ rộng băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.
Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kỹ thuật mới được áp dụng, trong đó
nổi bật là kỹ thuật vô tuyến OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access
- Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao), kỹ thuật anten MIMO (Multiple Input
Multiple Output - Đa nhập đa xuất). Ngoài ra hệ thống này sẽ chạy hoàn toàn trên nền
IP (All-IP Network), và hỗ trợ cả 2 chế độ FDD và TDD.
1.2. So sánh công nghệ LTE với công nghệ WiMax

Về công nghệ, LTE và WiMax có một số khác biệt nhưng cũng có nhiều điểm
tương đồng. Cả hai công nghệ đều dựa trên nền tảng IP. Cả hai đều dùng kỹ thuật
MIMO để cải thiện chất lượng truyền/nhận tín hiệu, đường xuống từ trạm thu phát đến
thiết bị đầu cuối đều được tăng tốc bằng kỹ thuật OFDM hỗ trợ truyền tải dữ liệu đa
phương tiện và video. Theo lý thuyết, chuẩn WiMax hiện tại (802.16e) cho tốc độ tải
xuống tối đa là 70Mbps, còn LTE dự kiến có thể cho tốc độ đến 300Mbps. Tuy nhiên,
khi LTE được triển khai ra thị trường có thể WiMax cũng sẽ được nâng cấp lên chuẩn
802.16m (còn được gọi là WiMax 2.0) có tốc độ tương đương hoặc cao hơn.
Đường lên từ thiết bị đầu cuối đến trạm thu phát có sự khác nhau giữa 2 công
nghệ. WiMax dùng OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), còn
LTE dùng kỹ thuật SC-FDMA (Single Carrier - Frequency Division Multiple Access).
Về lý thuyết, SC-FDMA được thiết kế làm việc hiệu quả hơn và các thiết bị đầu cuối
tiêu thụ năng lượng thấp hơn OFDMA.
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
3



Hình 1.2: Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác.

LTE còn có ưu thế hơn WiMax vì được thiết kế tương thích với cả phương thức
TDD (Time Division Duplex) và FDD (Frequency Division Duplex). Ngược lại,
WiMax hiện chỉ tương thích với TDD (theo một báo cáo được công bố, WiMax Forum
đang làm việc với một phiên bản Mobile WiMax tích hợp FDD). TDD truyền dữ liệu
lên và xuống thông qua 1 kênh tần số (dùng phương thức phân chia thời gian), còn
FDD cho phép truyền dữ liệu lên và xuống thông qua 2 kênh tần số riêng biệt. Điều
này có nghĩa LTE có nhiều phổ tần sử dụng hơn WiMax. Tuy nhiên, sự khác biệt công
nghệ không có ý nghĩa quyết định trong cuộc chiến giữa WiMax và LTE.








CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
4

Bảng 1.1: Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP.
Phiên
Bản
Thời điểm
hoàn tất
Tính năng chính / Thông tin
Release
99
Quí 1/2000
Giới thiệu UMTS (Universal Mobile Telecommunications
System) và WCDMA (Wideband CDMA).
Release
4
Quí 2/2001
Bổ sung một số tính năng như mạng lõi dựa trên IP và có
những cải tiến cho UMTS.
Release
5
Quí 1/2002
Giới thiệu IMS (IP Multimedia Subsystems) và HSDPA

(High-Speed Download Packet Access).
Release
6
Quí 4/2004
Kết hợp với Wireless LAN, thêm HSUPA (High-Speed
Upload Packet Access) và các tính năng nâng cao cho
IMS như Push to Talk over Cellular (PoC).
Release
7
Quí 4/2007
Tập trung giảm độ trễ, cải thiện chất lượng dịch vụ và các
ứng dụng thời gian thực như VoIP. Phiên bản này cũng
tập trung vào HSPA+ (High Speeed Packet Evolution) và
EDGE Evolution.
Release
8
Dự kiến cuối
năm 2008
hoặc đầu
năm 2009
Giới thiệu LTE và kiến trúc lại UMTS như là mạng IP thế
hệ thứ tư hoàn toàn dựa trên IP.

