(LUẬN văn THẠC sĩ) đánh giá chất lượng truyền dẫn trong hệ thống di động 4g LTE

ĐẠIHỌC HỌCQUỐC QUỐCGIA GIAHÀ HÀNỘI NỘI ĐẠI TRƯỜNGĐẠI ĐẠIHỌC HỌCCÔNG CÔNGNGHỆ NGHỆ TRƯỜNG LÊ PHÚ THẢO LÊ PHÚ THẢO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN TRONG HỆ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 4G LTE THỐNG DI ĐỘNG 4G LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – 2014 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠIHỌC HỌCQUỐC QUỐCGIA GIAHÀ HÀNỘI NỘI ĐẠI TRƯỜNGĐẠI ĐẠIHỌC HỌCCÔNG CÔNGNGHỆ NGHỆ TRƯỜNG LÊ PHÚ THẢO LÊ PHÚ THẢO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪ TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 4G TLE ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪ TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 4G TLE Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số:Cơng nghệ thơng tin Ngành: Chun ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Trần Trúc Mai NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Trần Trúc Mai Hà nội – 2014 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Lời cảm ơn: Sau trình học tập nghiên cứu, đến ngày hơm tơi gần hồn thành chương trình đào tạo Thạc sĩ ngành Cơng nghệ thơng tin khoa Công nghệ thông tin trường Đại Học Công nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội Lời xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy, Cô trường giảng dạy, truyền đạt cho kiến thức lĩnh vực công nghệ thơng tin, giúp tơi có kiến thức để hồn thành trình học tập, nghiên cứu đặc biệt q trình cơng tác chun mơn Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Tiến sĩ Trần Trúc Mai định hướng tận tình hướng dẫn tơi suốt trình thực luận văn Trong trình thực hiện, có lúc tơi gặp nhiều khó khăn lĩnh vực tương đối mẽ với cá nhân tôi, Thầy tận tình bảo cho tơi nhiều kiến thức kinh nghiệm suốt q trình thực Sau tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện tốt cho tơi q trình học tập thực luận văn Do thời gian có hạn kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều, lĩnh vực tương đối mẽ với thân nên luận văn cịn có nhiều thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp Thầy, Cơ bạn học viên cao học Hà Nội, tháng 10 năm 2014 HỌC VIÊN Lê Phú Thảo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Lời cam đoan: Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân, không chép Tôi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Lê Phú Thảo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ContentPHỤ LỤC Lời cảm ơn: Lời cam đoan: PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU 10 PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G LTE [1,3,4] 12 1.1 Giới thiệu công nghệ 4GPP LTE [2, tr.2-7] 12 1.1.1 Một số thuộc tính quan trọng LTE 12 1.1.2 Băng thông truyền dẫn 13 1.1.3 Chương trình đa truy nhâp 13 1.2 Kênh lớp vật lý 13 1.3 Điều chế mã hoá 14 1.4 Cấu trúc frame đường xuống 15 1.4.1 Cấu trúc khe đường xuống 16 1.4.2 Frame đường lên cấu trúc khe đường lên 17 1.5 So sánh LTE với HSPA WiMAX [4] 18 1.6 Kết luận 20 Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỐ [1, tr.5-16] 