Mục lục
Tóm Tắt Luận Văn ii
Danh Sách Từ Viết Tắt vi
Danh Sách Hình ix
Chương 1. LÝ THUYẾT CƠ SỞ 1
1.1. Tình Hình Hệ Thống Thông Tin Di Động Hiện Tại 1
1.2. Các Vấn Đề Cơ Bản Của Kênh Truyền Vô Tuyến 2
1.2.1. Suy hao đường truyền 2
1.2.2. Hiện tượng Multipath-Fading 4
1.2.3. Kênh truyền fading chọn lọc tần số và kênh truyền fading phẳng 6
1.2.4. Kênh truyền biến đổi nhanh và kênh truyền biến đổi chậm 10
1.2.5. Kênh truyền Rayleigh và kênh truyền Ricean[1] 12
1.3. Các Phương Thức Ghép Kênh[3] 14
1.3.1. Ghép kênh theo tần số FDM 15
1.3.2. Ghép kênh theo thời gian TDM 15
1.3.3. Ghép kênh theo mã CDM 15
1.3.4. Ghép kênh theo tần số trực giao OFDM 16
1.4. Các Mô Hình Hệ Thống Thông Tin Không Dây 17
1.4.1. Hệ thống SISO 17
1.4.2. Hệ thống SIMO 18
1.4.3. Hệ thống MISO 18
1.4.4. Hệ thống MIMO 18
Chương 2. KỸ THUẬT OFDM 20
2.1. Giới Thiệu 20
2.1.1. Sự phát triển của OFDM 20
2.1.2. Lịch sử OFDM[4] 22
2.1.3. Ưu điểm và nhược điểm của OFDM 23
2.2. Nguyên Lý Kỹ Thuật OFDM 24
2.2.1. Sóng mang trực giao 24
2.2.2. Mô hình hệ thống OFDM 25
Chương 3. HỆ THỐNG MIMO 41
3.1. Giới Thiệu 41
3.1.1. Khái niệm hệ thống MIMO 41
3.2. Lịch Sử Hệ Thống MIMO 41
3.2.1. Kỹ thuật phân tập 42
3.2.2. Các độ lợi trong hệ thống MIMO[13] 45
3.3. Mã Hóa Không Gian-Thời Gian STC 47
3.3.1. Mô hình hệ thống MIMO 48
3.3.2. Dung lượng hệ thống MIMO[10] 48
3.3.3. Mã hóa không gian thời-gian khối STBC 54
3.3.4. Mã hóa không gian-thời gian lới STTC[18] 62
3.3.5. Mã hóa không gian-thời gian lớp BLAST[11] 64
Chương 4. HỆ THỐNG MIMO-OFDM 79
4.1. Giới Thiệu 79
4.2. Hệ thống MIMO-OFDM 80
4.2.1. Mô hình hệ thống MIMO-OFDM 80
4.2.2. Mô hình hệ thống MIMO-OFDM Alamouti 83
4.2.3. Mô hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST 87
4.2.4. Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PARR 90
Chương 5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 91
5.1. Mô phỏng hệ thống OFDM 91
5.1.1. Mô phỏng hệ thống đơn sóng mang SC 94
5.1.2. Mô phỏng hệ thống OFDM 99
5.2. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIMO 106
5.2.1. Dung lượng của hệ thống MIMO 106
5.2.2. Sơ đồ Alamouti 106
5.2.3. V-BLAST 109
5.3. Mô phỏng hệ thống MIMO-OFDM 110
5.3.1. Hệ Thống MIMO-OFDM Alamouti 110
5.3.2. Hệ Thống MIMO-OFDM V-BLAST 111
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 114
Tài Liệu Tham Khảo 116
134 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2657 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Cải thiện chất lượng và dung lượng trong hệ thống thông tin không dây dùng kỹ thuật mimo - Ofdm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
taêng tuyeán tính theo soá anten phaùt vaø anten thu (vôùi giaû söû raèng soá anten phaùt vaø thu laø baèng nhau) vaø coù theå ñaït tôùi gaàn 90% dun glöôïng Shanon. Tuy nhieân söï phöùc taïp cuûa kieán truùc D-BLAST khoù coù theå thöïc hieän ñöôïc. Naêm 1996 Wolniansky cuøng vôùi Foschini, Golden vaø Valenzuela ñaõ ñöa ra kieán truùc V-BLAST, kieán truùc naøy ñaõ thöïc hieän thöïc thôøi gian thöïc trong phoøng thí nghieäm Bell vôùi hieäu suaát baêng thoâng laàn ñaàu tieân leân tôùi 20-40 bps/Hz taïi möùc tæ soá tín hieäu treân nhieãu SNR töø 24 ñeán 34 dB.
Kieán truùc V-BLAST
V-BLAST khoâng gioáng nhö caùc kó thuaät gheùp keânh söû duïng chieàu taàn soá, thôøi gian hay chieàu maõ ñeå taêng dung löôïng keânh, VBLAST coù theå taêng dung löôïng cuûa heä thoáng ñaùng keå nhôø vaøo chieàu khoâng gian do heä thoáng MIMO cung caáp. Khoâng gioáng nhö CDM, V-BLAST chæ söû duïng moät khoaûng baêng thoâng nhoû caàn thieát cho heä thoáng QAM truyeàn thoáng. Khoâng gioáng nhö FDM, moãi symbol phaùt chieám toaøn boä baêng thoâng cuûa heä thoáng. Vaø cuoái cuøng khoâng gioáng nhö TDM, toaøn boä baêng thoâng heä thoáng ñöôïc söû duïng ñoàng thôøi ñeå truyeàn caùc symbol taïi moïi thôøi ñieåm .
V-BLAST söû duïng NT anten phaùt vaø NR anten thu vôùi NT≤ NR (nhö hình 3.18). ÔÛ phía phaùt, vector coder seõ saép xeáp caùc bit cuûa chuoãi döõ lieäu goác thaønh caùc symbol vaø chia thaønh NT luoàng döõ lieäu con. Trong V-BLAST khoâng caàn maõ hoùa lieân luoàng vì töøng luoàng con coù theå ñöôïc maõ hoùa theo caùc kieåu maõ hoùa truyeàn thoáng rieâng. Caùc luoàng döõ lieäu con naøy seõ ñöôïc NT boä phaùt ñieàu cheá theo cuøng moät choøm sao QAM vaø phaùt ñoàng thôøi treân NT anten phía treân cuøng moät taàn soá vôùi toác ñoä 1/TS symbol/s, moãi laàn boä phaùt seõ phaùt thaønh töøng chuøm L symbol. Coâng suaát phaùt moãi luoàng tæ leä vôùi 1/NT vì vaäy toång coâng suaát phaùt laø haèng soá vaø khoâng phuï thuoäc vaøo soá anten phaùt. ÔÛ phía thu, moãi anten thu seõ thu tín hieäu töø NT anten phaùt, caùc tín hieäu thu ñöôïc töø NR anten phaùt seõ ñöôïc xöû lyù baèng giaûi thuaät V-BLAST nhö Zero-Forcing hay MMSE ñeå traû laïi döõ lieäu goác ban ñaàu .
Hình 3.19 Heä thoáng V-BLAST
Keânh truyeàn MIMO ñöôïc moâ hình baèng keânh truyeàn H. Giaû söû keânh truyeàn laø quasi-stationary, keânh truyeàn bieán ñoåi khoâng ñaùng keå trong khoaûng thôøi gian L.TS vì vaäy keânh truyeàn ñöôïc öôùc löôïng chính xaùc baèng chuoåi huaán luyeän göûi theo chum L symbol phaùt.
Giaû söû, vieäc ñoàng boä symbol ôû boä thu laø lyù töôûng. Ta kí hieäu vector symbol phaùt laø , vector symbol thu seõ laø .
(3.52a)
r = Hx + n (3.52b)
vôùi r bieåu dieån tín hieäu nhaän töø NR chieàu (NR anten)
x bieåu dieãn tín hieäu nhaän töø NT chieàu (NT anten )
n laø vector nhieãu AWGN NR chieàu moâ hình theo I.I.D, töùc laø coù phaân boá gioáng nhau vaø ñoäc laäp vôùi nhau.
Boä xöû lyù V-Blast ôû phía thu seõ söû duïng phöông phaùp keát hôïp trieät tieâu tuyeán tính (linear combinatorial nulling), ñeå taùch ra töøng luoàng döõ lieäu con. Moãi luoàng con khi ñeán löôït giaûi maõ seõ ñöôïc xem laø tín hieäu mong muoán, caùc luoàng coøn laïi ñöôïc xem laø nhieãu. Vieäc trieät tieâu seõ ñöôïc thöïc hieän baèng caùch toå hôïp tuyeán tính theo troïng soá caùc tín hieäu thu ñeå giaûi maõ tín hieäu theo moät tieâu chí naøo ñoù nhö MMSE (minimum mean-squared error) hay ZF (zero-forcing).
Boä thu V-Blast Zero-Forcing
Vector tín hieäu thu ôû symbol thöù m ñöôïc bieåu dieãn nhö sau .
(3.53)
vôùihi laø coät thöù i cuûa H
xi[m] laø doøng döõ lieäu truyeàn leân anten thöù i, caùc doøng döõ lieäu naøy ñieàu ñoäc laäp vôùi nhau.
Chæ chuù yù tôùi doøng döõ lieäu thöù k, ta coù theå vieát laïi (3.53) nhö sau
(3.54)
Bieåu thöùc treân cho thaáy doøng döõ lieäu thöù k bò xuyeân nhieãu bôûi NT-1 doøng döõ lieäu coøn laïi. YÙ töôûng ñeå loaïi boû caùc xuyeân nhieãu naøy laø chieáu vector thu r[m] leân khoâng gian con Vk tröïc giao vôùi caùc vector coù theå töôïng tröng bôûi ma traän Qk kích thöôùc goàm haøng laø caùc vector cô sôû cuûa khoâng gian Vk , hôïp thaønh. Vieäc chieáu vector thu r[m] ñöôïc thöïc hieän baèng caùch nhaân r[m] vôùi vector trieät tieâu Wi tröïc giao vôùi , Wi seõ trieät tieâu nhieãu xuyeân luoàng töø NT-1 doøng döõ lieäu coøn laïi vaø trích ra doøng döõ lieäu thöù k. Luoàng döõ lieäu k sau khi ñöôïc taùch ra seõ cho qua boä Matched-Filter, söï keát hôïp giöõa pheùp chieáu vaø boä Matched-Filter ñöôïc goïi laø boä thu Zero-forcing hay laø boä Decorrelator hay boä Interference Nulling. Tyû soá tín hieäu treân nhieãu SNR sau boä Matched-Filter seõ laø
(3.54)
Neáu ta giaûi maõ töøng luoàng keát hôïp trieät tieâu nhieãu IC (Interference Cancellation) baèng caùch loaïi tröø luoàng k ra khoûi vector thu r, vector thu r luùc naøy chæ coøn laø toå hôïp tuyeán tính cuûa NT - k luoàng döõ lieäu con. Tyû soá tín hieäu treân nhieãu SNR sau boä match filter khi naøy seõ laø
(3.56)
Trong tröôøng hôïp giaûi maõ keát hôïp trieät tieâu nhieãu lieân tieáp, nhieãu ñöôïc trieät tieâu lieân tieáp daãn tôùi neân .
Vector troïng soá ZF
Vector troïng soá Wi duøng trieät tieâu giaûi maõ phaûi thoaû tính chaát sau
(3.57)
Vôùi Wi laø vector troïng soá ñeå giaûi maõ luoàng döõ lieäu thöù i.
(H)j laø coä thöù j cuûa ma traän keânh truyeàn.
Luoàng thöù i seõ ñöôïc giaûi maõ theo bieåu thöùc sau
(3.58)
Sau khi giaûi maõ, luoàng i seõ ñöôïc loaïi tröø ra khoûi vector thu r, vector thu r luùc naøy coù chæ coøn laø toå hôïp tuyeán tính cuûa NT – i luoàng döõ lieäu con, vì vaäy caùc luoàng tieáp theo seõ ñöôïc giaûi maõ chính xaùc hôn. Do vieäc giaûi maõ caùc luoàng döõ lieäu theo caùc thöù töï khaùc nhau seõ cho tæ leä sai bit BER khaùc nhau, vì vaäy ñeå coù ñöôïc BER nhoû nhaát , ta caàn phaûi tìm ra thöù töï toái öu vaø giaûi maõ caùc luoàng con theo thöù töï naøy.
Vector Wi chæ toàn taïi khi soá doøng döõ lieäu nhoû hôn hoaëc baèng anten thu. Do ñoù soá anten ñöôïc söû duïng ñeå phaùt NT phaûi nhoû hôn soá anten thu NR .( ) neân .
Thöù töï toái öu
Thöù töï giaûi maõ toái öu seõ ñöôïc tìm ra döïa treân caùc tính toaùn töø vector troïng soá vaø ma traän keânh truyeàn.
Vector troïng soá thoaû maõn bieåu thöùc (3.57) Wi chính laø haøng thöù i cuûa ma traän laø kyù hieäu cuûa ma traän keânh coù ñöôïc baèng caùch boû ñi caùc coät 1,2,…,i-1 trong ma traân keânh truyeàn H, H+ laø kyù hieäu cuûa ma traän giaû nghòch ñaûo Moore-Penrose. Ta seõ deã nhaän ra thöù töï toái öu khi xeùt ví duï giaûi maõ symbol ñaàu tieân trong vector thu.
Giaû söû symbol thöù i trong vector thu seõ ñöôïc giaûi maõ ñaàu tieân .
(3.59a)
(3.59b)
(3.59c)
(3.59d)
vôùi
Ta nhaän thaáy vector troïng soá tuy trieät tieâu xuyeân nhieãu giöõa caùc luoàng nhöng laïi coù taùc duïng khuyeách ñaïi nhieãu neàn.
Symbol ñaàu tieân ñöôïc giaûi maõ seõ laø symbol thöù i sao cho nhieãu coù phöông sai nhoû nhaát, do caùc nhieãu laø I.I.D neân ñieàu naøy töông ñöông vôùi vieäc tìm Wi sao cho nhoû nhaát .
Döïa treân yù töôûng treân, thöù töï giaûi maõ toái öu laø laø moät hoaùn vò cuûa {1,2,…, NT} seõ ñöôïc tìm nhö sau:
i ß1
(3.60)
(3.61)
i=i+1
Vôùi (G)i laø haøng thöù i cuûa ma traän G
Quaù trình giaûi maõ seõ ñöôïc thöïc hieän nhö sau
Böôùc 1: Söû duïng vector trieät tieâu ñeå giaûi maõ luoàng döõ lieäu con thöù k
(3.62)
Böôùc 2: Söû duïng choøm sao ñieàu cheá ôû phía phaùt ñeå öôùc löôïng töø
(3.63)
Böôùc 3: Giaû söû chính laø symbol goác ban ñaàu , loaïi boû ra khoûi tín hieäu thu r1 ñeå thu ñöôïc tín hieäu thu söûa ñoåi r2
(3.64)
vôùi laø coät thöù k1 cuûa ma traän H
Hình 3.19 laø sô ñoà maùy thu Zero-forcing keát hôïp trieät tieâu nhieãu lieân tieáp ZF-IC[15].
Hình 3.20 Maùy thu V-BLAST Zero-forcing
Toaøn boä giaûi thuaät ZF trieät tieâu lieân tieáp theo thöù töï toái öu nhö sau
khôûi ñoäng
Laëp i = 1 àNT
Sô ñoà maùy thu duøng giaûi thuaät Zero Forcing trieät nhieãu lieân tieáp theo thöù töï toái öu
Hình 3.21 Maùy thu V-BLAST Zero-forcing theo thöù töï toái öu
Toác ñoä truyeàn döõ lieäu cuûa luoàng döõ lieäu thöù k theo ñònh lyù Shanon seõ laø
bit/s/Hz (3.65)
Toác ñoä truyeàn cuûa heä thoáng seõ laø
bit/s/Hz (3.66)
Trong moâi tröôøng fast-fading, keânh truyeàn seõ bieán ñoåi, do toác ñoä truyeàn toái ña cuûa keânh truyeàn seõ ñöôïc tính trung bình .
bit/s/Hz (3.67)
Khi tæ soá tín hieäu treân nhieãu SNR cao, ta coù theå xaáp xæ CZF theo bieåu thöùc sau
(3.68a)
(3.68b)
Tröôøng hôïp giaûi maõ coù keát hôïp trieät tieâu nhieãu lieân tieáp
(3.69)
Khi tæ soá treân nhieãu SNR cao , ñöôïc xaáp xæ theo bieåu thöùc sau:
(3.70)
Haïn cheá cuûa Zero-forcing
Khi tyû soá tín hieäu treân nhieãu cao thì nhieãu Gauss traéng trong heä thoáng khoâng ñaùng keå, caùc luoàng döõ lieäu gaây nhieãu laãn nhau laø chuû yeáu vaø laán aùt nhieãu Gauss traéng. Sau khi vector tín hieäu thu ñöôïc chieáu leân khoâng gian con tröïc giao ñeå trieät nhieãu xuyeân luoàng (Inter-Stream Interference ), nhieãu coøn laïi chæ laø nhieãu traéng chieám moät löôïng khoâng ñaùng keå, tín hieäu sau ñoù ñöôïc cho qua boä Matched-Filter. Vì boä Match-Filter hoaït ñoäng raát hieäu quaû khi SNR cao.
Khi tyû soá tín hieäu treân nhieãu thaáp, nhieãu gauss traéng laán aùt caùc luoàng döõ lieäu, töông töï nhö khi hoaït ñoäng ôû SNR cao, boä thu Zero-forcing cuõng trieät xuyeân nhieãu khoûi luoàng döõ lieäu giaûi maõ do caùc luoàng döõ lieäu khaùc gaây ra, tuy nhieân khi xeùt thöù töï giaûi maõ toái öu, ta ñaõ bieát pheùp chieáu vector tín hieäu thu leân khoâng gian con tröïc giao coù taùc duïng khuyeách ñaïi nhieãu Gauss traéng (thaønh phaàn chính gaây ra nhieãu tôùi luoàng döõ lieäu giaûi maõ khi SNR thaáp ), tuy boä Matched-filter hoaït ñoäng raát hieäu quaû khi khoâng coù xuyeân nhieãu nhöng luùc naøy nhieãu Gauss traéng ñöôïc khuyeách ñaïi leân raát nhieàu so vôùi tröôùc khi thöïc hieän pheùp chieáu chính vì lyù do naøy, boä thu ZF hoaït ñoâng khoâng hieäu quaû khi SNR thaáp.
Ñeå boä thu hoaït ñoäng hieäu quaû, ta phaûi thieát keá boä thu toái öu theo tyû soá tín hieäu treân xuyeân nhieãu vaø nhieãu traéng SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) duø SNR thaáp hay cao. Vì boä Matched-Filter hoaït ñoäng hieäu quaû khi khoâng coù xuyeân nhieãu, neân neáu ta duøng moät giaûi thuaät khaùc coù taùc duïng giaûm nhieãu xuyeân luoàng nhöng khoâng khuyeách ñaïi nhieãu traéng, sau ñoù söû duïng boä Matched-filter, thì seõ thu ñöôïc tín hieäu coù tyû soá tín hieäu treân xuyeân nhieãu vaø nhieãu traéng SINR toát hôn cho boä thu ZF ôû SNR thaáp. Boä thu coù theå toái öu söï thöông nhöôïng giöõa xuyeân nhieãu giöõa caùc luoàng vaø nhieãu neàn Gauss chính laø boä thu MMSE.
Boä thu V-Blast Minimum Mean-Squared Error
Khi SNR cao, boä thu Minimum Mean-Squared Error (MMSE) hoaït ñoäng gioáng nhö boä thu ZF, vaø khi SNR thaáp boä thu seõ taän duïng öu theá cuûa boä Matched-Filter .
Xeùt tín hieäu thu toång quaùt coù daïng sau:
(3.71)
Vôùi z laø nhieãu maøu phöùc voøng coù ma traän töông quan khaû ñaûo Kz , h laø vector coät baát kì vaø x laø symbol chöa bieát caàn ñöôïc öôùc löôïng, giaû söû x vaø z khoâng töông quan. Ta ñaõ bieát neáu nhieãu traéng thì boä Match filter laø boä loïc toái öu seõ cho SNR ngoõ ra cöïc ñaïi, vì vaäy ñoái vôùi tröôøng hôïp nhieãu maøu, ta seõ laøm phaúng nhieãu maøu thaønh nhieãu traéng tröôùc khi cho tín hieäu qua boä Match filter. Ñaàu tieân y seõ nhaân vôùi ñeå laøm phaúng nhieãu.
(3.72)
Khi naøy seõ laø nhieãu traéng.
(3.73)
Vôùi (3.74)
Trong ñoù U vaø ñöôïc phaân taùch töø Kz. Do Kz khaû ñaûo neân Kz coù theå vieát nhö sau
(3.75)
Trong ñoù U laø ma traän quay ( hay ma traän unitary) vaø laø ma traän ñöôøng cheùo, ma traän laø caên baäc hai cuûa ma traän .
(3.76)
(3.77)
Sau ñoù, tín hieäu ra seõ ñöôïc chieáu theo höôùng baèng caùch nhaân vôùi .
(3.78a)
(3.78b)
Töø bieåu thöùc treân boä thu MMSE seõ ñöôïc bieåu dieãn thoâng qua vector
(3.79)
Tín hieäu x seõ ñöôïc öôùc löôïng baèng caùch nhaân y vôùi
(3.80)
Sau ñoù tín hieäu seõ ñöôïc qua boä Match filter .
Ngöôøi ta chæ ra raèng vôùi söï co giaõn thích hôïp trung bình cuûa bình phöông sai bieät cuûa tín hieäu öôùc löôïng coù theå ñöôïc cöïc tieåu, vì vaäy boä thu naøy ñöôïc goïi laø boä thu toái thieåu bình phöông sai bieät loãi MMSE (minimum Mean-Squared Error). Tyû soá SINR cuûa tín hieäu taïi ngoõ ra boä Matched-Filter coù bieåu thöùc nhö sau
(3.81)
Boä thu MMSE cho giaûi thuaät V-Blast khi naøy seõ giaûi maõ töøng luoàng tín hieäu .
(3.82)
(3.83)
Giaû söû coâng suaát cuûa luoàng tín hieäu i laø Pi , do nhieãu n[m] laø I.I.D vaø caùc luoàng tín hieäu ñoäc laäp neân ta coù ma traän töông quan nhieãu nhö sau
(3.84)
Vector MMSE ñöôïc ñònh nghóa nhö sau
(3.85)
=> (3.86)
SINR ôû ngoõ ra boä Matched-filter coù bieåu thöùc nhö sau :
(3.87)
Töông töï nhö maùy thu Zero-forcing, sau khi ñöôïc giaûi maõ, caùc luoàng tín hieäu seõ ñöôïc loaïi tröø ra khoûi tín hieäu thu ban ñaàu nhaèm giaûm nhieãu xuyeân luoàng, giuùp giaûi maõ chính xaùc caùc luoàng tín hieäu coøn laïi.
Quaù trình giaûi maõ seõ ñöôïc thöïc hieän nhö sau
Böôùc 1: Söû duïng vector ñeå taùch luoàng döõ lieäu con thöù k
(3.88)
Böôùc 2: Söû duïng choøm sao ñieàu cheá ôû phía phaùt ñeå öôùc löôïng xk töø yk
(3.89)
Böôùc 3: Giaû söû chính laø symbol goác ban ñaàu xk , loaïi boû xk ra khoûi tín hieäu thu rk ñeå thu ñöôïc tín hieäu thu söûa ñoåi rk+1
(3.90)
vôùi hk laø coät thöù k cuûa ma traän H
Sô ñoà maùy thu MMSE giaûi maõ keát hôïp trieät tieâu nhieãu nhö hình 3.21
Hình 3.22 Maùy thu V-BLAST MMSE
Toaøn boä giaûi thuaät MMSE trieät tieâu lieân tieáp nhö sau
Khôûi ñoäng
r1 = r
Laëp
Vôùi laø ma traän thu ñöôïc töø ma traän H sau khi boû k coät ñaàu tieân .
Toác ñoä truyeàn döõ lieäu cuûa luoàng döõ lieäu thöù k theo ñònh lyù Shanon seõ laø:
bit/s/Hz (3.91)
bit/s/Hz (3.92)
bit/s/Hz (3.93)
Trong moâi tröôøng fast-fading, keânh truyeàn seõ bieán ñoåi, coâng suaát ñöôïc chia ñeàu cho caùc luoàng , toác ñoä truyeàn toái ña cuûa keânh truyeàn seõ ñöôïc tính trung bình nhö sau:
(3.94)
HEÄ THOÁNG MIMO-OFDM
Giôùi Thieäu
Caùc heä thoáng thoâng tin khoâng daây luoân ñöôïc nghieân cöùu nhaèm caûi thieän chaát löôïng dung löôïng cuõng nhö khaû naêng choáng laïi hieän töôïng ña ñöôøng. Ñoái vôùi caùc heä thoáng thoâng tin thoáng chaát löôïng tín hieäu coù theå caûi thieän baèng caùch taêng coâng suaát, dung truyeàn löôïng heä thoáng coù theå taêng khi taêng baêng thoâng. Tuy nhieân coâng suaát cuõng chæ coù theå taêng tôùi moät möùc giôùi haïn naøo ñoù vì coâng suaát phaùt caøng taêng thì heä thoáng caøng gaây nhieãu cho caùc heä thoáng thoâng tin xung quanh, baêng thoâng heä thoáng cuûa heä thoáng cuõng khoâng theå taêng maõi leân vì vieäc phaân boá baêng thoâng ñaõ ñöôïc ñònh chuaãn saün.
Heä thoáng MIMO coù theå taêng dung löôïng keânh truyeàn, söû duïng baêng thoâng raát hieäu quaû nhôø gheùp keânh khoâng gian (V-BLAST), caûi thieän chaát löôïng cuûa heä thoáng ñaùng keå nhôø vaøo phaân taäp taïi phía phaùt vaø phía thu (STBC, STTC) maø khoâng caàn taêng coâng suaát phaùt cuõng nhö taêng baêng thoâng cuûa heä thoáng. Kyõ thuaät OFDM laø moät phöông thöùc truyeàn daãn toác ñoä cao vôùi caáu truùc ñôn giaûn nhöng coù theå choáng fading choïn loïc taàn soá, baèng caùch chia luoâng döõ lieäu toác ñoä cao thaønh N luoàng döõ lieäu toác ñoä thaáp truyeàn qua N keânh truyeàn con söû duïng taäp taàn soá tröïc giao. Keânh truyeàn chòu fading choïn loïc taàn soá ñöôïc chia thaønh N keânh truyeàn con coù baêng thoâng nhoû hôn, khi N ñuû lôùn caùc keânh truyeàn con chòu fading phaúng. OFDM coøn loaïi boû ñöôïc hieäu öùng ISI khi söû duïng khoaûng baûo veä ñuû lôùn. Ngoaøi ra vieäc söû duïng kyõ thuaät OFDM coøn giaûm ñoä phöùc taïp cuûa boä Equalizer ñaùng keå baèng caùch cho pheùp caân baèng tín hieäu trong mieàn taàn soá. Töø nhöõng öu ñieåm noåi baät cuûa heä thoáng MIMO vaø kyõ thuaät OFDM, vieäc keát hôïp heä thoáng MIMO vaø kyõ thuaät OFDM laø moät giaûi phaùp höùa heïn cho heä thoáng thoâng tin khoâng daây baêng roäng töông lai.
Hình 4.1 Caùc chuaån thoâng tin khoâng daây cuûa IEEE
Hình 4.1 moâ taû caùc chuaån thoâng tin khoâng daây cuûa IEEE töông öùng toác ñoä bit vaø vuøng bao phuû, trong ñoù caùc chuaån maøu saäm seõ ñöôïc öùng duïng heä thoáng MIMO-OFDM trong töông lai, ñieàu naøy cho thaáy taàm öùng duïng cuûa heä thoáng MIMO-OFDM raát roäng.
Heä thoáng MIMO-OFDM
Moâ hình heä thoáng MIMO-OFDM
Caáu truùc maùy thu vaø phaùt cuûa heä thoáng MIMO-OFDM bao goàm heä MIMO NT anten phaùt vaø NR anten thu, kyõ thuaät OFDM söû duïng N soùng mang phuï ñöôïc moâ taû nhö hình 4.2 .Chi tieát töøng khoái cuûa heä thoáng ñaõ ñöôïc trình baøy trong chöông 2 vaø chöông 3.
Sô ñoà khoái heä thoáng MIMO-OFDM
Sô ñoà khoái boä phaùt OFDM
Sô ñoà khoái boä thu OFDM
Hình 4.2 Moâ hình heä thoáng MIMO-OFDM
Symbol thu ñöôïc töø anten thu thöù i, taïi soùng mang phuï thöù k cuûa symbol OFDM coù theå bieåu dieãn nhö sau:
(4.1)
Vôùi Xj (k) laø symbol phaùt treân soùng mang thöù k trong symbol OFDM
Vi(k) laø nhieãu Gauss taïi anten thu thöù i trong mieàn taàn soá, töùc laø N-FFT cuûa nhieãu trong mieàn thôøi gian vi(t)
laø ñoä lôïi keânh truyeàn töø anten phaùt thöù j tôùi anten thu thöù i taïi soùng mang phuï thöù n. chính laø N-FFT cuûa ñaùp öùng xung cuûa keânh truyeàn töø anten phaùt thöù j tôùi anten thu thöù i. Neáu maùy thu coù theå öôùc löôïng chính xaùc traïng thaùi keânh truyeàn thì seõ ñöôïc bieát chính xaùc öùng vôùi moãi symbol OFDM
Ñeå hieåu roõ hôn veà baûn chaát cuûa heä thoáng MIMO-OFDM, bieåu thöùc (4.1) seõ ñöôïc thieát laäp chi tieát ôû phaàn sau.