Hiện tại WiMax có lợi thế đi trước LTE: mạng WiMax đã được triển khai và
thiết bị WiMax cũng đã có mặt trên thị trường, còn LTE thì sớm nhất cũng phải đến
năm 2010 người dùng mới được trải nghiệm. Tuy nhiên LTE vẫn có lợi thế quan trọng
so với WiMax. LTE được hiệp hội các nhà khai thác GSM (GSM Association) chấp
nhận là công nghệ băng rộng di động tương lai của hệ di động hiện đang thống trị thị
trường di động toàn cầu với khoảng 2,5 tỉ thuê bao (theo Informa Telecoms & Media)
và trong 3 năm tới có thể chiếm thị phần đến 89% (theo Gartner) - những con số

“trong mơ” đối với WiMax. Hơn nữa, LTE cho phép tận dụng dụng hạ tầng GSM có
sẵn tuy vẫn cần đầu tư thêm thiết bị trong khi WiMax phải xây dựng từ đầu.
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
5

Bảng 1.2: LTE và WiMax.
Tính năng
3GPP LTE
RAN1
802.16e/Mobile
WiMax R1
802.16m/Mobile
WiMax R2
Ghép kênh TDD, FDD TDD TDD, FDD
Băng tần dự kiến 700MHz – 2,3GHz, 2,5GHz, 2,3GHz, 2,5GHz,
Tốc độ tối đa
(Download/Upload)
300Mbps
/100Mbps
70Mbps /70Mbps

300Mbps
/100Mbps
Di động 350km/h 120km/h 350km/h
Phạm vi phủ sóng 5/30/100km 1/5/30km 1/5/30km
Số người dùng VoIP
đồng thời
80 50 100
Thời điểm hoàn tất

chuẩn
Dự kiến cuối
năm 2008 hoặc
đầu năm 2009
2005
Dự kiến trong
năm 2009
Triển khai ra thị
trường
2009-
2010/2012
2007-2008/2009 2010

Thời thế đổi thay, nhận thấy lợi thế của LTE, một số nhà khai thác mạng đã cân
nhắc lại việc triển khai WiMax và đã có nhà khai thác quyết định từ bỏ con đường
WiMax để chuyển sang LTE, đáng kể trong số đó có hai tên tuổi lớn nhất tại Mỹ là
AT&T và Verizon Wireless. Theo một khảo sát do RCR Wireless News và Yankee
Group thực hiện gần đây, có đến 56% nhà khai thác di động chọn LTE, chỉ có 30% đi
theo 802.16e. Khảo sát cho thấy các nhà khai thác di động ở Bắc Mỹ và Tây Âu
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
6

nghiêng về LTE, trong khi các nước mới phát triển đặc biệt là ở khu vực châu Á - Thái
Bình Dương thì ủng hộ WiMax.
Nhiều hãng sản xuất thiết bị đi nước đôi, một mặt tuyên bố vẫn ủng hộ WiMax,
mặt khác lại dốc tiền đầu tư cho LTE. Ngay như Intel, đầu tàu hậu thuẫn WiMax, cũng
“đổi giọng”. Cả Siavash M. Alamouti, giám đốc kỹ thuật Wireless Mobile Group và
Sean Maloney, giám đốc tiếp thị của Intel, trong các phát biểu gần đây đều cho rằng
WiMax có thể “hoà hợp” với LTE.

Trong cuộc đua 4G, WiMax và LTE hiện là hai công nghệ sáng giá nhất. Liệu
hai công nghệ này có thể cùng tồn tại độc lập hay sẽ sát nhập thành một chuẩn chung?
Hiệu năng của WiMax và LTE tương đương nhau, do vậy việc quyết định hiện nay
phụ thuộc vào yếu tố sẵn sàng và khả năng thâm nhập thị trường.
1.3. Những triển vọng cho công nghệ LTE
Nhận thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này, ngành công nghiệp di động đang
đoàn kết xung quanh hệ thống LTE với hầu hết các công ty viễn thông hàng đầu thế
giới: Alcatel-Lucent, Ericsson, France Telecom/Orange, Nokia, Nokia Siemens
Networks, AT&T, T-Mobile, Vodafone, China Mobile, Huawei, LG Electronics, NTT
DoCoMo, Samsung, Signalion, Telecom Italia, ZTE Kế hoạch thử nghiệm và triển
khai công nghệ này đang được các công ty trên cùng hợp tác thúc đẩy, dự kiến vào
khoảng năm 2009 - 2010 sẽ được thương mại hóa đến với người dùng.
Mạng NTT DoCoMo của Nhật sẽ đi tiên phong khi đặt mục tiêu khai trương dịch
vụ vào năm 2009.
Các mạng Verizon Wireless, Vodafone, và China Mobile tuyên bố hợp tác thử
nghiệm LTE vào 2008 - 2009. Việc triển khai cơ sở hạng tầng cho LTE sẽ bắt đầu vào
nửa sau của năm 2009 và kế hoạch cung cấp dịch vụ sẽ bắt đầu vào năm 2010.
Với việc dành được số lượng giấy phép sử dụng băng tần 700 MHz thứ 2 sau
Verizon, mạng AT&T cũng lên kế hoạch sử dụng băng tần này cho LTE. Hãng này
tuyên bố có đủ băng thông 20 MHz dành cho LTE để phủ sóng 82% dân số của 100
thành phố hàng đầu của Mỹ. Như vậy 2 mạng chiếm thị phần lớn nhất của Mỹ đều
chọn LTE là giải pháp tiến lên 4G.
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
7

Mạng Telstra của Úc gần đây cũng đã xác nhận phát triển theo hướng LTE. Hãng
TeliaSonera, nhà cung cấp lớn nhất cho thị trường Bắc Âu và vùng Baltic cũng cam
kết sẽ sử dụng công nghệ LTE cho các thị trường của mình.
Vào ngày 19/12/2007, hãng Nokia Siemens Networks đã công bố thử nghiệm

thành công công nghệ LTE với tốc độ lên đến 173 Mbps trong môi trường đô thị với
nhiều thuê bao cùng lúc. Trên băng tần 2,6 GHz ở băng thông 20MHz, tốc độ này đã
vượt xa tốc độ yêu cầu là 100 Mbps.
Ngày 11/6/2008, theo Financial Times, cổ phiếu của Nortel, nhà sản xuất viễn
thông nổi tiếng của Canada, đã tăng 13% khi hãng tuyên bố tập trung các nỗ lực
nghiên cứu không dây vào công nghệ LTE thay vì công nghệ WiMax.
Giám đốc kỹ thuật của hãng, ông Stephan Scholz phát biểu: “Khi thế giới tiến
gần đến con số 5 tỉ thuê bao vào năm 2015, theo tiên đoán của chúng tôi, các nhà cung
cấp dịch vụ di động sẽ phải sử dụng tất cả các băng tần với một cấu trúc mạng đơn
giản nhất và hiệu quả chi phí cao nhất để phục vụ lưu lượng liên lạc cao hơn 100 lần.
Cuộc thử nghiệm thực tế này là một chứng minh ban đầu quan trọng cho khái niệm về
LTE”.
Cuộc gọi thoại đầu tiên giữa 2 điện thoại LTE đã được trình diễn vào Hội Nghị
Thế Giới Di Động (Mobile World Congress) được tổ chức vào tháng 2/2008 tại
Barcelona, Tây Ban Nha. Vào tháng 3 vừa qua, mạng NTT DoCoMo đã thử nghiệm
LTE đạt đến tốc độ 250Mbps.
Tại các triển lãm viễn thông quốc tế gần đây, các nhà sản xuất Huawei, Motorola,
Ericsson… cũng đã biểu diễn LTE với các ứng dụng như xem tivi chất lượng cao
HDTV, chơi game online…
Các cuộc thử nghiệm và trình diễn này đã chứng tỏ khả năng tuyệt vời của công
nghệ LTE và khả năng thương mại hóa LTE đã đến rất gần.
Trước đây, muốn truy cập dữ liệu, bạn phải cần 1 đường dây cố định để kết nối.
Trong tương lai không xa với LTE, bạn có thể truy cập tất cả các dịch vụ mọi lúc mọi
nơi trong khi vẫn di chuyển: xem phim chất lượng cao, điện thoại thấy Hình, chơi
game trực tuyến, tải cơ sở dữ liệu … với tốc độ “siêu tốc”.
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
8

1.4. Những yêu cầu của mục tiêu thiết kế LTE

Những hoạt động của 3GPP trong việc cải tiến mạng 3G vào mùa xuân năm 2005
đã xác định đối tượng, những yêu cầu và mục tiêu cho LTE. Những mục tiêu và yêu
cầu này được dẫn chứng bằng tài liệu trong văn bản 3GPP TR 25.913. Những yêu cầu
cho LTE được chia thành 07 phần khác nhau như sau:
- Tiềm năng, dung lượng.
- Hiệu suất hệ thống.
- Các vấn đề liên quan đến việc triển khai.
- Kiến trúc và sự dịch chuyển (Migration).
- Quản lý tài nguyên vô tuyến.
- Độ phức tạp.
- Những vấn đề chung.
1.4.1. Tiềm năng công nghệ
Yêu cầu được đặt ra là việc đạt tốc độ dữ liệu đỉnh cho đường xuống là 100
Mbps và đường lên là 50 Mbps, khi hoạt động trong phân bố phổ 20 MHz. Khi mà
phân bố phổ hẹp hơn thì tốc độ dữ liệu đỉnh cũng sẽ tỉ lệ theo. Do đó, điều kiện đặt ra
là có thể biểu diễn được 5 bit/s/Hz cho đường xuống và 2.5 bit/s/Hz cho đường lên.
Như vậy, LTE hỗ trợ cả chế độ FDD và TDD. Rõ ràng, đối với trường hợp TDD,
truyền dẫn đường lên và đường xuống, theo định nghĩa không thể xuất hiện đồng thời.
Do đó mà yêu cầu tốc độ dữ liệu đỉnh cũng không thể trùng nhau đồng thời. Mặt khác,
đối với trường hợp FDD, đặc tính của LTE cho phép quá trình phát và thu đồng thời
đạt được tốc độ dữ liệu đỉnh theo phần lý thuyết ở trên.
Yêu cầu về độ trễ được chia thành:
- Yêu cầu độ trễ mặt phẳng điều khiển (The Control Plane Latency
Requirements) xác định độ trễ của việc chuyển từ các trạng thái thiết bị đầu
cuối không tích cực khác nhau sang trạng thái tích cực khi đó thiết bị đầu cuối
di động có thể gửi và nhận dữ liệu. Có hai cách xác định: cách xác định thứ
nhất được thể hiện qua thời gian chuyển tiếp từ trạng thái tạm trú (Camped
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
9


State) chẳng hạn như trạng thái Release 6 Idle Mode, khi đó thì thủ tục chiếm
100 ms; cách xác định thứ hai được thể hiện qua thời gian chuyển tiếp từ trạng
thái ngủ chẳng hạn như trạng thái Release 6 Cell_PCH, khi đó thì thủ tục chiếm
50 ms. Trong cả hai thủ tục này, thì độ trễ chế độ ngủ và việc báo hiệu Non-
RAN đều được loại trừ. (Chế độ Release 6 Idle là 1 trạng thái mà khi thiết bị
đầu cuối không được nhận biết đối với mạng truy nhập vô tuyến, nghĩa là,
mạng truy nhập vô tuyến không có bất cứ thuộc tính nào của thiết bị đầu cuối
và thiết bị đầu cuối cũng không được chỉ định một tài nguyên vô tuyến nào.
Thiết bị đầu cuối có thể ở trong chế độ ngủ và chỉ lắng nghe hệ thống mạng tại
những khoảng thời gian cụ thể. Trạng thái Release 6 Cell_PCH là trạng thái khi
mà thiết bị đầu cuối không được nhận biết đối với mạng truy nhập vô tuyến.
Tuy mạng truy nhập vô tuyến biết thiết bị đầu cuối đang ở trong tế bào nào
nhưng thiết bị đầu cuối lại không được cấp phát bất cứ tài nguyên vô tuyến nào.
Thiết bị đầu cuối lúc này có thể đang trong chế độ ngủ).
- Yêu cầu độ trễ mặt phẳng người dùng (The User Plane Latency Requirements)
được thể hiện quan thời gian để truyền một gói IP nhỏ từ thiết bị đầu cuối tới
nút biên RAN hoặc ngược lại được đo từ lớp IP. Thời gian truyền theo một
hướng sẽ không vượt quá 5 ms trong mạng không tải (Unloaded Network),
nghĩa là không có một thiết bị đầu cuối nào khác xuất hiện trong tế bào.
Xét về mặt yêu cầu đối với độ trễ mặt phẳng điều khiển, LTE có thể hỗ trợ ít nhất
200 thiết bị đầu cuối di động ở trạng thái tích cực khi hoạt động ở khoảng tần 5 MHz.
Trong mỗi phân bố rộng hơn 5 MHz, thì ít nhất có 400 thiết bị đầu cuối được hỗ trợ.
Số lượng thiết bị đầu cuối không tích cực trong tế bào không nói rõ là bao nhiêu nhưng
có thể là cao hơn một cách đáng kể.
1.4.2. Hiệu suất hệ thống
Các mục tiêu thiết kế công năng hệ thống LTE sẽ xác định lưu lượng người dùng,
hiệu suất phổ, độ linh động, vùng phủ sóng, và MBMS nâng cao.
Nhìn chung, các yêu cầu đặc tính LTE có liên quan đến hệ thống chuẩn sử dụng
HSPA Release 6. Đối với trạm gốc, giả định có một anten phát và hai anten thu, trong

khi đó thì thiết bị đầu cuối có tối đa là một anten phát và hai anten thu. Tuy nhiên, một
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
10

điều quan trọng cần lưu ý là những đặc tính nâng cao như là một phần của việc cải tiến
HSPA thì không được bao gồm trong tham chiếu chuẩn. Vì thế, mặc dù thiết bị đầu
cuối trong hệ thống chuẩn được giả định là có hai anten thu thì một bộ thu RAKE đơn
giản vẫn được áp dụng. Tương tự, ghép kênh không gian cũng không được áp dụng
trong hệ thống chuẩn.
Yêu cầu lưu lượng người dùng được định rõ theo hai điểm: tại sự phân bố người
dùng trung bình và tại sự phân bố người dùng phân vị thứ 5 (khi mà 95% người dùng
có được chất lượng tốt hơn). Mục tiêu hiệu suất phổ cũng được chỉ rõ, và trong thuộc
tính này thì hiệu suất phổ được định nghĩa là lưu lượng hệ thống theo tế bào tính theo
bit/s/MHz/Cell. Những mục tiêu thiết kế này được tổng hợp trong Bảng 1.3.
Bảng 1.3: Các yêu cầu về hiệu suất phổ và lưu lượng người dùng
Phương pháp đo hiệu
suất
Mục tiêu đường xuống
so với cơ bản
Mục tiêu đường lên so
với cơ bản
Lưu lượng người dùng
trung bình (trên 1 MHz)
3 lần – 4 lần 2 lần – 3 lần
Lưu lượng người dùng tại
biên tế bào (trên 1 MHz,
phân vị thứ 5)
2 lần – 3 lần 2 lần – 3 lần
Hiệu suất phổ

(bit/s/Hz/Cell)
3 lần – 4 lần 2 lần – 3 lần

Yêu cầu về độ linh động chủ yếu tập trung vào tốc độ di chuyển của các thiết bị
đầu cuối di động. Tại tốc độ thấp, 0 - 15 km/h thì hiệu suất đạt được là tối đa, và cho
phép giảm đi một ít đối với tốc độ cao hơn. Tại vận tốc lên đến 120 km/h, LTE vẫn
cung cấp hiệu suất cao và đối với vận tốc trên 120 km/h thì hệ thống phải duy trì được
kết nối trên toàn mạng tế bào. Tốc độ tối đa có thể quản lý đối với một hệ thống LTE
có thể được thiết lập đến 350 km/h (hoặc thậm chí đến 500 km/h tùy thuộc vào băng
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
11

tần). Một yếu tố quan trọng đặc biệt là dịch vụ thoại được cung cấp bởi LTE sẽ ngang
bằng với chất lượng mà WCDMA/HSPA hỗ trợ.
Yêu cầu về vùng phủ sóng chủ yếu tập trung vào phạm vi tế bào (bán kính),
nghĩa là khoảng cách tối đa từ vùng tế bào (Cell Site) đến thiết bị đầu cuối di động
trong Cell. Đối với phạm vi tế bào lên đến 5 km thì những yêu cầu về lưu lượng người
dùng, hiệu suất phổ và độ linh động vẫn được đảm bảo trong giới hạn không bị ảnh
hưởng bởi nhiễu. Đối với những tế bào có phạm vi lên đến 30 km thì có một sự giảm
nhẹ cho phép về lưu lượng người dùng và hiệu suất phổ thì lại giảm một cách đáng kể
hơn nhưng vẫn có thể chấp nhận được. Tuy nhiên, yêu cầu về độ di động vẫn được đáp
ứng. Khi mà phạm vi tế bào lên đến 100 km thì không thấy có đặc tính kỹ thuật về yêu
cầu hiệu suất nào được nói rõ trong trường hợp này.
Những yêu cầu MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Server) nâng cao xác
định cả hai chế độ: Broadcast và Unicast. Nhìn chung, LTE sẽ cung cấp những dịch vụ
tốt hơn so với những gì có thể trong phiên bản 6. Yêu cầu đối với trường hợp
Broadcast là hiệu suất phổ 1 bit/s/Hz, tương ứng với khoảng 16 kênh TV di động bằng
cách sử dụng khoảng 300 Kbps trong mỗi phân bố phổ tần 5 MHz. Hơn nữa, nó có thể
cung cấp dịch vụ MBMS với chỉ một dịch vụ trên một sóng mang, cũng như là kết hợp

với các dịch vụ Non-MBMS khác. Và như vậy thì đương nhiên đặc tính kỹ thuật của
LTE có khả năng cung cấp đồng thời cả dịch vụ thoại và dịch vụ MBMS.
1.4.3. Các vấn đề liên quan đến việc triển khai
Các yêu cầu liên quan đến việc triển khai bao gồm các kịch bản triển khai, độ
linh hoạt phổ, trải phổ, sự cùng tồn tại và làm việc với nhau giữa LTE với các công
nghệ truy cập vô tuyến khác của 3GPP như GSM và WCDMA/HSPA.
Những yêu cầu về kịch bản triển khai bao gồm: trường hợp mà hệ thống LTE được
triển khai như là một hệ thống độc lập và trường hợp mà LTE được triển khai đồng
thời với WCDMA/HSPA hoặc GSM. Do đó mà yêu cầu này sẽ không làm giới hạn các
tiêu chuẩn thiết kế. Những yêu cầu về độ linh hoạt phổ và triển khai sẽ được phác thảo
chi tiết hơn trong phần “Độ linh hoạt phổ và việc triển khai” ở dưới.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
12

Vấn đề cùng tồn tại và có thể hoạt động phối hợp với các hệ thống 3GPP khác và
những yêu cầu tương ứng đã thiết lập ra những điều kiện về tính linh động giữa LTE
và GSM, và giữa LTE và WCDMA/HSPA cho thiết bị đầu cuối di động hỗ trợ những
công nghệ này. Bảng 1.4 liệt kê những yêu cầu về sự gián đoạn, đó là, thời gian gián
đoạn dài nhất trong liên kết vô tuyến khi phải di chuyển giữa các công nghệ truy cập
vô tuyến khác nhau, bao gồm cả dịch vụ thời gian thực và phi thời gian thực. Có một
điều đáng chú ý là những yêu cầu này không được chặt chẽ cho lắm đối với vấn đề
gián đoạn trong chuyển giao và hy vọng khi mà triển khai thực tế thì sẽ đạt được
những giá trị tốt hơn đáng kể.
Yêu cầu về việc cùng tồn tại và có thể làm việc với nhau cũng xác định việc
chuyển đổi lưu lượng Multicast từ phương pháp Broadcast trong LTE thành phương
pháp Unicast trong cả GSM hoặc WCDMA, mặc dù không có số lượng cho trước.
Bảng 1.4 Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA


Độ linh hoạt phổ và việc triển khai
Nền tảng cho những yêu cầu về độ linh hoạt phổ là những điều kiện để LTE có
thể được triển khai trên những băng tần IMT-2000 hiện hành, nghĩa là khả năng cùng
tồn tại với các hệ thống đã được triển khai trên những băng tần này, bao gồm
WCDMA/HSPA và GSM. Một phần liên quan đến những yêu cầu LTE về mặt độ linh
hoạt phổ là khả năng triển khai việc truy nhập vô tuyến dựa trên LTE cho dù phân bố
phổ là theo cặp hay đơn lẻ, như vậy LTE có thể hỗ trợ cả Song công phân chia theo tần
số (FDD) và Song công phân chia theo thời gian (TDD).
Sơ đồ Song công hay việc qui hoạch Song công là một thuộc tính của công nghệ
truy cập vô tuyến. Tuy vậy, một phân bố phổ cho trước thì cũng được liên kết với một
qui hoạch song công cụ thể. Hệ thống FDD được triển khai theo một cặp phân bố phổ,
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
GVHD: ĐÀO THỊ THU THỦY SVTH: TRẦN THANH TUẤT
13

với một dải tần cho truyền dẫn đường xuống và một dải tần khác dành cho đường lên.
Còn hệ thống TDD thì được triển khai trong các phân bố phổ đơn lẻ.
Lấy một ví dụ là phổ của IMT-2000 tại tần số 2 GHz, gọi là băng tần lõi IMT-
2000. Như trình bày trong Hình 1.3, nó bao gồm cặp băng tần 1920-1980 MHz và
2110-2170 MHz dành cho truy cập vô tuyến dựa trên FDD, và hai băng tần là 1910-
1920 MHz và 2010-2025 MHz dành cho truy cập vô tuyến dựa trên TDD. Chú ý là có
thể vì những qui định của địa phương và vùng mà việc sử dụng phổ của IMT-2000 có
thể khác so với những gì được trình bày ở đây.

Hình 1.3: Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 GHz của nguyên bản IMT-2000.

Cặp phân bố cho FDD trong Hình 1.3 là 2 x 60 MHz, nhưng phổ khả dụng cho
một nhà khai thác mạng đơn lẻ có thể chỉ là 2 x 20 MHz hoặc thậm chí là 2 x 10 MHz.
Trong những băng tần khác phổ khả dụng có thể còn ít hơn nữa. Ngoài ra, sự dịch
chuyển của phổ đang được sử dụng cho những công nghệ truy cập vô tuyến khác cần

phải diễn ra một cách từ từ để chắc chắn rằng lượng phổ còn lại phải đủ để hỗ trợ cho
những người dùng hiện tại. Vì vậy, lượng phổ ban đầu được dịch chuyển tới LTE có
thể tương đối nhỏ, nhưng sau đó có thể tăng lên từ từ, được thể hiện trong Hình 1.4. Sự
khác nhau của những diễn tiến phổ có thể xảy ra sẽ dẫn đến một yêu cầu về độ linh
hoạt phổ cho LTE dưới dạng băng thông truyền dẫn được hỗ trợ.