21 2.1 Lý sử dụng điều chế số 21 2.2 Các đặc điểm tín hiệu sửa đổi 21 2.3 Định dạng I/Q 22 2.4 Điều chế dịch pha: 22 2.4.1 Điều chế dịch pha nhị phân BPSK 22 2.4.2 Điều chế dịch pha cầu phương 23 2.5 Điều chế khoá dịch biên: 23 2.6 Điều chế biên độ cầu phương 24 Chương PHƯƠNG PHÁP GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO OFDM [7,8] 26 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.1 Giới thiệu 26 3.2 Lịch sử OFDM [7] 27 3.3 Điều chế đa sóng mang [8] 28 3.3.1 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 30 3.3 Các vấn đề liên quan đến OFDM 31 3.3.1 Khoảng bảo vệ 31 3.3.2 Sóng mang rỗng 33 3.3.3 Sự phân chia giải băng 33 3.3.4 Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình 35 3.4 Kiến trúc máy thu phát OFDM 37 Chương CÁC YẾU TỐ ĐƯỜNG TRUYỀN 41 4.1 Nhiễu trắng 41 4.1.1 Giới thiệu 41 4.1.2 Mơ hình tốn học cho mơ kênh truyền AWGN 41 4.2 Rayleigh fading 43 4.2.1 Giới thiệu 43 4.2.2 Fading vùng rộng fading vùng hẹp 44 4.2.3 Mơ hình tốn học kênh rayleigh fading 48 PHẦN KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 52 Chương MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI, KÊT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 52 5.1 Mô sơ đồ điều chế BPSK 52 Để thực mô luận văn tác giả sử dụng công cụ mơ ngơn ngữ lập trình Matlab, ngơn ngữ linh hoạt có nhiều hàm chức phù hợp với yêu cầu tốn đặt 52 5.2 Mơ sơ đồ điều chế QPSK 53 5.3 Mô sơ đồ điều chế QAM 54 5.4 Kết mô chất lượng truyền dẫn đường xuống hệ thống di động 4G LTE 55 5.5 Kết luận 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Long term evolution Orthogonal Frequency Division Multiplexing Inter-symbol interference Time-Division Multiple Access Code-Division Multiple Access Digital-Advance Mobile Phone System Global System for Mobile Phone Frequency Division Multiple Access Universal Mobile Telecommunication System High Speed Packet Access Time Division Synchronous Code Division Multiple Access Third Generation Patnership Multi Input Multi Output Wideband Code Division Multiple Access Binary Phase Shift Keying Quadrature Phase Shift Keying Quadrature Amplitude Modulation Adaptive Modulation and Coding High Speed Dowlink Packet Access High Speed Uplink Packet Access Frequency Division Duplex Time Division Duplex UMTS Terrestrial Radio Access Fast Fourier Transform Transmit Time Interval Primary-Synchronization Channel Secondary-Synchronization Channel Physical Broadcast Channel Physical Downlink Shared Channel Physical Downlonk Control Channel Reference Signal Cyclic Prefix Resource Block Radio Frequency Digital Video Broadcast-Satellite Amplitude Signal Keying Digital Video Broadcast-Cable Inter-Carrier Interference Peak-to-Average Power Ratio Output Back-Off LTE OFDM ISI TDMA CDMA D-AMPS GSM FDMA UMTS HSPA TD-SCDMA 3GPP MIMO WCDMA BPSK QPSK QAM AMC HSDPA HSUPA FDD TDD UTRA FFT TTI P-SCH S-SCH PBCH PDSCH PDCCH RS CP RB RF DVB-S ASK DVB-C ICI PAPR OBO TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Discrete Faurier Transform Inverse Discrete Fourier Transform Additive White Gaussian Noise DFT IDFT AWGN TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc frame loại [2,tr.5] 15 Hình 1.2 Lưới tài nguyên đường xuống [2,tr.6] 16 Hình 1.3 frame đường lên định dạng khe cho cấu trúc frame loại [2,tr.7] 18 Hình 1.4 So sánh số công nghệ HSPA, mWiMAX LTE 18 Hình 2.1: Đặc điểm tín hiệu thay đổi [1,tr.7] 21 Hình 2.2 : Định dạng I/Q 22 Hình 2.4: Giản đồ véctơ sơ đồ chòm điều chế QAM 24 Hình 3.1 Điều chế đa sóng mang khơng chồng lấn (a), điều chế đa sóng mang chồng lấn (b) 28 Hình 3.3 (a) Minh hoạ ISI chậm trễ đa đường, (b) Khoảng bảo vệ không để tránh ISI, (c) khoảng bảo vệ với tiền tố lặp để loại bỏ ISI 32 Hình 3.4 Mặt nạ phổ cho tín hiệu LAN băng tần U-NII 34 Hình 3.5 Cửa sổ miền thơi gian tín hiệu OFDM 35 Hình 3.6 Điểm đầu chờ truyền khuếch đại cơng suất 36 Hình 3.7 Đáp ứng tần số kênh hiệu ứng kênh fading sóng mang OFDM 38 Hình 3.8 Kiến trúc máy thu máy phát hệ thống OFDM 40 Hình 4.1 Mơ kênh truyền AWGN 41 Hình 4.2 Biểu kênh Fading [3, tr.91] 45 Hình 4.3 Suy hao nhiễu đường truyền tượng fading [3, tr.92] 47 Hình 4.4 Mối quan hệ fading vùng rộng fading vùng hẹp [3, tr.92] 48 Hình 4.5 Hiện tượng đa đường truyền dẫn vơ tuyến 49 Hình 5.1 Kết mơ tín hiệu điều chế BPSK 52 Hình 5.2 Kết mơ tín hiệu điều chế QPSK 53 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 5.3 Kết mô phương pháp điều chế 16QAM 54 Hình 5.4 Sơ đồ q trình mơ 57 Hình 5.5 Kết tính BER mơ đường xuống 4G LTE với sơ đồ điều chế QPSK môi trường rayleigh fading tia 58 Hình 5.6 Kết tính BER mơ đường xuống 4G LTE với sơ đồ điều chế QPSK môi trường rayleigh fading tia 58 Hình 5.7 Kết tính BER mơ đường xuống mạng di động 4G LTE với sơ đồ điều chế 16QAM môi trường rayleigh fading tia 59 Hình 5.8 Kết BER đường xuống 4G LTE với sơ đồ điều chế 64QAM môi trường rayleigh fading tia 59 Hình 5.9 Kết số BER theo EbN0 sơ đồ điều chế môi trường AWGN 60 Hình 5.10 Kết số BER theo EbN0 sơ đồ điều chế môi trường Rayleigh fading tia 60 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 47 hình 4.3, ghi " – 2%" cho thấy khu vực đề xuất (xác suất) Hình 4.3 Suy hao nhiễu đường truyền tượng fading [3, tr.92] đuôi xung pdf mục tiêu thiết kế Do đó, số lượng biên dự phịng định nhằm mục đích để cung cấp đầy đủ cơng suất tín hiệu cho khoảng 98-99% loại fading biến thể (fading vùng rộng fading vùng hẹp) Một tín hiệu nhận r(t) thường mơ tả cụm từ tín hiệu truyền s(t) xoắn với đáp ứng xung kênh hc(t), bỏ qua suy thối nhiễu, viết r(t) = s(t) * hc(t), (4.6) Trong * phép nhân chập, trường hợp vơ tuyến di động r(t) phân chia thành hai biến thành phần sau: (4.7) ( )= ( )× ( ) Trong m(t) gọi thành phần fading vùng rộng r0(t) gọi thành phần fading vùng hẹp, m(t) gọi trung bình nội TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 48 Hình 4.4 Mối quan hệ fading vùng rộng fading vùng hẹp [3, tr.92] vùng fading logarit chuẩn tắc cường độ m(t) mô tả hàm phân bổ logarit chuẩn tắc (hoặc tương đương cường độ đơn vị decibel phân bố Gaussian), r0(t) gọi đa đường (multipath) Rayleigh fading, hình 4.4 minh hoạ mối quan hệ fading vùng rộng fading vùng hẹp 4.2.3 Mơ hình tốn học kênh rayleigh fading Như nói trên, đường truyền trạm sở (BS) trạm di động (MS) truyền thông di động mặt đất đặc trưng chướng ngại vật khác phản xạ, ví dụ mơi trường nhà có đồ nội thất, mơi trường ngồi trời có tồ nhà, cối có ảnh hưởng lớn đến tín hiệu nhận sóng vơ tuyến truyền từ trạm sở đến trạm di động, đặc điểm chung việc truyền sóng vơ tuyến truyền thơng di động mặt đất thể hình 4.5, sóng vơ tuyến truyền từ trạm sở xạ theo hướng sóng vơ tuyến, bao gồm phản xạ phản chiếu trở ngại khác nhau, sóng nhiễu xạ, sóng tán xạ sóng trực tiếp từ trạm sở đến trạm di động, trường hợp độ dài đường tia truyền thẳng, tia phản xạ, tia tán xạ sóng khác nên thời gian cần để sóng đến trạm di động khác nhau, ngồi pha sóng khác kết bên nhận nhận chồng chất bao gồm số sóng có pha thời gian đến khác nhau, tên gọi chung sóng vơ tuyến mà thời gian đến chậm so với tia truyền thẳng gọi sóng chậm (delayed wave), cịn mơi trường tiếp nhận đặc trưng chồng chất sóng chậm gọi môi trường truyền lan đa đường, môi trường truyền lan đa đường, tín hiệu nhận đơi tăng cường suy yếu, tượng gọi fading đa đường mức độ tín hiệu thay đổi sóng nhận phụ thuộc vào thời điểm khác nhau, fading đa đường làm tăng tỷ lệ lỗi bít liệu nhận TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 49 tín hiệu số vô tuyến truyền môi trường thông tin di động, phương pháp bồi thường cho fading đa đường phải sử dụng để đảm bảo hiệu suất truyền tải cao Hình 4.5 Hiện tượng đa đường truyền dẫn vô tuyến Chúng ta bắt đầu với chế mà fading xảy ra, sóng chậm với góc tới cho cơng thức (4.8) tương ứng với hình 4.5 nhận sóng liên tục có tần số fc (Hz) truyền từ trạm sở, = [ ( ) )] (2 (4.8) Trong Re[ ] phương thức lấy phần thực số phức cho đường bao phức sóng tới từ tia truyền thẳng thứ n, ký hiệu j số phức, ( ) cho công thức (4.9) cách sử dụng độ dài đường truyền từ trạm sở đến trạm di động L(m), tốc độ trạm di động v (m/s), bước sóng  (m) ( )= = ( ) ( )+ − ( −  ) +∅ ( ) Trong Rn đường biên ∅ pha tia tới thứ n, ( ) tương ứng hai yếu tố pha pha cầu phương (4.9) ( ) ( ), sóng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 50 tới thứ n dịch tần số khoảng tương ứng / (Hz) hiệu ứng Doppler (Hz), gọi dịch tần Doppler truyền thông di động mặt đất, dich tần Doppler mô tả fd có giá trị lớn v/ tia tới với hướng chuyển động trạm di động =1, giá trị gọi dịch tần Doppler lớn nhất, tia tới từ phía sau trạm di động có dịch tần –fd (Hz) Sóng nhận trạm di động tổng hợp N sóng chậm nêu trên, thể công thức 4.10 sau ( )= ( ) = = ( ) exp (2 [( ( ) + = ( ) ( ))( − ( ) ) + (2 )] (4.10) Trong ( ) ( ) cho ( )= ( ) ( )= ( ) (4.11) (4.12) Và ( ) ( ) q trình ngẫu nhiên bình thường, có giá trị trung bình phương sai  N đủ lớn, có 4.13 cho mật độ xác suất kết hợp p(x,y) x=x(t), y=y(t) ( , )= exp + (4.13) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 51 Ngồi ra, miêu tả r(t) sử dụng biên độ pha sóng nhận ( ) = ( )cos (2 + ( )) (4.14) R(t) ( ) cho ( )= ( )= = = + (4.15) [ / ] (4.16) Bằng cách sử dụng biến đổi biến, p(x,y) chuyển đổi thành ( , ) ( , )= − Bằng cách kết hợp ( , ) qua (4.17) từ đến 2, có hàm mật độ xác suất p(R) ( )= exp − (4.18) Hơn nữa, có hàm mật độ xác suất ( ) cách ( , ) qua R từ đến ∞ (4.19) Từ phương trình ta thấy biến động đường bao tín hiệu ( )= tuân theo phân bố Rayleigh biến động pha phân bố fading đường truyền lan TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 52 `PHẦN KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Chương MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI, KÊT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 5.1 Mô sơ đồ điều chế BPSK Để thực mô luận văn tác giả sử dụng công cụ mô ngôn ngữ lập trình Matlab, ngơn ngữ linh hoạt có nhiều hàm chức phù hợp với yêu cầu toán đặt Để tiến hành mô sơ đồ điều chế BPSK ta thực tạo chuổi bit gồm 10 bit phương pháp sinh ngẫu nhiên matlab, chu kỳ sóng mang mang bít tín hiệu tương ứng với sóng mang tạo hàm sin cos có pha ban đầu 00 tương ứng với bit 1800 tương ứng với bít 0, sóng mang có tần số fc = 2, kết mơ biểu diễn tín hiệu sung vng chuổi tín hiệu đầu vào tín hiệu tương tự sau điều chế với chu kỳ fc = biên độ Chuổi đầu vào: 11 01 01 01 01 Hình 5.1 Kết mơ tín hiệu điều chế BPSK TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 5.2 53 Mô sơ đồ điều chế QPSK Một tín hiệu QPSK tạo nên hai tín hiệu BPSK nghĩa chu kỳ sóng mang mang hai bit tín hiệu Tín hiệu điều chế tổng hai sóng mang trực giao với tương ứng với hai kênh tín hiệu, kênh tạo nên hàm cosfct gọi tín hiệu pha hay gọi kênh I, kênh lại tạo nên hàm sinfct gọi tín hiệu vng góc (quadrature-phase) hay cịn gọi kênh Q Để mơ tín hiệu điều chế QPSK tạo chuổi bít gồm 10 bit, ta thực tách chuổi đầu vào thành hai kênh tương ứng kênh I kênh Q thực điều chế kênh với sóng mang có tần số fc = biên độ 1, tín hiệu mơ tổng hai tín hiệu kênh I kênh Q, tín hiệu lệch pha góc 90o tương ứng với cặp bít (0 0), (0 1), (1 0) (1 1) Chuổi đầu vào mô phỏng: 01 10 01 01 10 Ta có kết mơ hình 5.2 Hình 5.2 Kết mơ tín hiệu điều chế QPSK TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 5.3 54 Mô sơ đồ điều chế QAM Như thấy kết mô phương pháp điều chế QPSK, có pha ban đầu tín hiệu thay đổi tương ứng với cặp bít đầu vào Khác với phương pháp điều chế QPSK, phương pháp điều chế QAM kết hợp hai phương pháp điều chế dịch pha dịch biên, nghĩa có thay đổi pha ban đầu biên độ sóng mang, điều chế QAM có nhiều mức khác tương ứng với số bít gắn vào chu kỳ sóng mang, ví phương pháp điều chế 16QAM mang bít chu kỳ sóng mang, với 64QAM số lượng bít chu kỳ sóng mang Để mơ tín hiệu sơ đồ điều chế 16QAM ta cho tạo chuổi bít gồm 32 bít, chia chuổi bít đầu vào thành hai kênh tương ứng kênh I kênh Q, tín hiệu điều chế tổng hai tín hiệu kênh I kênh Q với pha ban đầu lệch góc 300 biên độ sóng mang nhận giá trị √2 , √10, √18 tuỳ thuộc vào giá trị bít chuổi đâu vào Với chuổi đâu vào là: 1100 1100 1111 1001 1110 0100 1111 1001 Ta có kết mơ hình 5.3 Hình 5.3 Kết mơ phương pháp điều chế 16QAM TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 5.4 55 Kết mô chất lượng truyền dẫn đường xuống hệ thống di động 4G LTE Trong mạng 4G LTE sử dụng hai phương pháp điều chế, OFDM cho đường xuống SC-FDMA cho đường lên OFDM có số PAPR cao so với phương pháp điều chế SC-FDMA nên việc sử dụng SC-FDMA tiết kiệm lượng cho thiết bị di động sử dụng OFDM việc sử dụng OFDM cho đường xuống tăng tốc độ hệ thống Trong giới hạn đề tài tác giả tiến hành mô đánh giá chất lượng truyền dẫn đường xuống (downlink) mạng di động 4G LTE với phương pháp ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM Trong mạng 4G LTE sử dụng phương pháp điều chế mã hố thích ứng (AMC) với sơ đồ điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM, với phương pháp ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM, để mơ chất lượng truyền dẫn đường xuống mạng di động 4G LTE đề tài tiến hành mô phương pháp điều chế OFDM với sơ đồ điều chế QPSK, 16QAM 64QAM so sánh với kết lý thuyết chứng minh trước Theo tính tốn dựa vào mơ tả cấu trúc vật lý mạng LTE: - Trong mạng LTE sử dụng băng thông 1.4, 1.6, 3, 3.2, 5, 10,15 20 MHz hai đường lên đường xuống Đề tài lựa chọn băng thông nhỏ 1.4MHz; - Với băng thơng truyền 1.4MHz số lượng RB RB có 12 sóng mang con, khe thời gian đường xuống mang ký hiệu OFDM Vì tồn băng thơng có 72 sóng mang con; - Số lượng gói tin truyền lần mơ 10.000 gói tin; - EbN0 chọn khoảng từ đến 45 dB; - Để so sánh với kết lý luyết đề tài tác giả lựa chọn kết lý thuyết theo công thức sau đây: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 56 Bảng 5.1 Cơng thức tính BER theo lý thuyết sơ đồ điều chế môi trường AWGN Rayleigh fading tia Bảng 5.1 Công thức tính BER theo lý thuyết mơi trường AWGN Rayleigh fading tia Sơ đồ điều chế Rayleigh Fading tia AWGN QPSK ⎡ 1 ⎢1 − 2⎢ 1+ / ⎣ / 16QAM / − 24 64QAM 24 / − 49 384 1− + 5/(2 / / 1− 24 + 85/(4 ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ / / Mơ hình mơ bao gồm khối: khối bên truyền, khối kênh truyền khối bên nhận  Khối bên truyền: - Chuổi tín hiệu đầu vào nối tiếp tách thành N chuổi song song (N số lượng sóng mang con); - Thực điều chế chuổi bít theo sơ đồ điều chế tương ứng (QPSK, 16QAM, 64QAM); - Tiến hành cộng tất thành phần tần số sóng mang thành tín hiệu (ghép kênh) để truyền môi trường không dây; - Thực chèn khoảng bảo vệ vào tín hiệu truyền qua kênh truyền  Khối kênh truyền: - Tín hiệu truyền qua môi trường Rayleigh fading tia; TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 57 - Sau tín hiệu thu sau kênh Rayleigh fading tia tiếp tục truyền qua môi trường AWGN  Bên nhận: - Tách chuổi bảo vệ khỏi tín hiệu nhận; - Tách tín hiệu nhận thành thành phần tần số tạo nên nó; - Giải điều chế tín hiệu theo sơ đồ điều chế tương ứng; - Tính bít lỗi tỉ lệ lỗi bít (BER) kênh truyền; - So sánh kết số BER với cơng thức lý thuyết Q trình mơ thể hình 5.4 Mơi trường truyền dẫn Bên phát B Chuổi tín Bộ hiệu đầu vào chuyển đổi nối tieó sang song song Modulation Modulation C IFFT Chèn khoảng bảo vệ K Kênh Rayleigh Fading K Kênh AWGN Modulation Bên nhận T ính lỗi BER B Bộ chuyển đổi song song sang nối tiêp Demodulation T Demodulation F FFT Tách chuổi bảo vệ Demodulation Hình 5.4 Sơ đồ trình mơ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 58  Kết mơ thể hình từ 5.5 đến 5.10: Hình 5.5 Kết tính BER mô đường xuống 4G LTE với sơ đồ điều chế QPSK môi trường rayleigh fading tia với băng tần 1.4MHz Hình 5.6 Kết tính BER mô đường xuống 4G LTE với sơ đồ điều chế QPSK môi trường rayleigh fading tia với băng tần 20MHz TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 59 Hình 5.7 Kết tính BER mô đường xuống mạng di động 4G LTE với sơ đồ điều chế 16QAM môi trường rayleigh fading tia Hình 5.8 Kết BER đường xuống 4G LTE với sơ đồ điều chế 64QAM môi trường rayleigh fading tia TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 60 Hình 5.9 Kết số BER theo EbN0 sơ đồ điều chế mơi trường AWGN Hình 5.10 Kết số BER theo EbN0 sơ đồ điều chế môi trường Rayleigh fading tia TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 61 5.5 Kết luận Từ kết mô so sánh kết mô với đường lý thuyết kết luận: - Kết mô số BER đường xuống mạng di động không dây 4G LTE hoàn toàn so với kết lý thuyết kết tảng để phát triển nghiên cứu việc mô hiệu chất lượng dẫn mạng di động 4G LTE; - Tại giá trị EbN0 ki điều chế tín hiệu mức cao khả lỗi bít (chỉ số BER) truyền dẫn lớn 5.6 Hướng nghiên cứu Xây dựng mô đầy đủ hệ thống 4G LTE với kênh truyền dẫn rayleigh fading nhiều tia, có chuyển động bên nhận với nhiều số môi trường truyền khác nhau, để đánh giá khả truyền dẫn hệ thống di động 4G LTE nhằm phục vụ cho công tác học tập nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Agilent Technologies (2001), Digital Modulation in Communications Systems —An Introduction Application Note 1298, Agilent Technologies, Inc, USA [2] Agilent Technologies, Inc (2007), Solutions for 3GPP LTE, Agilent Technologies, Inc, USA [3] Bernard Sklar (1997), Rayleigh Fading Channels in Mobile digital Communication Systems Part I: Characterization, IEEE Communications Magazine, New York [4] Dr Christian Krapichler (2007), LTE, HSPA and Mobile WiMAX Comparison of Technical Performance, Altran Telecoms & Media, London [5] Hirishi Harada, Ramjee Prasad (1997), Simulation and software radio for mobile communication, Universal Personal Communication, [6] Moray Rumney BSc, C Eng, MIET (2008), 3GPP LTE: Introducing Single-Carrier FDMA, U.S.A [7] Ramjee Prasad (2004), OFDM for Wireless Communications Systems, Artech House,Inc,Boston - London [8] Tzi-Dar Chiueh and Pei-Yun Tsai (2007), OFDM Baseband Receiver Design for Wireless Communications, John Wiley and Sons (Asia) Pte Ltd, West Sussex - UK TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... HỌCCÔNG CÔNGNGHỆ NGHỆ TRƯỜNG LÊ PHÚ THẢO LÊ PHÚ THẢO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪ TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 4G TLE ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪ TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 4G TLE Ngành: Công nghệ thông... ngày tăng số lượng chất lượng dịch vụ hệ thống mạng di động, giải pháp phải nghiên cứu phát triển hệ thống mạng có khả đáp dứng yêu cầu người sử dụng, Để đảm bảo khả cạnh tranh hệ thống 3G tương... dụng, chất lượng liên kết tốt, hệ thống LTE sử dụng chương trình điều chế bậc cao (nhiều bít ký hiệu), kỹ thuật dẫn đến kết tốt hiệu suất hệ thống, mặt khác, điều kiện liên kết tượng fading, hệ thống