(LUẬN văn THẠC sĩ) ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng bộ trong hệ OFDM CDMA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN KHẢ PHI ẢNH HƢỞNG NHIỄU PHA LÊN VIỆC ĐỒNG BỘ TRONG HỆ OFDM-CDMA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2012 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN KHẢ PHI ẢNH HƢỞNG NHIỄU PHA LÊN VIỆC ĐỒNG BỘ TRONG HỆ OFDM-CDMA Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến điện tử Mã số: 60 44 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS NGUYỄN VIẾT KÍNH Hà Nội - 2012 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v LỜI CẢM ƠN viii LỜI MỞ ĐẦU ix Chƣơng 1- HỆ THỐNG OFDM-CDMA 1.1 KỸ THUẬT OFDM.[5 ] 1.1.1 ĐA SÓNG MANG, OFDM VÀ FDM 1.1.2 NGUYÊN TẮC TRỰC GIAO TRONG OFDM .3 1.1.3 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG OFDM.[16 ] 1.1.4 ĐỒNG BỘ TRONG HỆ OFDM.[9 ] 1.1.5 ƢU NHƢỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA OFDM .9 1.2 CÔNG NGHỆ CDMA.[2 ][4 ][19 ] 10 1.2.1 TỔNG QUAN VỀ CDMA 10 1.2.2 MÃ TRẢI PHỔ.[4 ][6 ] 12 1.2.3 CÁC KIỂU TRẢI PHỔ CƠ BẢN 14 1.2.4 ƢU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG CDMA 14 1.3 HỆ THỐNG OFDM-CDMA.[16 ][21 ] .16 1.3.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG OFDM-CDMA 16 1.3.2 ƢU NHƢỢC ĐIỂM CỦA HỆ OFDM-CDMA.[16 ] 23 TÓM TẮT CHƢƠNG 24 Chƣơng 2- ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỄU PHA LÊN VIỆC ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM-CDMA 25 2.1 MỘT SỐ LOẠI NHIỄU TRONG HỆ THỐNG OFDM-CDMA.[1 ] 25 2.1.1 NHIỄU GAUSS TRẮNG 25 2.1.2 NHIỄU LIÊN KÝ HIỆU ISI 25 2.1.3 NHIỄU LIÊN SÓNG MANG ICI 26 2.1.4 NHIỄU ĐỒNG KÊNH (Co-Channel Interference) 26 2.1.5 NHIỄU ĐA TRUY NHẬP (Multiple Access Interference) 27 2.1.6 NHIỄU DO KÊNH TRUYỀN.[1 ] .27 2.2 ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM-CDMA.[8 ][16 ] 30 2.2.1 ĐỒNG BỘ ĐỊNH THỜI TRONG OFDM-CDMA 32 2.2.2 ĐỒNG BỘ TẦN SỐ TRONG OFDM-CDMA .35 2.3 ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỄU PHA LÊN SỰ ĐỒNG BỘ VÀ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM-CDMA.[11 ][15 ] 37 i TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mục lục 2.3.1 NGUYÊN NHÂN GÂY RA NHIỄU PHA .37 2.3.2 TÍNH TOÁN ẢNH HƢỞNG NHIỄU PHA LÊN CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG OFDM-CDMA 40 TÓM TẮT CHƢƠNG 54 Chƣơng 3- MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM-CDMA 55 3.1 3.2 MỤC ĐÍCH MƠ PHỎNG .55 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG MÔ PHỎNG.[7 ] 55 3.2.1 MƠ HÌNH NHIỄU PHA 55 3.3 CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ MÔ PHỎNG: 56 3.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG: .57 3.4.1 NHIỄU PHA 57 3.4.2 ẢNH HƢỞNG NHIỄU PHA LÊN VIỆC ĐỒNG BỘ 58 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phân bố tần số hệ thống đơn sóng mang đa sóng mang (a) bên phát (b)bên nhận .2 Hình 1.2: Hiệu sử dụng phổ FDM-OFDM .3 Hình 1.3: Sơ đồ khối hệ thống OFDM Hình 1.4: Các bƣớc đồng hệ OFDM .7 Hình 1.5: Các mơ hình kết hợp OFDM-CDMA .16 Hình 1.6: Sơ đồ khối mơ hình hệ thống OFDM-CDMA 18 Hình 1.7: Sơ đồ khối phát hệ thống OFDM-CDMA 18 Hình 1.8: Sơ đồ khối thu hệ thống OFDM-CDMA .19 Hình 1.9: Sơ đồ phát OFDM-DS-CDMA 19 Hình 1.10: Sơ đồ thu OFDM-DS-CDMA 20 Hình 1.11: Sơ đồ phát hệ thống MT-CDMA 21 Hình 1.12: Sơ đồ thu hệ thống MT-CDMA 21 Hình 1.13: So sánh hệ thống OFDM-CDMA MC–DS–CDMA 22 Hình 2.1: Nhiễu đa truy cập 27 Hình 2.2: Các tín hiệu đa đƣờng .28 Hình 2.3: Trải trễ đa đƣờng 29 Hình 2.4: Phần tử đồng hệ thống OFDM-CDMA 31 Hình 2.5: Cấu trúc khung OFDM-CDMA .32 Hình 2.6: Đồng định thời thô dựa việc tách ký tự trống 33 Hình 2.7: Đồng định thời tinh dựa việc ƣớc tính đáp ứng xung kênh 35 Hình 2.8: Đồng tần số tinh dựa việc sử dụng chuỗi tham khảo 36 Hình 2.9: Nhiễu pha hệ thống OFDM-CDMA không ổn định tạo dao động 37 Hình 2.10: Nhiễu ICI hệ thống OFDM-CDMA không ổn định tạo dao động 38 Hình 2.11: Nhiễu ICI hệ thống OFDM-CDMA không ổn định tạo dao động 39 Hình 2.12: Nhiễu ICI hệ OFDM-CDMA sai lệch tần số lấy mẫu bên phát thu 40 Hình 2.13: Sơ đồ khối nguyên lý hệ thống OFDM-CDMA cho ngƣời dùng 40 Hình 2.14: Sự đóng góp sóng mang thứ n tới lối FFT thứ k với N=8, FT =0,1 44 Hình 2.15: Độ xuống cấp hàm số độ trôi tần số sóng mang 46 Hình 2.16: Độ xuống cấp hàm số rung pha sóng mang 48 iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Danh mục hình vẽ Hình 2.17: Giản đồ chòm rung pha chủ yếu với thành phần tần thấp với N=128 .49 Hình 2.18: Giản đồ chịm rung pha chủ yếu với thành phần tần cao với N=128 49 Hình 2.19: Ảnh hƣởng trôi định thời số lên pha biên độ .50 Hình 2.20: Sự đóng góp sóng mang phát thứ n tới lối FFT thứ k với tổng T  0.2 51 T Hình 2.21: Ảnh hƣởng trơi tần số đồng hồ lên xuống cấp   52 số sóng mang N=8, Hình 2.22: Ảnh hƣởng rung pha định thời .53 Hình 3.1: Sơ đồ khối mơ ảnh hƣởng nhiễu pha lên hệ OFDM-CDMA 55 Hình 3.2: Mơ hình nhiễu pha nhƣ tác động hai nhiễu trắng Gauss cộng tính .56 Hình 3.3: Mật độ phổ cơng suất nhiễu pha .57 Hình 3.4: Nhiễu pha đƣợc tạo cho tất ký hiệu(symbols) OFDM-CDMA 57 Hình 3.5: Độ xuống cấp hệ thống có nhiễu pha 58 Hình 3.6: Tỉ lệ lỗi bit hệ thống OFDM-CDMA có nhiễu pha .59 Hình 3.7: Tỉ lệ lỗi bit hệ thống OFDM-CDMA với phƣơng sai nhiễu pha thay đổi .60 iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng tính BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha hai cực BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CP Cyclic Prefix Tiền tố vòng DAC Digital to Analog Conversion Bộ biến đổi số-tƣơng tự DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DS-CDMA Direct Sequence CDMA CDMA chuỗi trực tiếp DS-SS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ dãy trực tiếp DSB Double Side Band Song biên DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số EGC Equal Gain Combining Tổ hợp độ lợi cân FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Coding Mã sửa lỗi hƣớng thuận FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FH-SS Frequency Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy tần số FIR Finite Impulse Response Bơ lọc số có đáp ứng xung hữu hạn FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch tần ICI InterChanel Inference Nhiễu liên kênh GI Guard Interval Khoảng bảo vệ IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngƣợc IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ngƣợc v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Danh mục từ viết tắt ISI InterSymbol Interference Nhiễu ký hiệu LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp MAI Multiple Access Interference Nhiễu đa truy nhập MC Multicarrier Đa sóng mang OFDM-DSCDMA Multicarrier – DS- CDMA DS-CDMA đa sóng mang MMSE Minimum Mean Square Error Lỗi bình phƣơng trung bình cực tiểu MUX Multiplexer Bộ ghép kênh MRC Maximum Ratio Combining Tổ hợp tỉ lệ tối đa MS Mobile Station Trạm di động OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao ORC Orthogonal Restoring Combining Tổ hợp khôi phục trực giao PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh cơng suất trung bình PIC Parallel Interference Cancellation Triệt nhiễu song song PN Pseudo Noise Giả ngẫu nhiên PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất PSK Phase Shift Keying Khoá dịch pha QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phƣơng QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phƣơng RFI Radio Frequency Interference Nhiễu tần số vô tuyến SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu tạp âm (S/N) TH-SS Time Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy thời gian SOVA Soft input Soft output Viterbi Algorithm Giải thuật Viterbi lối vào lỗi mềm vi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Danh mục từ viết tắt UTRAN UMTS Terrestrial Radio Network Mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS UE User Equipment Thiết bị ngƣời dùng TORC Top Orthogonal Restoring Combining Tổ hợp khôi phục trực giao đỉnh vii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Tác giả xin gửi lời cảm ơn trân thành sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Viết Kính hƣớng dẫn tận tình thầy trình tác giả viết luận văn nhƣ suốt trình học tập Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo môn Vô tuyến tạo điều kiện tốt cho tác giả q trình học tập mơn Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn diễn đàn mạng có buổi thảo luận vấn đề mà tác giả quan tâm Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè gia đình chỗ dựa tinh thần vững để tác giả hồn thành đƣợc luận văn Hà Nội, 11/2012 Nguyễn Khả Phi viii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 2: Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống OFDM-CDMA Hình 2.17: Giản đồ chịm rung Hình 2.18: Giản đồ chòm rung pha chủ yếu với thành phần tần thấp với pha chủ yếu với thành phần tần cao với N=128 N=128 Từ hình vẽ 2.17 ta thấy với thành phần tần số thấp phổ rung pha chủ yếu làm quay ngẫu nhiên thành phần có ích thể dịch chuyển góc giản đồ tán xạ Từ hình vẽ 2.18 ta thấy với thành phần tần số cao phổ rung pha chủ yếu có nhiễu MUI, tạo nên đám mây vịng Đó nhiễu MUI gồm đóng góp số lớn thành phần độc lập, khơng có tƣơng quan phần thực phần ảo 2.3.2.3 LỖI ĐỊNH THỜI.[12 ] 2.3.2.3.1 Trôi định thời số Khi trôi định thời số, hệ số liệu trải lối FFT bị ảnh hƣởng nhƣ mơ tả hình 2.19 pha biên độ với giá trị trôi khác 49 Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 2: Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống OFDM-CDMA Hình 2.19: Ảnh hưởng trơi định thời số lên pha biên độ Từ hình ta thấy với sóng mang ngồi vùng uốn (rolloff area) trôi định thời số không ảnh hƣởng lên biên độ hệ số mà làm quay pha lƣợng tỷ lệ với số sóng mang Với sóng mang bên vùng uốn, hệ số bị quay theo góc suy hao so với hệ số sóng mang vùng uốn Bộ san cố bù lại quay pha suy hao Tuy nhiên việc định c theo thang đo lối FFT, tác động đến mức công suất ồn Trong trƣờng hợp này, ta dùng mạch lọc theo tiêu chuẩn MMSE giảm bớt đƣợc ảnh hƣởng có chọn thích hợp nhiễu ngƣời dùng ảnh hƣởng định c 2.3.2.3.2 Trôi tần số đồng hồ Khi lấy mẫu đƣợc thực nhờ phát xung dao động cục tự do, việc trôi tần số đồng hồ T sảy Việc trơi tần số đồng hồ tạo nên nén T T T  dãn  tần số lối FFT, tạo nên dịch tần T T phụ thuộc vào sóng mang so với sóng mang phát 50 Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 2: Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống OFDM-CDMA Hình 2.20: Sự đóng góp sóng mang phát thứ n tới lối FFT thứ k với tổng số sóng mang N=8, T  0.2 T Từ hình vẽ 2.20 ta thấy, để ý đến sóng mang thứ n, ta thấy có suy hao biên độ sóng mang thứ n gây dịch tần số phụ thuộc vào sóng mang Tất sóng mang khác, bị sóng mang thứ n gây can nhiễu khác không Kết trôi tần số làm suy hao thành phần có ích can nhiễu ký hiệu Đã có dùng làm đoạn, khơng loại trừ nhiễu ký hiệu nhƣ hiệu hệ bị xuống cấp Sự xuống cấp phụ thuộc vào tích số sóng mang N với độ trơi tần số đồng hồ T Điều thể hình T vẽ 2.21: 51 Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 2: Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống OFDM-CDMA Hình 2.21: Ảnh hưởng trơi tần số đồng hồ lên xuống cấp  0 Từ hình ta thấy hệ OFDM-CDMA nhạy với độ trơi tần số đồng hồ Để có độ xuống cấp nhỏ, độ trôi tần số đồng hồ phải đƣợc giới hạn, tức T  T N 2.3.2.3.3 Rung pha định thời Để tránh lỗi định thời số độ trôi tần số đồng hồ, ta thực việc lấy mẫu đồng bộ, ví dụ đồng hồ có vịng khóa pha (PLL) Lỗi định thời từ vịng khóa pha này, đƣợc mơ hình hóa nhƣ q trình dừng có trung bình khơng với phổ rung pha S ( f ) phƣơng sai rung pha  2 ( f ) Nếu lỗi định thời thay đổi chậm theo thời gian, hệ số làm cân hầu nhƣ không thay đổi so với trƣờng hợp khơng có rung pha định thời Ngƣời ta chứng minh [13 ] với tải cực đại,   , N->∞, tổng cơng suất thăng giáng thành phần có ích (do đặc trƣng ngẫu nhiên rung pha) nhiễu ngƣời dùng độc lập với số sóng mang Hơn xuống cấp gây nhiễu ngƣời dùng, độc lập với hàm lƣợng phổ rung pha mà phụ thuộc vào phƣơng sai rung pha 52 Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 2: Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống OFDM-CDMA Hình vẽ 2.22 cho ta thấy phụ thuộc độ xuống cấp vào phƣơng sai rung pha với tham số Es / N0 khác Hình 2.22: Ảnh hưởng rung pha định thời Tóm lại, ta thấy có lỗi pha định thời gây nên lỗi đồng kéo theo làm giảm hiệu hệ thống OFDM-CDMA Khi có trơi pha số, trơi định thời số bù trừ không ảnh hưởng đến hiệu hệ OFDM-CDMA Khi có lỗi pha sóng mang định thời thay đổi theo thời gian ảnh hưởng đến hiệu hệ thống OFDM-CDMA : Trong trƣờng hợp có trơi tần số sóng mang tần số đồng hồ, hiệu hệ thống xuống cấp nhanh phục thuộc mạnh vào số sóng mang Cịn có rung pha định thời rung pha sóng mang trƣờng hợp tải cực đại độ xuống cấp lại độc lập với số sóng mang hàm lƣợng phổ rung pha mà phụ thuộc vào phƣơng sai rung pha 53 Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 2: Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống OFDM-CDMA TÓM TẮT CHƢƠNG  Trong chƣơng tìm hiểu số vấn đề đồng hệ OFDM-CDMA : đồng định thời, đồng tần số  Chúng ta tìm hiểu số loại nhiễu hệ thống OFDM-CDMA, sâu vào tìm hiểu nguyên nhân ảnh hƣởng nhiễu pha lên hệ thống OFDM-CDMA  Trong phần cuối chƣơng ta vào tìm hiểu sử ảnh hƣởng nhiễu pha với việc đồng hệ OFDM-CDMA Qua sơ kết luận nhiễu pha gây nên lỗi đồng làm xuống cấp hiệu hệ thống OFDM-CDMA Lỗi đồng Trôi tần/trôi định thời số Hiệu hệ OFDM-CDMA Không làm xuống cấp hệ thống Sự trơi tần số/trơi định thời sóng mang Hiệu hệ thống bị xuống cấp, độ xuống cấp tăng số lƣợng sóng mang tăng Sự rung pha sóng mang/rung pha định thời Độ xuống cấp không phụ thuộc vào số lƣợng sóng mang, khơng phụ thuộc vào phổ rung pha phụ thuộc vào phƣơng sai rung pha 54 Tóm tắt chương TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 3: Mơ hệ thống OFDM-CDMA Chƣơng 3- MƠ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM-CDMA Trong chƣơng xem xét vấn đề tác động nhiễu pha lên việc đồng hệ OFDM-CDMA phƣơng diện lý thuyết, chƣơng thực mô hệ thống OFDM-CDMA với việc phân tích ảnh hƣởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống 3.1 MỤC ĐÍCH MƠ PHỎNG Nhƣ trình bày ảnh hƣởng nhiễu pha lên việc đồng phần trƣớc, nhiễu pha gây nên lỗi đồng bộ, làm xuống cấp hệ thống OFDM-CDMA Khi hệ thống OFDM-CDMA bị xuống cấp bị lỗi đồng phía máy thu số lƣợng bit lỗi nhận đƣợc tăng, thơng qua việc khảo sát tỷ lệ lỗi bit Ber (Bit error rate) để đánh giá ảnh hƣởng nhiễu pha lên hiệu hệ thống, từ đánh giá ảnh hƣởng nhiễu pha lên vấn đề đồng 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG MÔ PHỎNG.[7 ] Chƣơng trình tiến hành mơ hệ OFDM-CDMA với hai ngƣời dùng, so sánh liệu nhận đƣợc với liệu truyền cho ta tỉ lệ lỗi bit, qua đánh giá đƣợc ảnh hƣởng nhiễu pha lên vấn đề đồng Hình 3.1: Sơ đồ khối mô ảnh hưởng nhiễu pha lên hệ OFDM-CDMA 3.2.1 MƠ HÌNH NHIỄU PHA Nhƣ xem xét nhiễu pha q trình ngẫu nhiên đƣợc mơ hình nhƣ q trình ngẫu nhiên Wiener có   E  (t )  and E  (t0  t )   (t0 )   4 | t | 55 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ( 3.1) Chương 3: Mô hệ thống OFDM-CDMA Trong  (Hz) phía 3dB phổ mật độ công suất nhiễu Wiener dao động phát tự Q trình Wiener đƣợc mơ Matlab với phƣơng sai 4 | t |  tỷ lệ phần trăm so với khoảng cách sóng mang [8 ] Hình 3.2: Mơ hình nhiễu pha tác động hai nhiễu trắng Gauss cộng tính 3.3 CÁC THƠNG SỐ CỦA HỆ MƠ PHỎNG: Chƣơng trình mơ tiến hành mơ hệ OFDM-CDMA với thông số nhƣ sau: - Số lƣợng ngƣời dùng : n=2 với số bit liệu ngƣời 104 bit - Chu kỳ :Tu = 224.10-6 s - Khoảng bảo vệ :  G = 1/8*Tu - Chu kỳ ký hiệu : Ts = Tu +  G - Kiểu mã hóa liệu : BPSK - Mã trải phổ đƣợc sử dụng : Chuỗi mã trải phổ Walsh-Hadamard - Kích thƣớc FFT/IFFT : 4096 - Số sóng mang : 1705 - Kênh truyền pha-đinh Rayghley đa đƣờng : đƣờng 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 3: Mô hệ thống OFDM-CDMA 3.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG: 3.4.1 NHIỄU PHA Hình 3.3: Mật độ phổ cơng suất nhiễu pha Hình 3.4: Nhiễu pha tạo cho tất ký hiệu(symbols) OFDM-CDMA Tác giả tiến hành mô hình nhiễu pha nhƣ mơ hình đƣợc đề xuất 57 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 3: Mô hệ thống OFDM-CDMA xem xét nhiễu pha nhƣ tác động hai nhiễu trắng Gauss cộng tính, với nhiễu đƣợc lọc lọc tƣơng tự với hàm lọc truyền có dạng nhƣ hình 3.3 3.4.2 ẢNH HƢỞNG NHIỄU PHA LÊN VIỆC ĐỒNG BỘ Nhƣ trình bày trên, nhiễu pha gây lỗi đồng làm ảnh hƣởng đến hiệu hệ thống OFDM-CDMA Nhiễu pha làm xuống cấp hệ thống, mà hệ thống bị xuống cấp việc đồng trở nên khó thực Đồ thị độ xuống cấp nhƣ hàm số nhiễu pha hệ thống OFDM-CDMA cho ta thấy đƣợc điều – hình 3.5: Hình 3.5: Độ xuống cấp hệ thống có nhiễu pha Việc đồng hệ thống OFDM-CDMA đảm bảo chất lƣợng thông tin đƣợc truyền máy phát máy thu Khi hệ thống OFDM-CDMA đồng tín hiệu thu đƣợc máy thu bị lỗi, mà nhiễu pha gây làm tán xạ pha tín hiệu thu đƣợc Vì thơng qua việc khảo sát tỉ lệ lỗi bit (BER) ta xem xét ảnh hƣởng nhiễu pha lên việc đồng 58 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 3: Mô hệ thống OFDM-CDMA Hình 3.6: Tỉ lệ lỗi bit hệ thống OFDM-CDMA có nhiễu pha Trƣớc tiên khảo sát ảnh hƣởng nhiễu pha tới tỉ lệ lỗi bit với khoảng   0.0008 (  tỉ lệ phần trăm với khoảng cách sóng mang con) Từ đồ thị hình (3.6) ta thấy có nhiễu pha tỉ lệ lỗi bit hệ thống tăng so với khơng có nhiễu pha Điều chứng tỏ nhiễu pha gây lỗi đồng hệ thống OFDM-CDMA Với   0.0008:0.0032 nhận thấy từ hình (3.7) có nhiễu pha tỉ lệ lỗi bit tăng nhanh, phƣơng sai nhiễu pha tăng tỉ lệ lỗi bit tăng theo, chứng tỏ hệ thống OFDM-CDMA có nhiễu pha bị đồng 59 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 3: Mơ hệ thống OFDM-CDMA Hình 3.7: Tỉ lệ lỗi bit hệ thống OFDM-CDMA với phương sai nhiễu pha thay đổi Nhận xét : Những kết thu đƣợc từ q trình mơ chứng tỏ nhiễu pha ảnh hƣởng đến hiệu hệ thống OFDM-CDMA, có nhiễu pha tỉ lệ lỗi bit hệ thống tăng, điều chứng tỏ nhiễu pha ảnh hƣởng xấu đến việc đồng bộ, gây lỗi đồng Chúng ta khẳng định nhiễu pha vấn đề quan trọng định đến chất lƣợng hệ thống OFDM-CDMA Điều địi hỏi phần tử đồng hệ thống OFDM-CDMA phải làm việc hiệu với thuật toán đồng thực tốt khắc phục đƣợc ảnh hƣởng nhiễu pha 60 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Kết luận KẾT LUẬN Luận văn tiến hành nghiên cứu cấu trúc số đặc điểm hệ thống OFDM-CDMA : nguyên lý kỹ thuật đa sóng mang trực giao OFDM, cơng nghệ CDMA kết hợp chúng OFDM-CDMA Qua tìm hiểu ƣu nhƣợc điểm hệ thống OFDM-CDMA ta khẳng định ứng cử viên sáng giá cho hệ thống viễn thông thứ hệ thứ Tuy nhiên hệ thống tồn nhƣợc điểm nhiễu pha gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến hiệu hệ thống Vì nội dung luận văn tìm hiểu mơ hình hệ thống OFDMCDMA trƣờng hợp có nhiễu pha, phân tích ảnh hƣởng nhiễu pha lên việc đồng Trên sở tìm hiểu lý thuyết tiến hành mơ ta khẳng định hệ thống OFDM-CDMA nhạy với nhiễu pha, nhiễu pha làm xuống cấp hiệu hệ thống OFDM-CDMA, đặt nhiệm vụ khó khăn cho hệ thống việc đồng Do khuôn khổ luận văn nên tác giả khảo sát ảnh hƣởng nhiễu pha mà chƣa đƣa giải pháp khắc phục Với kết đạt đƣợc đề tài, thời gian tới tác giả tiếp tục nghiên cứu tìm hiểu: - Hồn thiện kết nghiên cứu hệ thống OFDM-CDMA - Hoàn thiện kết nghiên cứu ảnh hƣởng nhiễu pha lên việc đồng - Tìm hiểu giải pháp khắc phục ảnh hƣởng nhiễu pha lên việc đồng bộ, xây dựng chƣơng trình mơ giải pháp khắc phục Qua tìm giải pháp có hiệu cao nhất, phù hợp 61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt : GS.TS Nguyễn Bình (2006), Lý thuyết thông tin, Bài giảng-Học viện công nghệ bƣu viễn thơng TS Nguyễn Quốc Bình, KS Nguyễn Huy Huân (2000), Các hệ thống thông tin trình bày thơng qua sử dụng Matlab, NXB Hà Nội TS Dƣơng Tử Cƣờng (2003), Xử lý tín hiệu số, NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội Nguyễn Phạm Anh Dũng (2006), Lý thuyết trải phổ đa truy nhập vô tuyến, Nhà xuất Bƣu điện Nguyễn Văn Đức (2006), “Lý Thuyết Và Các Ứng Dụng Của Kỹ Thuật OFDM”, Trong tuyển tập Kỹ Thuật Thông Tin Số , tập 2, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Đỗ Quốc Trinh, Vũ Thanh Hải (2006), Kỹ thuật trải phổ ứng dụng, Giáo án, Học viện Khoa học kỹ thuật quân Nguyễn Văn Trƣờng (2010), Vấn đề tác động nhiễu lên đồng hệ MC-CDMA, Luận văn thạc sĩ Tiếng Anh : Ahmet Yasin Erdogan (2004), Analysis of the effects of phase noise and frequency offset in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), Thesis, Naval Postgraduate school J.Beek (1998), Synchronization and Channel Estimation in OFDM Systems, University of Technology, Division of Signal Processing, Reproduced by Universitetstryckeriet, Luleºa, Swenden 10 J.Armstrong (1999), “Analysis of new and existing methods of reducing intercarrier interference due to carrier frequency offset in OFDM”, IEEE Transactions on Communications, vol 47, issue 3, pp 365-369 11 H.Steendam, M Moeneclaey (1999), “An Overview of MC-CDMA Synchronisation Sensitivity”, Second International Workshop on MultiCarrier Spread-Spectrum & Related Topics (MC-SS'99), Oberpfaffenhofen, Germany, Sep 15-17 1999, pp 261-270 (invited paper) 12 H.Steendam, M Moeneclaey (1999), “The Effect of Synchronisation Errors on MC-CDMA Performance”, International Conference on Communications ICC'99, Vancouver, Canada, Paper S38.3, pp 1510-1514 62 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tài liệu tham khảo 13 H Steendam , M Moeneclaey (1997), “ Sensitivity of OFDM-CDMA to carrier phase jitter ” , 1st Workshop MC-SS'97, Oberpfaffenhofen, Germany, pp 145-152 14 H Steendam, M Moeneclaey (1999), "The Sensitivity of MC-CDMA to Synchronisation Errors", European Transactions on Telecommunications, ETT special issue on MC-SS, Vol 10, No 4, pp 429-436 15 H Steendam, M Moeneclaey (1998), " Sensitivity of OFDM and MC- CDMA to Carrier Phase Errors", 6th Symposium on Communications and Vehicular Technology 1998, Brussels, Belgium, pp 1-8 16 K.Fazel, S Kaiser (2007), Multi-Carrier & Spread Spectrum System, Wiley 17 L.Nithyanandan (2010),“Synchronization schemes for mc-cdma symtem” Studies on the capacity enhancement techniques for multicarrier CDMA, chapter pp 70 , Pondicherry University 18 M.Melliti, S.Hasnaoui, and R.Bouallegue (2005), “OFDM Synchronization Errors and Effects of Phase Noise on WLAN Transceivers”, Journal of Computer Systems, Networks, and Communications , Volume 2008 , pages 19 N.Yee and J-P Linnartz (1994), “Multi-Carrier CDMA in an Indoor Wireless Radio Channel”, Technical Report Identifier: ERL-94-6 20 Senay Negusse (2011), "Phase-noise and its effect in OFDM communication systems", Project course in signal processing and digital communications, School of Electrical Engineering, Stockholm Sweden 21 T.Chee (2002), Hybrid OFDM-CDMA:A Comparison of MC/DS-CDMA,MC- CDMA and OFCDM , Adelaide University, Australia 63 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... 2.2 ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM- CDMA. [8 ][16 ] 30 2.2.1 ĐỒNG BỘ ĐỊNH THỜI TRONG OFDM- CDMA 32 2.2.2 ĐỒNG BỘ TẦN SỐ TRONG OFDM- CDMA .35 2.3 ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỄU PHA LÊN SỰ ĐỒNG BỘ VÀ... hưởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống OFDM- CDMA Chƣơng 2- ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỄU PHA LÊN VIỆC ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM- CDMA Chất lƣợng hệ thống thông tin di động bị ảnh hƣởng lớn nhiễu, hệ thống... Đồng hệ OFDM- CDMA TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 2: Ảnh hưởng nhiễu pha lên việc đồng hệ thống OFDM- CDMA 2.3 ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỄU PHA LÊN SỰ ĐỒNG BỘ VÀ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM- CDMA. [11