KỸ THUẬT MIMO OFDM 15

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ    THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: KỸ THUẬT MIMO-OFDM Giáo viên hướng dẫn: Ths ĐÀO MINH HƯNG Sinh viên thực : Lớp : ĐTVTBK28 Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động kĩ thuật MIMO_OFDM Chương 2: Kĩ thuật OFDM Chương 3: Kĩ thuật MIMO Chương 4: Kĩ thuật MIMO_OFDM Chương 5: Mô Hình 1.1 Giải pháp MIMO_OFDM cho hệ thống thơng tin di động Hình 1.2: Ảnh hưởng môi trường vô tuyến thông tin di động Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống MIMO_OFDM Hình 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG OFDM Hình 2.2 Khối thực mã hoá IFFT/FFT Hình 2.3 Khối thực chèn dải bảo vệ ước lượng kênh Hình 3.1 Hệ thống MIMO tổng quát Hình 3.2 Sơ đồ phân tập không gian phân tập thời gian 10 Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ thống MIMO sử dụng STBC với số anten phát khác 11 Hình 4.1 Hệ thống thu phát MIMO_OFDM 13 Hình 5.1 Lưu đồ chương trình mơ 15 Chương : Tổng quan hệ thống thông tin di động kĩ thuật MIMO_OFDM 1.1 Giải pháp MIMO_OFDM cho hệ thống thông tin di động GSM/GPRS WCDMA/ Hiệu sử dụng phổ Giới hạn băng thông Vấn đề nhiễu IEEE802.11 MIMO_OFDM GSM/GPRS WCDMA/ IEEE802.11 WCDMA GSM/GPR S IEEE802.11 Tiết kiệm lýợng Nhiễu Băng thông Vùng bao phủ Tốc độ rớt liệu Hình 1.1 Giải pháp MIMO_OFDM cho hệ thống thông tin di động 1.2 Môi trường vô tuyến thơng tin di động Hình 1.2: Ảnh hưởng môi trường vô tuyến thông tin di động 1.3 Tổng quan hệ thống MIMO_OFDM thông tin di động  KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA MIMO_OFDM kĩ thuật sử dụng nhiều anten phát thu, chia dòng liệu ban đầu thành nhiều dòng liệu theo thuật tốn cho trước, dịng liệu thực ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, trước đưa đến anten tương ứng truyền Phía thu nhận dòng liệu từ nhiều anten sử dụng thuật tốn thích hợp để tổng hợp lại dịng liệu ban đầu Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống MIMO_OFDM Hiệu kĩ thuật MIMO_OFDM thông tin di động Công nghệ: Hiệu sử dụng phổ,chống fading nhiều tia…  Tối ưu hố cơng suất phát  Chống nhiễu xun kí tự, nhiễu xuyên kênh  Nâng cao tốc độ truyền tín hiệu  Thích ứng hầu hết tiêu chuẩn vơ tuyến  Thích ứng việc truyền dẫn đa đường, chất lượng tín hiệu nâng cao nhờ phân tập khơng gian Tăng phạm vi bao phủ… Tối ưu hố cơng suất phát Nâng cao chất lượng mạng Giảm chi phí hệ thống Có thể áp dụng cho hầu hết hệ thống thông tin di động Người dùng: Chất lượng dịch vụ cao Độ tin cậy đảm bảo Nhiều dịch vụ tích hợp Sự lựa chọn khả dụng cho nhà cung cấp dịch vụ… Chương 2: Kĩ thuật OFDM 2.1 Định nghĩa khái niệm: OFDM(ghép kênh phân chia theo tần số trực giao) kĩ thuật điều chế đa sóng trực giao, liệu truyền nhờ nhiều sóng mang phụ Hình 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG OFDM 2.2 Các bước kĩ thuật OFDM Sắp xếp dịng bit nhị phân thành nhóm Nbits tương ứng với phương pháp điều chế M_QAM QAM phương pháp điều chế biên độ pha Sắp xếp mã hóa M_QAM Dữ liệu đưa vào sóng mang phụ trực giao Thực tế FFT/IFFT thay DFT/IDFT Tín hiệu tín hiệu rời rạc có chiều dài N miền thời gian IDFT/DFT Hình 2.2 Khối thực mã hố IFFT/FFT Chống nhiễu xuyên kí tự Chiều dài CP phải hạn chế để đảm bảo hiệu suất sử dụng dải tần, phải lớn trải trễ cực đại Chèn dải bảo vệ xác định hàm truyền đạt kênh thời gian để thực giải điều chế bên thu bên phát sử dụng kiểu