Keânh truyeàn heä thoáng MIMO-OFDM coù theå moâ taû thoâng qua ma traän H nhö sau
(4.2)
Hình 4.3 moâ taû roõ hôn ma traän H, kyõ thuaät OFDM coù taùc duïng chia keânh truyeàn choïn loïc taàn soá thaønh N keânh truyeàn con fading phaúng. Heä thoáng MIMO-OFDM töông ñöông vôùi heä thoáng MIMO.
Hình 4.3 Ma traän keânh truyeàn
Tieáp theo ta seõ xeùt heä thoáng MIMO-OFDM Alamouti vôùi muïc ñích ñaït ñoä lôïi phaân taäp toái ña nhaèm toái öu chaát löôïng heä thoáng vaø ta seõ xeùt heä thoáng MIMO-OFDM V-BlAST vôùi muïc ñích ñaït ñoä lôïi lôùn nhaát nhaèm taêng toái ña dung löôïng heä thoáng thoâng tin khoâng daây trong moâi tröôøng fading choïn loïc taàn soá .
Moâ hình heä thoáng MIMO-OFDM Alamouti
Hình 4.4 laø sô ñoà heä thoáng MIMO-OFDM Alamouti vôùi caùc khoái cô baûn nhaát. Sô ñoà Alamouti ñöôïc aùp duïng nhaèm ñaït ñöôïc ñoä lôïi phaân taäp lôùn nhaát trong moâi tröôøng fading choïn loïc taàn soá vôùi caáu truùc phaàn cöùng khaù ñôn giaûn.
Hình 4.4 Maùy phaùt MIMO–OFDM Alamouti
Hình 4.5 Maùy thu MIMO-OFDM Alamouti
Taïi phía phaùt döõ lieäu sau khi ñöôïc boä mapper ñieàu cheá seõ ñöôïc ñöa qua bieán ñoåi noái tieáp sang song song vaø ñöa vaøo 2 vector N symbol X1 vaø X2.
Ta kí hieäu F-1 laø ma traän bieán ñoåi IFFT vaø F laø ma traän bieán ñoåi FFT
(4.3)
Trong chu kyø symbol k X1 seõ ñöôïc cho qua boä bieán ñoåi IFFT taïo ra khoái N symbol
s1 = F-1X1 (4.4a)
Sau khi s1 ñöôïc cheøn khoaûng baûo veä CP, vector döõ lieäu seõ ñöôïc ñöa ra anten phaùt thöù nhaát. Cuõng trong chu kyø symbol thöù k, X2 seõ ñöôïc cho qua boä IFFT taïo ra khoái N symbol
s2 = F-1X2 (4.4b)
Sau khi s2 ñöôïc cheøn khoaûng baûo veä CP, vector döõ lieäu seõ ñöôïc ñöa vaøo anten phaùt thöù hai.
Trong chu kyø symbol thöù k+1, X1 seõ ñöôïc cho qua boä ñaûo vaø laáy lieân hieäp phöùc khi cho qua IFFT ñeå taïo ra khoái N symbol
(4.4c)
Vôùi kyù hieäu cho lieân hôïp cuûa X
Sau khi s’2 ñöôïc cheøn khoaûng baûo veä CP, vector döõ lieäu seõ ñöôïc ñöa ra anten thöù hai. Cuõng trong chu kyø symbol thöù k+1 , X2 seõ ñöôïc cho qua boä ñaûo vaø laáy lieân hieäp phöùc tröôùc khi cho qua IFFT ñeå taïo ra khoái N symol
(4.4d)
Sau khi s’1 ñöôïc cheøn khoaûng baûo veä CP, vector döõ lieäu seõ ñöôïc ñöa ra anten thöù nhaát. Quaù trình phaùt seõ laäp laïi quaù trình trình baøy trong chu kyø symbol k vaø k+1.
Taïi phía thu, vector thu sau khi ñöôïc loaïi boû khoaûng baûo veä coù daïng sau
(4.5)
Vôùi H1 laø ma traän voøng cuûa keânh truyeàn töø anten phaùt thöù nhaát tôùi anten thu vaø H2 laø ma traän voøng cuûa keânh truyeàn töø anten phaùt thöù hai tôùi anten thu
Sau khi qua boä FFT vector thu seõ coù bieåu thöùc sau
(4.6)
Vôùi Y1 = Fy1, Y2 = Fy2 , X1 = Fx1, X2 = Fx2, laø caùc FFT töông öùng cuûa y1, y2, x1, x2 , , vaø laø caùc ma traän ñöôïc tính theo bieåu thöùc sau
(4.7)
Do tính chaát cuûa pheùp bieán ñoåi FFT vaø IFFT ñoái vôùi ma traän voøng H1 vaø H2 , vaø laø caùc ma traän ñöôøng cheùo
(4.8)
Caùc giaù trò chính laø N-FFT cuûa ñaùp öùng keânh truyeàn töø anten phaùt thöù 1 tôùi anten thu, töông töï caùc giaù trò chính laø N-FFT cuûa ñaùp öùng keânh truyeàn töø anten thöù 2 tôùi anten thu.
Sau ñoù Y1 vaø Y2 seõ ñöôïc ñöa qua boä öôùc löôïng , vaø . Keânh truyeàn seõ ñöôïc öôùc löôïng thoâng qua chuoãi huaán luyeän bieát tröôùc, ta coù theå vieát laïi vector thu Y1 vaø Y2 theo daïng sau
(4.9)
Vôùi vaø laø caùc ma traän ñöôøng cheùo, coù ñöôøng cheùo laø X1 vaø X2
(4.10)
Vector huaán luyeän ñaõ ñöôïc quy öôùc tröôùc taïi maùy thu vaø coù tính chaát sau
(4.11)
, vaø ñöôïc öôùc löôïng theo bieåu thöùc sau
(4.12)
Ta öôùc löôïng ñöôïc , vaø theo bieåu thöùc sau
(4.13)
Sau khi öôùc löôïng ñöôïc , vaø ,caùc vector Y1 vaø Y2 theo sau chuoãi vector huaán luyeän seõ ñöôïc ñöa vaøo boä keát hôïp ñeå khoâi phuïc laïi X1 vaø X2 . Vieát laïi bieåu thöùc (4.9) ta ñöôïc bieåu thöùc thu nhö sau
(4.14)
Saép xeáp laïi thöù töï vector thu ta ñöôïc bieåu thöùc
(4.15)
Bieåu thöùc treân cho thaáy kyõ thuaät OFDM ñaõ chia keânh truyeàn fading choïn loïc taàn soá thaønh N keânh truyeàn nhoû chæ chòu fading phaúng, töùc laø heä thoáng MIMO-OFDM coù khaû naêng choáng laïi fading choïn loïc taàn soá vaø ñaït ñöôïc söï phaân taäp lôùn nhaát nhôø vaøo sô ñoà Alamouti. Tieáp theo boä keát hôïp seõ keát hôïp symbol Y1(k) vaø Y2(k) roài ñöa vaøo boä giaûi maõ ML.
Moâ hình heä thoáng MIMO-OFDM V-BLAST
Hình 4.6 Maùy phaùt MIMO-OFDM VBLAST
Heä thoáng MIMO-OFDM V-BLAST ñöôïc aùp duïng nhaèm taêng toái ña dung löôïng keânh truyeàn fading choïn loïc taàn soá. Boä STC Coder ( hình 4.6) trong tröôøng hôïp naøy chæ laø moät boä S/P chia luoàng döõ lieäu lôùn thaønh NT luoàng döõ lieäu nhoû, sau ñoù NT luoàng naøy ñöôïc ñöa vaøo NT boä phaùt OFDM. Töøng luoàng döõ lieäu seõ ñöôïc bieán ñoåi noái tieáp sang song song thaønh NT vector Xj ,j = 1,2,…NT goàm N symbol, töøng vector Xj ôû mieàn taàn soá seõ ñöôïc ñöa qua boä N-IFFT ñeå ñöa veà mieàn thôøi gian taïo thaønh NT vector goàm N maãu rôøi raïc
(4.16)
Sau ñoù töøng vector xj seõ ñöôïc cheøn khoaûng baûo veä vaø cho qua boä bieán ñoåi D/A vaø boä loïc thoâng thaáp LPF nhaèm taïo NT tín hieäu mieàn thôøi gian , sau ñoù tín hieäu thôøi gian seõ ñöôïc cho qua khoái Up-Converter ñöôïc duøng ñeå dòch chuyeån phoå tín hieäu s(t) leân taàn soá cao taïo thaønh tín hieäu cao taàn ñöa ra phaùt ñoàng thôøi treân NT anten phaùt. Phía thu seõ söû duïng boä OFDM receiver ñeå thu tín hieäu cao taàn. Sau ñoù boä OFDM Receiver loaïi boû khoaûng baûo veä CP khoûi symbol OFDM, vector thu coù daïng sau
(4.17)
Vôùi laø ma traän voøng cuûa keânh truyeàn töø anten phaùt thöù I tôùi anten thu thöù j vaø laø vector nhieãu taïi anten thu thöù j
Theá (4.16) vaøo (4.17) ta coù bieåu thöùc sau
(4.18)
Sau khi qua boä FFT vector thu seõ coù bieåu thöùc sau
(4.19)
Vieát laïi (4.19) ta coù bieåu thöùc sau
(4.20)
Vôùi vaø laø bieán ñoåi FFT cuûa yi vaø vi . laø caùc ma traän ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau
(4.21)
Do tính chaát cuûa bieán ñoåi FFT vôùi ma traân voøng neân ma traän laø caùc ma traän ñöôøng cheùo , bieåu thöùc (4.20) ñöôïc vieát laïi nhö sau
(4.22)
Bieåu thöùc treân cho thaáy kyõ thuaät OFDM ñaõ bieán ñoåi keânh truyeân fading choïn loïc taàn soá thaønh N keânh truyeând baêng heïp chæ chòu fading phaúng. Heä thoáng MIMO-OFDM V-BLAST töông ñöông vôùi heä goàm N heä thoáng MIMO V-BLAST baêng heïp
Boä STC Decoder (hình 4.7) seõ giaûi maõ vector thu ñeå öôùc löôïng caùc vector phaùt thoâng qua giaûi thuaät Zero-forcing hay MMSE ñaõ ñöôïc trình baøy trong phaàn 3.3.5
Hình 4.7 Maùy thu MIMO-OFDM VBLAST
Hình 4.8 ZF/MMSE Decoder
Tyû soá coâng suaát ñænh treân coâng suaát trung bình PARR
Heä thoáng MIMO-OFDM laø heä thoáng ña soùng mang, neân cuõng phaûi ñoái maët vôùi moät vaán ñeà quan troïng laø söï meùo phi tuyeán töø boä khuyeách ñaïi cao taàn. Nguyeân nhaân cuûa vaán ñeà naøy laø do tyû soá coâng suaát ñænh treân coâng suaát trung bình PARR khaù lôùn daãn ñeán taàm ñoäng cuûa tín hieäu khaù lôùn khi heä thoáng ña soùng mang söû duïng soá soùng mang phuï lôùn
Moät soá kyõ thuaät nhaèm muïc ñích giaûm thieåu PARR trong heä thoáng MIMO-OFDM ñaõ ñöôïc ñeà nghò, chuùng coù theå ñöôïc chia thaønh 2 höôùng tieáp caän. Trong höôùng thöù nhaát, ta seõ cheøn theâm caùc thoâng tin dö thöøa nhaèm giaûm bieân ñoä ñænh trong töøng symbol phaùt töø ñoù giaûm PARR cuûa heä thoáng. Höùôùng thöù hai laø cho tín hieäu ñi qua moät boä söûa ñoåi nhaèm loaïi boû caùc ñænh tín hieäu coù bieân ñoä lôùn. Höôùng tieáp caän thöù nhaát coù öu ñieåm laø khoâng gaây xuyeân nhieãu nhöng laøm taêng tính phöùc taïp vaø laøm giaûm toác ñoä truyeàn cuûa heä thoáng, höôùng thöù hai khaù ñôn giaûn ít laøm taêng tính phöùc taïp cuûa heä thoáng nhöng laïi gaây ra xuyeân nhieãu cho heä thoáng.
KEÁT QUAÛ MOÂ PHOÛNG
Moâ phoûng heä thoáng OFDM
Thoâng soá moâ phoûng
Ta seõ moâ phoûng heä thoáng OFDM baèng phaàn meàm Mathlab. Luoàng döõ lieäu coù chieàu daøi 12800 symbol(LS=12800), 2 bit/symbol(M=4) , toác ñoä 32MSps (MegaSymbol/second) hay 64 Mbps .
Neáu ta duøng heä thoáng ñôn soùng mang SC (singlecarrier communication) ñeå truyeàn döõ lieäu, thì moät symbol coù chieàu daøi laø Ts=31.25 ns.
Neáu ta duøng heä thoáng OFDM vôùi 32 soùng mang phuï thì luoàng döõ lieäu toác ñoä cao 32MSps seõ ñöôïc chia thaønh 32 luoàng vôùi toác ñoä moãi luoàng coù toác ñoä laø 1MSps hay 2MSps, neân moät symbol coù ñoä daøi Ts = 1000 ns.
Moâ hình keânh truyeàn.
Keânh truyeàn multiphath ñöôïc moâ phoûng goàm 5 ñöôøng bao goàm :1 ñöôøng LOS vaø 4 ñöôøng treã. Coâng suaát cuûa moãi ñöôøng suy giaûm theo haøm muõ
Hình 5.1 Keânh tryeàn moâ phoûng
Caùc thoâng soá cuûa keânh truyeàn theo baûng sau
Baûng 5.1 Keânh truyeàn Multipath 5 ñöôøng
Keânh Truyeàn
T(ns)
P(dB)
0
0
50
-6
110
-13.2
201
-24.3
351
-42.5
Theo coâng thöùc tính thôøi gian treã giôùi haïn trung bình TAEX vaø thôøi gian traûi treã hieäu duïng ôû phaàn 1.2.3 ta tính ñöôïc TAEX = 14.3 ns vaø = 29.2 ns.
- = 29.2 ns Ts =31.25 ns do ñoù keânh truyeàn naøy seõ laø keânh truyeàn fading choïn loïc taàn soá ñoái vôùi heä thoáng ñôn soùng mang.
- = 29.2 ns << Ts = 1000 ns do ñoù keânh truyeàn naøy seõ laø keânh truyeàn flat-fadding ñoái vôùi heä thoáng ña soùng mang OFDM
Keânh truyeàn seõ ñöôïc moâ phoûng baèng boä loïc FIR vôùi caùc heä soá trong baûng 5.2.
Baûng 5.2 Thoâng soá boä loïc FIR
Boä Loïc FIR
n
h(n)
0
1
51
0.5012
113
0.2188
205
0.0608
351
0.0075
Ñaùp öùng xung, ñaùp öùng taàn soá cuûa keânh truyeàn moâ phoûng baèng boä loïc FIR ñöôïc bieåu dieãn ôû hình 5.2 vaø 5.3
Hình 5.2 Ñaùp öùng Xung Cuûa Keânh Truyeàn
Hình 5.3 Ñaùp öùng taàn soá cuûa bieân ñoä keânh truyeàn
Moâ phoûng heä thoáng ñôn soùng mang SC
Heä thoáng ñôn soùng mang ñöôïc moâ phoûng theo sô ñoà hình 5.4
Hình 5.4 Sô ñoà khoái heä thoáng SC.
Tieán trình moâ phoûng nhö sau
Ñaàu tieân döõ lieäu ñöôïc taïo ra ngaãu nhieân. Sau ñoù luoàng döõ lieäu naøy seõ ñöôïc ñöa qua boä ñieàu cheá DQPSK, neân phaûi cheøn 1 symbol tham khaûo tröôùc khi ñöa qua boä DQPSK. Tín hieäu baseband seõ ñöôïc ñöa qua boä loïc thoâng daûi ñeå giôùi haïn baêng thoâng tröôùc khi ñöa ra keânh truyeàn. Sau ñoù tín hieäu ñöôïc phaùt ra keânh truyeàn vaø chòu taùc ñoäng cuûa fading choïn loïc taàn soá. Tieáp tuïc, ta seõ theâm nhieãu Gauss vaøo tín hieäu bò fading.
Taïi phaùi thu, tín hieäu thu ñöôïc seõ ñöôïc cho qua boä loïc thoâng daûi ñeå giôùi haïn baêng thoâng nhieãu .
Sau khi qua boä loïc thoâng daûi, tín hieäu ñöôïc giaûi ñieàu cheá soá ñeå laáy laïi döõ lieäu ban ñaàu. Tín hieäu thu ñöôïc töø boä giaûi ñieàu cheá soá seõ ñöôïc ñem so saùnh vôùi döõ lieäu goác ban ñaàu ñeå tính BER.
Quaù trình treân seõ ñöôïc laëp laïi 10 laàn ñeå tính BER trung bình.
Maïch loïc thoâng daûi BPF ñöôïc thieát keá baèng boä loïc FIR coù 320 heä soá, taàn soá trung taâm 64MHz, baêng thoâng 72 MHz. Hình 5.5 cho ta thaáy haøm truyeàn ñaït cuûa maïch loïc.
Hình 5.5 Ñaùp öùng taàn soá cuûa maïch loïc thoâng daûi.
Sau ñaây laø moät soá hình aûnh minh hoaï cho caùc tín hieäu trong sô ñoà hình 5.4
Hình 5.6 Tín hieäu SC tröôùc maïch loïc thoâng daûi
Hình 5.7 Tín hieäu SC sau maïch loïc thoâng daûi
Hình 5.8 Tín hieäu SC bò fading choïn loïc taàn soá
Hình 5.9 Tín hieäu SC bò fading vaø nhieãu Gauss
Hình 5.10 Tín hieäu SC thu ñöôïc sau boä loïc thoâng daûi phía thu.
Keát quaû moâ phoûng
Baûng 5.3 cho thaáy keát quaû BER (Bit Error Rate) cuûa heä thoáng hình 5.4 töông öùng vôùi giaù trò SNR chaïy töø 0 dB ñeán 20 dB.
Baûng 5.3 BER cuûa heä thoáng ñôn soùng mang
SNR(dB)
0
1
2
3
4
5
6
BER
0.1815
0.1713
0.1599
0.1409
0.1330
0.1263
0.1135
SNR(dB)
7
8
9
10
11
12
13
BER
0.1067
0.0942
0.0834
0.0723
0.0680
0.0605
0.0557
SNR(dB)
14
15
16
17
18
19
20
BER
0.0502
0.0455
0.0400
0.0359
0.0330
0.0308
0.0259
Hình 5.11 Ñoà thò BER cuûa heä thoáng ñôn soùng mang.
Do baêng thoâng cuûa tín hieäu ñôn soùng mang phaùt ñi laø khaù roäng do ñoù khoaûng thôøi gian cuûa moät symbol laø khaù nhoû so vôùi traûi treå cuûa keânh truyeàn do ñoù heä thoáng coù BER lôùn. Khi ta taêng SNR lôùn hôn thì BER cuûa heä thoáng coù giaûm nhöng khoâng ñaùng keå.
Moâ phoûng heä thoáng OFDM
Heä thoáng OFDM ñöôïc moâ phoûng vôùi luoàng döõ lieäu coù toác ñoä 32 MSps bao goàm 12800 symbol .Heä thoáng ñöôïc moâ phoûng ôû baseband theo sô ñoà hình 5.12
Hình 5.12 Heä thoáng OFDM duøng ñeå moâ phoûng.
Tieán trình moâ phoûng
Döõ lieäu ñaàu tieân ñöôïc taïo ra ngaãu nhieân, sau ñoù luoàng döõ lieäu seõ ñöôïc chuyeån thaønh 32 luoàng song song baèng boä S/P. Caùc luoàng döõ lieäu song song seõ ñöôïc ñöa qua boä mapper DQPSK raïo ra caùc symbol . Ñeã giuùp quaù trình D/A beân phía phaùt cuõng nhö quaù trình A/D beân phía thu ñöôïc chính xaùc, tín hieäu seõ ñöôïc ñöa qua boä IFFT 128 ñieåm ñeå taïo ra 128 maãu trong 1 symbol . 32 luoàng döõ lieäu sau khi qua boä mapper seõ ñöôïc ñöa vaøo 32 ngoõ vaøo ñaàu tieân cuûa boä IFFT töông öùng vôùi 32 taàn soá tröïc giao töø 0 ñeán (N-1) vaø 96 ngoõ coøn laïi ta seõ ñöa zeros vaøo. Boä IFFT 128 ñieåm naøy seõ chuyeån tín hieäu ôû mieàn taàn soá sang tín hieäu ôû mieàn thôøi gian. Sau khi thu ñöôïc tín hieäu ôû mieàn thôøi gian,symbol OFDM seõ ñöôïc cheøn khoaûng baûo veä taïo thaønh symbol . 32 maãu cuoái cuøng cuûa 128 maãu trong moãi symbol ñöôïc sao cheùp ñöa leân ñaàu moãi symbol taïo thaønh 160 maãu trong 1 symbol. Tín hieäu rôøi raïc OFDM ñöôïc chia thaønh 2 keânh, phaàn thöïc ñöa vaøo keânh I (Inphase), phaàn aûo ñöa vaøo keânh Q (Quadrature), 2 keânh I vaø Q ñöôïc ñöa qua boä D/A taïi ñaây moãi maãu trong symbol OFDM seõ ñöôïc traõi ra thaønh 8 maãu taïo thaønh tín hieäu goàm 160*8 = 1280 maãu ñeå moâ phoûng tín hieäu OFDM töông töï. Tín hieäu töông töï sau naøy seõ ñöôïc ñöa qua boä loïc thoâng thaáp ñeå laøm möôït vaø neùn caùc buùp phuï cuûa phoå tín hieäu OFDM cho ra tín hieäu thôøi gian saün saøng ñöa ra keânh truyeàn.
Maïch loïc thoâng thaáp laø moät boä loïc FIR coù 320 heä soá, boä loïc thieát keá vôùi taàn soá caét laø fcutoff = 36MHz söû duïng cöûa soå hanning. Hình 5.13 cho thaáy haøm truyeàn ñaït cuûa maïch loïc thoâng thaáp naøy.
Hình 5.13 Ñaùp öùng taàn soá cuûa maïch loïc thoâng thaáp
Tín hieäu sau khi qua boä loïc thoâng thaáp seõ taùch thaønh 2 keânh I vaø Q ñöôïc gheùp caàu phöông ñeå ñöa ra keânh truyeàn multipath-fading 5 ñöôøng thu ñöôïc tín hieäu bò fading. Tín hieäu bò fading RxF seõ ñöôïc coäng nhieãu AWGN vôùi tæ soá tín hieäu treân nhieãu SNR = 5dB.
Döôùi ñaây laø caùc hình aûnh minh hoaï tín hieäu taïi caùc thôøi ñieåm treân sô ñoà ñieàu cheá hình 5.12.
Hình 5.14 Tín hieäu OFDM treân keânh I tröôùc maïch loïc thoâng thaáp.
Hình 5.15 Tín hieäu OFDM keânh I phaùt ra keânh truyeàn.
Hình 5.16 Tín hieäu OFDM treân keânh I bò fading.
Hình 5.17 Tín hieäu OFDM treân keânh I bò fading vaø nhieãu Gauss.
Hình 5.18 Tín hieäu OFDM treân keânh I sau boä loïc thoâng thaáp phía thu.
Taïi phía thu, tín hieäu OFDM thu ñöôïc seõ cho qua boä loïc thoâng thaáp vôùi taàn soá caét fcutoff =36 MHz gioáng nhö phía thu ñeå gôùi haïn baêng thoâng nhieãu. Tieáp theo, tín hieäu naøy seõ ñöôïc ñöa qua boä bieán ñoåi A/D. Taïi boä A/D tín hieäu thu ñöôïc seõ ñöôïc laáy maãu baèng caùch laáy 1 maãu sau 32 maãu cuûa , ta thu ñöôïc tín hieäu rôøi raïc . Sau ñoù tín hieäu seõ ñöôïc loaïi boû khoaûng baûo veä cho symbol , ñöôïc bieán ñoåi töø traïng thaùi noái tieáp sang traïng thaùi song song thu ñöôïc symbol .Sau ñoù, tín hieäu ñöôïc ñöa qua boä bieán ñoåi Fourier nhanh FFT (Fast Fourier Transform) vôùi 32 heä soá ñeå laáy laïi caùc luoàng döõ lieäu song song . ñöôïc ñöa qua boä demapper deå thu laïi 32 luoàng döõ lieäu ban ñaàu . Sau ñoù, 32 luoàng döõ lieäu song song ñöôïc gheùp laïi thaønh moät luoàng döõ lieäu toác ñoä cao nhö luùc ñaàu. Luoàng döõ lieäu thu ñöôïc seõ so saùnh vôùi luoàng döõ lieäu ban ñaàu ñeå tính BER ñaùnh giaù heä thoáng.
Keát quaû moâ phoûng
Ta seõ moâ phoûng heä thoáng treân töông öùng vôùi caùc giaù trò SNR cuûa nhieãu Gauss töø 1 ñeán 20. Ñeå tính BER ñöôïc chính xaùc hôn ta seõ moâ phoûng heä thoáng treân laëp laïi 10 laàn ñeå tính BER trung bình. Baûng 5.4 la caùc giaù trò BER thu ñöôïc.
Baûng 5.4 BER heä thoáng OFDM
SNR(dB)
0
1
2
3
4
5
6
BER
0.0387
0.0287
0.0215
0.0153
0.0108
0.0077
0.0049
SNR(dB)
7
8
9
10
11
12
13
BER
0.0034
0.0022
0.0014
0.0008
0.0005
0.0003
0.0002
SNR(dB)
14
15
16
17
18
19
20
BER
0.0001
3e-5
1e-5
4e-6
0.0000
0.0000
0.0000
Döôùi ñaây laø giaûn ñoà BER cuûa heä thoáng.
Hình 5.19 Ñoà thò BER cuûa heä thoáng OFDM
Hình 5.19 cho thaáy ñoà thò BER cuûa heä thoáng OFDM trong tröôøng hôïp söû duïng kieåu ñieàu cheá DQPSK. Tuy baêng thoâng heä thoáng OFDM khaù roäng, nhöng do söû duïng nhieàu soùng mang phuï neân baêng thoâng moãi keânh phuï khaù heïp, chieàu daøi moãi symbol daøi hôn khaù nhieàu so vôùi traõi treã hieäu duïng cuûa keânh truyeàn neân tín hieäu chæ chòu fading phaúng, khi SNR taêng thì BER cuûa heä thoáng giaûm maïnh .
Ñeå thaáy ñöôïc taùc duïng cuûa khoaûng baûo veä, ta seõ moâ phoûng heä thoáng trong tröôøng hôïp khoâng coù khoaûng baûo veä, hình 5.20 cho ta thaáy ñoà thò BER cuûa heä thoáng OFDM coù vaø khoâng coù khoaûng baûo veä.
Hình 5.20 Ñoà thò BER heä thoáng OFDM coù vaø khoâng coù khoaûng baûo veä
Ta thaáy trong tröôøng hôïp khoâng coù khoaûng baûo veä nhieãu ISI seõ laøm cho chaát löôïng heä thoáng giaûm ñaùng keå, ñoà thò treân cho thaáy BER cuûa heä thoáng khoâng coù khoaûng baûo veä lôùn hôn raát nhieàu so vôùi heä thoáng coù khoaûng baûo veä.
So saùnh BER cuûa heä thoáng ñôn soùng mang vaø OFDM
Hình 5.21 Ñoà thò BER cuûa heä thoáng SC vaø OFDM
Hình 5.21 bieåu dieãn ñoà thò BER cuûa heä thoáng ñôn soùng mang vaø heä thoáng OFDM, ta thaáy ñöôïc tính öu vieät cuûa heä thoáng OFDM ñoù laø choáng laïi ñöôïc fading choïn loïc taàn soá, coøn heä thoáng ñôn soùng mang thì khoâng coù khaû naêng naøy.
So saùnh BER cuûa heä thoáng OFDM khi giaûm soá soùng mang con N
Hình 5.22 Ñoà thò BER cuûa heä thoáng OFDM vôùi soá soùng mang khaùc nhau.
Trong hình 5.22 ta thaáy BER cuûa heä thoáng seõ giaûm khi ta giaûm soá soùng mang phuï, vì khi ta giaûm soá soùng mang phuï maø soá NFFT khoâng ñoåi, töùc laø tín hieäu ñaõ ñöôïc laáy maãu nhieàu hôn, do ñoù quaù trình phuïc hoài laïi tín hieäu neân thu cuõng ñöôïc chính xaùc hôn neân BER cuûa heä thoáng seõ giaûm.
MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG MIMO
Dung löôïng cuûa heä thoáng MIMO
a) b)
Hình 5.23 Dung löôïng cuûa heä thoáng
Quan saùt ñoà thò ta thaáy
Ta thaáy ôû hình 5.23a dung löôïng cuûa heä thoáng MIMO taêng ñaùng keå so vôùi caùc heä thoáng SISO, MISO, SIMO. Ñoù chính laø öu ñieåm cuûa heä thoáng MIMO khi duøng kyõ thuaät phaân taäp phaùt vaø thu ñeå taän duïng keânh truyeàn taùn xaï ña ñöôøng laøm taêng dung löôïng cuûa heä thoáng.
Ta thaáy ôø hình 5.23b dung löôïng cuûa heä thoáng taêng khi ta taêng soá anten phaùt vaø anten thu cuûa heä thoáng.
Sô ñoà Alamouti
Phaàn naøy, ta seõ moâ phoûng heä thoáng MIMO Alamouti 2TX x 1RX vaø 2TX x 2TX theo moâ hình Alamouti vaø Alamouti môû roäng söû duïng caùc kieåu ñieàu cheá BPSK, QPSK, 8PSK vaø 16PSK. Ñoàng thôøi ta cuõng moâ phoûng sô ñoà khoâng phaân taäp 1TX x 1RX, sô ñoà MMRC 1TX x 2TX vaø 1TX x 4RX ñeå so saùnh keát quaû vaø ruùt ra nhaän xeùt.
Ta seõ moâ phoûng truyeàn 20000 symbol sau ñoù tình BER töông öùng vôùi caùc möùc SNR khaùc nhau. Caû 5 sô ñoà naøy ñeàu coù coâng suaát phaùt baèng nhau vaø ñöôïc chuaån hoùa laø 1 ñôn vò. Quaù trình moâ phoûng ñöôïc thöïc hieân 50 laàn vaø laáy trung bình ñeå veõ ñoà thò BER
Hình 5.24 BER cuûa heä thoáng MIMO Alamouti vôùi kieåu ñieàu cheá BPSK vaøQPSK
Hình 5.25 BER cuûa heä thoáng MIMO Alamouti vôùi kieåu ñieàu cheá 8PSK vaø 16PSK
Quan saùt hình ta thaáy
Khi taêng soá traïng thaùi cuûa boä ñieàu cheá ñeå taêng hieäu quaû söû duïng baêng thoâng seõ daãn ñeán taêng BER cuûa heä thoáng.
BER toát daàn leân theo thöù töï sô ñoà 1TX x 1RX, Alamouti 2TX x 1RX, MMRC 1TX x 2RX, Alamouti 2TX x 2RX vaø MMRC 1TX x 4RX.
BER cuûa sô ñoà Alamouti toát hôn haún sô ñoà truyeàn thoáng chæ duøng 1TX vaø 1 RX. Khi taêng soá anten thu thì BER cuûa sô ñoà Alamouti cuõng giaûm theo. Hôn nöõa, coâng suaát phaùt cuûa töøng anten trong sô ñoà Alamouti chæ baèng moät nöõa coâng suaát phaùt cuûa sô ñoà truyeàn thoáng. Vieäc giaûm coâng suaát daãn tôùi giaûm giaù thaønh cuûa boä khueách ñaïi coâng suaát giuùp cho boä phaùt coù khaû naêng thöïc hieân hôn.
BER cuûa sô ñoà Alamouti 2TX x 1RX xaáu hôn BER cuûa sô ñoà MMRC 1TX x 2RX 3dB vì coâng suaát cuûa moãi anten trong sô ñoà Alamouti chæ baèng nöûa so vôùi coâng suaát phaùt cuûa anten trong sô ñoà MMRC 1TX x 2RX. Neáu giöõa nguyeân coâng suaát cuûa moãi anten phaùt trong sô ñoà Alamouti 2TX x 1RX thì BER cuûa sô ñoà naøy seõ truøng vôùi BER cuûa sô ñoà MMRC. Toùm laïi, ta coù theå thu ñöôïc BER toát nhö nhau neáu moãi anten phaùt trong sô ñoà MMRC 1TX x 2RX vaø Alamouti 2TX x 1RX ñöôïc cung caáp coâng suaát phaùt laø 1 ñôn vò. Töø nhaân xeùt treân ta thaáy raèng, neáu keát hôïp sô ñoà Alamouti vaø sô ñoà MMRC ta seõ coù moät heä thoáng thu phaùt thích hôïp cho moâ hình thu phaùt 2 anten ôû tram goác BS vaø 1 anten ôû thieát bò di ñoäng MS. Tuyeán thoâng tin töø BS ñeán MS seõ söû duïng sô ñoà Alamouti vôùi coâng suaát phaùt 1 ñôn vò cho moãi anten vaø tuyeán thoâng tin töø MS ñeán BS seõ söû duïng sô ñoà MMRC vôùi coâng suaát phaùt laø 1 ñôn vò.
BER cuûa sô ñoà Alamouti 2TX x 2RX xaáu hôn sô ñoà MMRC 1TX x 4RX. Tuy nhieân, sô ñoà Alamouti chæ söû duïng taát caû 4 anten thu phaùt, trong khi ñoù sô ñoà MMRC söû duïng taát caû 5 anten thu phaùt, ngoaøi ra sô ñoà Alamouti chæ söû duïng coâng suaát phaùt laø ½ ñôn vò cho moãi anten phaùt.
Keát quaû moâ phoûng hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi lyù thuyeát ñaõ trình baøy veà sô ñoà Alamouti.
Hình 5.26 BER cuûa heä thoáng MIMO Alamouti vôùi kieåu ñieàu cheá QPSK
Quan saùt hình treân ta thaáy
BER cuûa sô ñoà Alamouti giaûm khi ta taêng soá anten thu. Do heä thoáng thöïc hieän phaân taäp phaùt laøm cho chaát löôïng cuûa heä thoáng taêng leân töø ñoù laøm taêng khoaûng caùch thoâng tin vaø toác ñoä cuûa heä thoáng.
V-BLAST
Heä thoáng MIMO V-BLAST 4NT x 4NR vaø 8NT x 8NR ñöôïc moâ phoûng theo sô ñoà söû duïng kieåu ñieàu cheá QPSK, 8PSK vaø 16PSK theo caùc giaûi thuaät Zero-Forcing trieät nhieãu lieân tieáp ZF-IC, Zero-Forcing trieät nhieãu lieân tieáp theo thöù töï toái öu ZF-OIC, MMSE trieät nhieãu lieân tieáp MMSE-IC vaø MMSE trieät nhieãu lieân tieáp theo thöù töï toái öu MMSE-OIC
Ta seõ truyeàn 10000 symbol ñöôïc taïo ngaãu nhieân qua keânh truyeàn MIMO. Nhieãu taùc ñoäng leân töøng keânh truyeàn con seõ thay ñoåi theo than dB ñeå tính BER cuûa heä thoáng. Quaù trình truyeàn seõ ñöôïc thöïc hieän 40 laàn sau ñoù BER seõ ñöôïc laáy trung bình ñeå veõ ñoà thò BER theo tæ soá tín hieäu treân nhieãu cuûa töøng keânh truyeàn con.
Hình 5.27 BER cuûa heä thoáng MIMO V-BLAST vôùi kieåu ñieàu cheá QPSK
Hình 5.28 BER cuûa heä thoáng MIMO V-BLAST vôùi kieåu ñieàu cheá 8PSK
Hình 5.29 BER cuûa heä thoáng MIMO V-BLAST vôùi kieåu ñieàu cheá 16PSK
Quan saùt ñoà thò BER cuûa 4 giaûi thuaät töng öùng vôùi caùc kieåu ñieàu cheá QPSK, 8PSK vaø 16PSK ta thaáy raèng.
Khi tyû soá tín hieäu treân nhieãu SNR thaáp, BER cuûa giaûi thuaät MMSE-IC vaø MMSE-OIC toát hôn BER cuûa giaûi thuaät ZF-IC vaø ZF-OIC.
Khi tyû soá tín hieäu treân nhieãu SNR cao, ñöôøng BER cuûa giaûi thuaät MMSE-IC tieäm caän vôùi ñöôøng BER cuûa giaûi thuaät ZF-IC, ñöôøng BER cuûa giaûi thuaät MMSE-OIC tieäm caân vôùi ñöôøng BER cuûa giaûi thuaät ZF-OIC. Nhôø vaøo vieäc giaûi maõ theo thöù töï coäng vôùi vieäc toái thieåu bình phöông sai bieät nhieãu neân BER cuûa giaûi thuaät MMSE-OIC toát hôn haèn BER cuûa caùc giaûi thuaät coøn laïi.
Trong heä thoáng MIMO vôùi cuøng soá anten phaùt vaø soá anten thu, BER cuûa heä thoáng taêng khi ta taêng soá traïng thaùi cuûa boä ñieàu cheá.
BER cuûa heä thoáng taêng khi ta taêng soá anten phaùt vaø soá anten thu cuûa heä thoáng MIMO.
Moâ phoûng heä thoáng MIMO-OFDM
Heä Thoáng MIMO-OFDM Alamouti
Ta seõ moâ phoûng heä thoáng MIMO-OFDM Alamouti duøng caùc kieåu ñieàu cheá QPSK, 8PSK trong ñoù kyõ thuaät OFDM söû duïng 4 soùng mang phuï keát hôïp vôùi heä thoáng 2NT x 1NR, heä thoáng MIMO 2NT x 2NR, 2NT x 3NR, 2NT x 4NR.
Ta seõ truyeàn 10000 symbol ñöôïc taïo ra ngaãu nhieân qua keânh truyeàn ñöôïc taïo ra ngaãu nhieân. Quaù trình truyeàn ñöôïc thöïc hieân 10 laàn sau ñoù BER seõ ñöôïc laáy trung bình ñeå veõ ñoà thò BER theo tyû soá tín hieäu treân nhieãu
Hình 5.30 BER cuûa heä thoáng MIMO-OFDM Alamouti vôùi kieåu ñieàu cheá QPSK vaø 8QPSK
Quan saùt ñoà thò BER cuûa heä thoáng MIMO-OFDM Alamouti öùng caùc kieåu ñieàu cheá QPSK, 8PSK ta thaáy
BER cuûa heä thoáng MIMO-OFDM toát hôn heä thoáng OFDM Alamouti duøng 2NT x 1NR
BER cuûa heä thoáng MIMO-OFDM giaûm khi ta taêng soá anten phaùt vaø thu. Do ñoù heä thoáng caûi thieän ñöïôc chaát löôïng ñoàng thôøi naâng cao toác ñoä cuûa heä thoáng vaø khoaûng caùch thoâng tin.
Trong heä thoáng MIMO-OFDM vôùi cuøng soá soùng mang vaø cuøng soá anten phaùt vaø thu thì khi ta taêng soá traïng thaùi cuûa boä ñieàu cheá ñeå taêng hieäu quaû söû duïng baêng thoâng thi BER cuûa heä thoáng cuõng taêng theo.
Heä Thoáng MIMO-OFDM V-BLAST
Ta seõ moâ phoûng heä thoáng MIMO-OFDM V-BLAST theo moâ hình duøng caùc kieåu ñieàu cheá QPSK, 8PSK, 16PSK trong ñoù kyõ thuaät OFDM söû duïng 4 soùng mang phuï keát hôïp vôùi heä thoáng MIMO 4NT x 4NR vaø 8NT x 8NR. Phía thu duøng caùc giaûi thuaät giaûi maõ laø Zero-Forcing trieät nhieãu lieân tieáp ZF-IC, Zero-Forcing trieät nhieãu lieân tieáp theo thöù töï toái öu ZF-OIC, MMSE trieät nhieãu lieân tieáp MMSE-IC vaø trieät nhieãu lieân tieáp MMSE-OIC
Ta seõ truyeàn NT luoàng 10000 symbol ñöôïc taïo ngaãu nhieân qua keânh truyeàn MIMO ñöôïc taïo ra ngaãu nhieân. Quaù trình truyeàn seõ ñöôïc thöïc hieän 10 laàn sau ñoù BER seõ ñöôïc laáy trung bình vaø ñöôïc duøng veõ ñoà thò BER theo tyû soá tín hieäu treân nhieãu cuûa töøng keânh truyeàn con.
Hình 5.31 BER cuûa heä thoáng MIMO-OFDM V-BLAST vôùi kieåu ñieàu cheá QPSK
Hình 5.32 BER cuûa heä thoáng MIMO-OFDM V-BLAST vôùi kieåu ñieàu cheá 8PSK
Hình 5.33 BER cuûa heä thoáng MIMO-OFDM V-BLAST vôùi kieåu ñieàu cheá 16PSK
Quan saùt ñoà thì BER cuûa 4 giaûi thuaät öùng vôùi caùc kieåu ñieàu cheá QPSK, 8PSK, 16PSK ta thaáy
Khi tyû soá tín hieäu treân nhieãu SNR thaáp, giaûi thuaät MMSE-IC vaø MMSE-OIC cho BER toát hôn gaûi thuaät ZF-IC vaø ZF-OIC
Khi tyû soá tín hieäu treân nhieãu SNR cao, ñöôøng BER cuûa giaûi thuaät MMSE-IC tieäm caän vôùi ñöôøng BER cuûa giaûi thuaät ZF-IC, ñöôøng BER cuûa giaûi thuaät ZF-OIC tieäm caân ñöôøng BER cuûa giaûi thuaät MMSE-OIC. BER cuûa giaûi thuaät MMSE-OIC toát hôn haún BER cuûa caùc giaûi thuaät coøn laïi
Trong heä thoáng MIMO-OFDM vôùi cuøng soá soùng mang phuï vaø cuøng soá anten phaùt vaø soá anten thu, vieäc taêng soá traïng thaùi cuûa boä ñieàu cheá nhaèm naâng cao hieäu quaû söû duïng baêng thoâng cuûa heä thoáng thì BER cuûa heä thoáng seõ taêng theo
BER cuûa heä thoáng MIMO-OFDM V-BLAST taêng khi ta taêng soá anten phaùt vaø anten thu cuûa heä thoáng
Trong phaàn moâ phoøng naøy ta ñaõ khoâng xeùt tôùi aûnh höôûng cuûa soá soùng mang con tôi chaát löôïng cuûa heä thoáng. Ñaây laø moät haïn cheá cuûa luaän vaên.
KEÁT LUAÄN VAØ HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN ÑEÀ TAØI
Luaän vaên ñaõ trình baøy toång quan cuõng nhö ñi saâu phaân tích moät soá kyõ thuaät trong heä thoáng MIMO-OFDM ñoàng thôøi cuõng cho thaáy ñöôïc öu vaø nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng naøy trong heä thoáng thoâng tin khoâng daây. Döïa treân caùc phaân tích lyù thueát tìm hieåu ñöôïc ñaõ tieán haønh moâ phoûng vaø cho ra ñöôïc keát quaû töông ñoái phuø hôïp vôùi lyù thuyeát.
Chöông 1 trình baøy phaàn lyù thuyeát cô sôû bao goàm caùc moâ hình, tính toaùn keânh truyeàn vaø caùc kyõ thuaät gheùp keânh trong heä thoáng thoâng tin khoâng daây.
Chöông 2 trình baøy caùc kyõ thuaät cô baûn cuûa heä thoáng OFDM, phaân tích tính toaùn ñeå thaáy ñöôïc nhöõng öu ñieåm cuûa kyõ thuaät OFDM trong truyeàn toác ñoä döõ lieäu cao nhö söû duïng baêng thoâng hieäu quaû, choáng ñöôïc fading choïn loïc taàn soá, choáng nhieãu ISI,…
Chöông 3 giôùi thieäu veà heä thoáng MIMO, phaân tích tính toaùn dung löôïng cuûa heä thoáng MIMO, phaân tích lyù thuyeát veà maõ hoaù khoâng gian thôøi gian STC nhaèm naâng cao chaát löôïng vaø dung löôïng cuûa heä thoáng.
Chöông 4 söû duïng caùc cô sôû lyù thuyeát ñöôïc phaân tích trong chöông 2 vaø chöông 3 ñeå phaân tích heä thoáng MIMO-OFDM, trình baøy caùc moâ hình vaø thieát laäp caùc coâng thöùc toaùn hoïc cuûa heä thoáng MIMO-OFDM.
Chöông 5 Söû duïng cô sôû lyù thuyeát ñöôïc trình baøy trong chöông 1, 2,3,4 ñeå tieán haønh moâ phoûng laàn löôt caùc heä thoáng OFDM, MIMO, MIMO-OFDM.
Trong phaàn moâ phoûng heä thoáng OFDM keát quaû ñoà thò BER ñaõ cho thaáy ñöôïc öu ñieàm cuûa heä thoáng naøy so vôùi heä thoáng ñôn soùng mang, ñoàng thôøi cuõng thaáy ñöôïc taùc duïng cuûa khoaûng baûo veä trong vieäc choáng ISI, ñoái vôùi moät keânh truyeàn ñònh tröôùc thì BER seõ taêng khi ta taêng soá soùng mang…Trong phaàn moâ phoûng heä thoáng MIMO tieán haønh moâ phoûng dung löôïng cuûa heä thoáng MIMO vaø so saùnh so vôùi caùc heä thoáng SISO, SIMO, MISO, moâ phoûng heä thoáng MIMO theo sô ñoà Alamouti vaø V-BLAST. Phaàn MIMO-OFDM moâ phoûng hai heä thoáng ñoù laø MIMO-OFDM Alamouti vaø MIMO-OFDM V-BLAST vaø so saùnh BER giöõa caùc giaûi thuaät ZF-IC, ZF-OIC, MMSE-IC, MMSE-OIC, keát quaû thu ñöôïc töông ñoái phuø hôïp vôùi phaàn lyù thuyeát.
Höôùng phaùt trieån ñeà taøi
Ñaây laø moät ñeà taøi khaù roäng vaø ñöôïc nghieân cöùu raát nhieàu hieän nay. Ñeà taøi ñaõ phaân tích toång quan baûn chaát cuûa kyõ thuaãt OFDM, heä thoáng MIMO, heä thoáng MIMO-OFDM, döïa treân nhöõng phaân tích naøy ta coù theå phaùt trieån theo nhöng höôùng sau:
Nghieân cöùu caùc kyõ thuaät öôùc löôïng keânh truyeàn trong heä thoáng MIMO-OFDM.
Nghieân cöùu caùc phöông phaùp giaûm PAPR cho heä thoáng MIMO-OFDM
Nghieân cöùu thay ñoåi pheùp bieán ñoåi FFT trong boä ñieàu cheá OFDM baèng pheùp bieán ñoåi Wavelet nhaèm caûi thieän söï nhaïy caûm cuûa heä thoáng ñoái vôùi dòch taàn do maát ñoàng boä gaây ra vaø giaûm ñoä daøi toái thieåu cuûa chuoåi baûo veä.
Taøi Lieäu Tham Khaûo
Shinsuke Hara, Ramjee Prasad, “Multicarrier Techniques for 4G Mobile“, Artech House, ISBN 1-58053-482-1, 2003
Ramjee Prasad, “OFDM for Wireless Communications Systems”, Artech House, ISBN 1-58053-796-0, 2004
Nguyeãn Vaên Teøo, Box “Wireless Communication”, Forum TTVNOL
Wikipedia
Cheng-Xiang Wang, Nguyen Van Duc, “Theory And Applications Of The OFDM Technique”, Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø kyõ thuaät
Hiroshi Harada, Ramijee Prasad, ”Simmulation and Software Radio for Mobile Communications”, Artech House, ISBN 1-58053-044-3
Hoaøng Ñình Chieán, “Maïch Ñieän Töû Thoâng Tin”, Nhaø Xuaát Baûn ÑH Quoác Gia TP .HOÀ Chí Minh, 2004
Inaki Berenguer*, Xiaodong Wang, “ Space-Time Coding and Signal Processing for MIMO Communications”
Gordon L. Stuber, John R. Barry. Steven W. Mclaughlin, Ye Li, Mary Ann Ingram, Thomas G. Pratt, “Broadband MIMO-OFDM Wireless Communications”
David Tse, Pramod Viswanath “ Fundamentals of Wireless Communication“ Cambridge University Press, ISBN-10 0-521-84527-0
P.W.Wolniansky, G.J.Foschini, G.D.Golden, R.A.Valenzuela, “V-blast: An architecture for realizing very high data rates over the rich-scattering wireless channel”, in:Proc.URSI international Symposium on Signals, Systems, and Electronics (ISSSE-98), Pisa, Italy, 1998
Volker khü, “Wireless Communications over MIMO Channels” Universität Rostock, Germany, ISBN-10 0-470-02716-19(HB)
Ta-Sung Lee “MIMO Techniques for Wireless Communications” Department of Communication Engineering, National Chiao Tung University
Ye Li, Jack H. Winters, Nelson R. Sollenbergen,” MIMO-OFDM for Wireless Communications : Signal Detection With Enhanced Channel Estimation”
Fenghua Li, Master’s Degree Project, Stockholm, Sweden 2007-06-21, “Performance Analysis of V-BLAST Detectors for MIMO channel”
Enrique Ulffe Whu, Stanford University “MIMO-OFDM Systems for High Data Rate Wireless Networks”
Siavash M. Alamouti, “A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications” IEEE Journal On Select Area In Communications
A.Bruce Carlson, “Communicaton Systems" McGraw-Hill,ISBN 0-07-009960-X, 1986
Ian Glover, University of Bradford, “Digital Communications” ISBN 0-23-565392-6
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Cải thiện chất lượng và dung lượng trong hệ thống thông tin không dây dùng kỹ thuật mimo-ofdm.doc