điều chế kết hợp Mẫu tin dẫn đường chèn với mẫu tin có ích miền tần số miền thời gian Khoảng cách tín hiệu pilot +Trong miền tần số: Chèn Pilot Và Ước lượng kênh D fthời ≤ gian: +Trong miền fτ s max Dt ≤ f D max (TS + TG ) Hình 2.3 Khối thực chèn dải bảo vệ ước lượng kênh Chương 3: Kĩ thuật MIMO 3.1 Tổng quan kĩ thuật MIMO Khái niệm định nghĩa: Kĩ thuật MIMO kĩ thuật sử dụng nhiều anten phát nhiều anten thu Phân loại: phân tập theo không gian,phân tập theo thời gian, phân tập theo tần số, mã hố khối khơng gian thời gian, mã hố lưới khơng gian thời gian ghép kênh không gian Ưu điểm: Tăng độ lợi mảng, làm tăng tỉ số tín hiệu nhiễu, từ làm tăng khoảng cách truyền dẫn mà không cần tăng công suất phát Tăng độ lợi phân tập: làm giảm tượng fading thông qua việc sử dụng hệ thống anten phân tập, nâng cao chất lượng hệ thống Tăng hiệu phổ: cách sử dụng ghép kênh không gian Tăng dung lượng kênh mà không cần tăng công suất phát băng thông Nhược điểm: Tăng độ phức tạp xử lí tín hiệu phát thu Kích thước thiết bị di động tăng lên Nhiễu đồng kênh: sử dụng nhiều anten truyền liệu với băng tần Nhiễu liên kênh: nhiều người dùng sử dụng hệ thống MIMO Hình 3.1 Hệ thống MIMO tổng quát 3.2 Phân tập Định nghĩa: Phân tập kĩ thuật cải thiện độ tin cậy tín hiệu cách sử dụng hai hay nhiều kênh thông tin liên lạc với tính chất khác Bộ kết hợp tín hiệu thu Phân tập thời gian Bộ kết hợp kiểu lựa chọn Bộ kết hợp kiểu quét Phân tập không gian nr Bộ kết hợp tỉ số cực đại r = ∑ α i ri i =1 α i = Ai e − jφi nr r = ∑ Ai i =1 Hình 3.2 Sơ đồ phân tập không gian phân tập thời gian 10 3.3 Hệ thống MIMO sử dụng kĩ thật mã hố khơng gian thời gian Định nghĩa: STBC kĩ thuật sử dụng truyền thông không dây, truyền nhiều phiên dòng liệu qua nhiều anten sử dụng nhiều phiên tín hiệu nhận khác để nâng cao chất lượng tín hiệu thu Mã hóa: Mã hóa với anten phát Mã hóa với anten phát(Alamouti) Mã hóa với số anten phát Nt Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ thống MIMO sử dụng STBC với số anten phát khác 11 GIẢI MÃ: Bộ giải mã trực giao STBC giải mã tối ưu (maximum likelihood decoding) đýợc thực thu với q trình xử lí tuyến tính Hình 3.4 Sơ đồ giải mã STBC 12 Chương 4: Kĩ thuật MIMO_OFDM 4.1 Hệ thống thu/phát MIMO_OFDM Sơ đồ khối phát hệ thống MIMO_OFDM Sơ đồ khối thu hệ thống MIMO_OFDM Hình 4.1 Hệ thống thu phát MIMO_OFDM 13 4.2 Hệ thống STBC_OFDM Mơ hình hệ thống STBC-OFDM 2x2 Tại thời điểm t, khối bit thơng tin mã hố để phát từ mã không gian thời gian mà bao gồm 2*M kí tự điều chế Từ mã không gian-thời gian đýợc cho bởi:  xt1,1 Xt =   xt ,1 xt1,2 xt1,M   xt2,2 xt2,M  14 Chương 5: Mô LƯU ĐỒ : Hình 5.1 Lưu đồ chương trình mơ 15 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Hình 5.2 Kết mô 16 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG MỞ ĐỀ TÀI 17 ... hệ thống thông tin di động kĩ thuật MIMO_ OFDM Chương 2: Kĩ thuật OFDM Chương 3: Kĩ thuật MIMO Chương 4: Kĩ thuật MIMO_ OFDM Chương 5: Mơ Hình 1.1 Giải pháp MIMO_ OFDM cho hệ thống thông tin di... Chương 4: Kĩ thuật MIMO_ OFDM 4.1 Hệ thống thu/phát MIMO_ OFDM Sơ đồ khối phát hệ thống MIMO_ OFDM Sơ đồ khối thu hệ thống MIMO_ OFDM Hình 4.1 Hệ thống thu phát MIMO_ OFDM 13 4.2 Hệ thống STBC _OFDM Mơ... 2.3 Khối thực chèn dải bảo vệ ước lượng kênh Chương 3: Kĩ thuật MIMO 3.1 Tổng quan kĩ thuật MIMO Khái niệm định nghĩa: Kĩ thuật MIMO kĩ thuật sử dụng nhiều anten phát nhiều anten thu Phân loại: