Mô Phỏng Hệ Thống MCCDMA Trên Matlab Simulink

Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANG MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………….………….11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG 13 1.1 Sự phát triển mạng di động tế bào ……………………………… 13 1.2 Thế hệ thông tin di động thứ ……………………………………………… 14 1.3 Thế hệ thông tin di động thứ 15 1.3.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA……………………15 1.3.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA………………………….16 1.4 Thế hệ thông tin di động thứ 17 1.5 Xu hƣớng phát triển phƣơng thức đa truy nhập………………………….18 1.6 Sự kết hợp kỹ thuật trãi phổ với điều chế đa sóng mang đƣờng …… tiến lên công nghệ 4G 19 CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT CDMA VÀ OFDM……………………………… 22 2.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) ….22 2.2 Kỹ thuật trải phổ … 22 2.2.1 Mục đích trải phổ ….22 2.2.2 Các kỹ thuật trải phổ ….23 2.2.3 Ƣu điểm kỹ thuật trải phổ ….23 2.3 Chuỗi PSEUDO-NOISE(PN) ….24 2.3.1 Tạo chuỗi PN ….24 2.3.2 Tính chất chuỗi PN ….26 2.3.3 Hàm tự tƣơng quan ….26 2.4 Các mã trải phổ khác ….27 2.4.1 Chuỗi GOLD ….27 2.4.2 Ma trận trực giao Walsh-Hadamard ….29 2.4.3.MÃGOLAY……………………………………………… 29 2.5 Hệ thống trải phổ trực tiếp DSSS ….29 2.5.1 Máy phát hệ thống DSSS-BPSK ….29 2.5.2 Máy thu hệ thống DSSS-BPSK ….31 2.5.3 Độ lợi xử lý Gp …32 2.6 Lý thuyết OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)… 33 2.6.1 Lịch sử phát triển OFDM ………………………………33 2.6.2 Sơ lƣợc kỹ thuật chế đa sóng mang trực giao OFDM… 34 2.6.3 Nguyên lý hoạt động OFDM………………… ……….35 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink 2.7 Hiện tƣợng ISI, ICI OFDM cách khắc phục……… …….39 2.8 So sánh kỹ thuật điều chế sóng mang với OFDM………………… 40 CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT MC-CDMA .41 3.1 Lý thuyết MC-CDMA .41 3.1.1 Khái niệm MC-CDMA .41 3.1.2 Sơ đồ khối 42 3.2 Máy phát MC-CDMA .42 3.3 Máy thu MC-CDMA……………………………………………… 44 3.4 Ƣu điểm khuyết điểm hệ thống MC-CDMA 45 3.5 So sánh kỹ thuật MC-CDMA với DS-CDMA 46 CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM, CDMA,MC-CDMA TRÊN… MATLAB SIMULINK 48 4.1 Mô hệ thống OFDM 48 4.1.1 Mơ hình mô hệ thống OFDM điều chế 16QAM với nhiễu AWGN .48 4.1.2 Mơ hình mơ hệ thống OFDM điều chế QPSK với nhiễu AWGN 50 4.1.3 Mơ hình mơ hệ thống OFDM điều chế QPSK với nhiễu Rayleigh Fading với cân Equalizer .51 4.2 Mô hệ thống CDMA………………………………………….51 4.2.1 CDMA với mã trải phổ chuỗi PN……………………… 52 4.2.2 CDMA với mã trải phổ mã trực giao Hadamard… … 55 4.3 Mô hệ thống MC-CDMA…………………………………….56 4.3.1 Mơ hình MC-CDMA gồm user dùng mã PN………….57 4.3.2 Mơ hình hệ thống MC-CDMA gồm hai user, dùng mã PN 58 4.3.3 Mơ hình hệ thống MC-CDMA gồm user…………… dùng mã trực giao Hadamard………………………………………… 59 4.3.4 Mơ hình hệ thống MC-CDMA gồm hai user……………… dùng mã trực giao Hadamard…………………………………………… ……60 4.3.5 Mơ hình MC-CDMA gồm user……………………… dùng mã trực giao Hadamard, số sóng mang 64, 128, 256………………60 4.3.6 Mơ hình hệ thống MC-CDMA gồm user…………… 62 4.4 Kết luận chƣơng………………………………………………62 dùng mã trực giao Hadamard với nhiễu đa đƣờng multipaths AWGN…… CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG…………………………………………64 5.1 Kết mơ hệ thống OFDM…………………………………64 5.1.1 Mơ hình mô hệ thống OFDM điều chế 16QAM với nhiễu AWGN .64 5.1.2 Mơ hình mơ hệ thống OFDM điều chế QPSK với nhiễu AWGN 67 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink 5.1.3 Mơ hình mơ hệ thống OFDM điều chế QPSK với nhiễu Rayleigh Fading với cân Equalizer 70 5.2 Kết mô hệ thống CDMA…………………………….……72 5.2.1 CDMA gồm có hai user, chịu ảnh hƣởng multipaths ……… dùng mã PN trải phổ……………………………………………………….…72 5.2.2 CDMA dùng mã trực giao Hadamard, có user ……… bị ảnh hƣởng multipaths………………………………………………….… 74 5.2.3 CDMA dùng mã trực giao Hadamard, có hai user ……… bị ảnh hƣởng đa đƣờng (multipaths)……………………………… ….……75 5.3 Kết mô hệ thống MC-CDMA……………… ……….…77 5.3.1 Mơ hình MC-CDMA gồm user, dùng mã trực giao… Hadamard mã PN trải phổ………………………………………………… 77 5.3.2 Mơ hình MC-CDMA gồm hai user, dùng mã trực giao …… Hadamard mã PN trải phổ………………………………………… …… 80 5.3.3 So sánh BER MC-CDMA gồm user hai user… dùng mã trực giao Hadamard với số sóng mang lần lƣợt 32, 64, 256.… 83 5.4 So sánh BER CDMA, OFDM MC-CDMA………………… qua kênh truyền nhiễu AWGN……………………………………………… 85 5.5 So sánh BER CDMA, OFDM MC-CDMA ………………… qua kênh truyền nhiễu AWGN nhiễu đa đƣờng mutipaths………………….86 CHƢƠNG 6:KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI………………88 6.1 Kết luận…………………………………………………………… 88 6.2 Hƣớng phát triển đề tài…………………………………………… 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………90 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A/D ADSL AWGN BER BPSK BS CDMA CP D/A DAB DFT DS-CDMA DS-SS DVB-T EGC FDMA FEC FDM FFT Analog/Digital Chuyển đổi tƣơng tự-số Asymmetrical Digital Subcriber Line Đƣờng thuê bao số không đối xứng Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng Bit Error Rate Tỷ lệ bit lỗi Bit Phase Shift Key Khóa dịch pha nhị phân Base Station Trạm gốc Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cycle Prefix Tiền tố lặp Digital/Analog Chuyển đổi số- tƣơng tự Digital Audio Broadcasting Hệ thống phát âm số Discrete Fourier Transform Phép biến đổi Fourier rời rạc Direct Sequence-Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã chuỗi trực tiếp Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp Digital Video Broading -Terrestrial Hệ thống phát hình số quảng bá Equal Gain Combining Phƣơng pháp kết hợp độ lợi Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số Forward Error Coding Mã hóa sửa sai trƣớc Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số Fast Fourier Transform Thuật toán biến đổi Fourier nhanh Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink FH GSA ICI IDFT IFFT ITU ISI LAN MAI MC-CDMA MC-DS-CDMA MRC MS OFDM ORC PAPR PIC PN PRBS QAM Frequency Hopping Nhảy tần Global mobile Suppliers Association Hiệp hội Các nhà cung cấp di động toàn cầu InterCarrier Interference Nhiễu xuyên kênh Inverse Discrete Fourier Transform Phép biến đổi Fourier rời rạc ngƣợc Inverse Fast Fourier Transform FFT ngƣợc International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế InterSymbol Interference Nhiễu xuyên ký tự Local Access Network Mạng truy nhập nội Multiple Access Interference Nhiễu đa truy cập MultiCarrier Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã điều chế đa sóng mang MultiCarrier-DS-CDMA DS-CDMA đa sóng mang Maximal Ratio Combining Phƣơng pháp kết hợp tỷ số cực đại Mobile Station Trạm di động Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Orthogonality Restoring Combining Phƣơng pháp kết hợp khôi phục tính trực giao Peak to Average Power Ratio Tỉ số công suất tƣơng đối cực đại Parallel Interference Cancellation Phƣơng pháp triệt nhiễu song song Pseudo noise Chuỗi giả ngẫu nhiên Pseudo Random Binary Sequence Chuỗi tín hiệu nhị phân giả ngẫu nhiên Quadrature Amplitude Modulation Điều chế cầu phƣơng Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink QPSK RF SIC SNR S/P SUD TDMA TH TORC 4G Quadrature Phase Shift Keying Khoá dịch pha cầu phƣơng Radio Frequency Tần số vơ tuyến (Tần số sóng mang) Successive Interference Cancellation Phƣơng pháp triệt nhiễu nối tiếp Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu Serial/Parallel Chuyển đổi nối tiếp-song song Single User Detector Bộ tách sóng đơn thuê bao Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian Time Hopping Nhảy thời gian Threshold Orthogonality Restore Combining Phƣơng pháp kết hợp khơi phục tính trực giao cải tiến The four Generation Thế hệ thứ Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: So sánh OFDM với kỹ thuật điều chế đơn sóng mang………………40 Bảng 3.1: So sánh MC-CDMA với DS-CDMA 47 Bảng 4.1: Các thông số hệ thống OFDM đƣợc mô Matlab .49 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các giai đoạn phát triển thơng tin di động………… …… …14 Hình 1.2: Kỹ thuật đa truy cập FDMA [10] 15 Hình 1.3: Kỹ thuật đa truy cập TDMA [10] 16 Hình 1.4: Kỹ thuật đa truy cập CDMA [10] 17 Hình 1.5: Giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G 18 Hình 2.1: Mạch ghi dịch tạo chuỗi PN [6] 24 Hình 2.2: Mạch tạo chuỗi PN với đa thức tạo mã X3+X+1 25 Hình 2.3: Hàm tƣơng quan chuỗi PN 27 Hình 2.4: Mơ hình tạo tập chuỗi mã GOLD 28 Hình 2.5: Sơ đồ máy phát DSSS-BPSK 29 Hình 2.6: Dạng tín hiệu chuỗi d(t), chuỗi mã trải phổ c(t) tín hiệu b(t) sau điều chế BPSK ứng với Tb= 7Tc [4] 32 Hình 2.7: Sơ đồ máy thu hệ thống DSSS-BPSK 32 Hình 2.8: Phổ tín hiệu sau trải phổ với phổ tín hiệu gốc [9] .33 Hình 2.9: Băng thơng hệ thống FDM thơng thƣờng OFDM .35 Hình 2.10: Các sóng mang trực giao 36 Hình 2.11: OFDM symbol chèn thêm cyclic prefix [2]…………………… 37 Hình 2.12: Sơ đồ khối hệ thống OFDM……………………………… 37 Hình 2.13: Cách thêm Cyclic Prefix cho ký hiệu OFDM[6]…………… ….38 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống MC-CDMA 42 Hình 3.2: Máy phát MC-CDMA……………………………………….….…43 Hình 3.3: Máy thu MC-CDMA………………………………………….… 44 Hình 3.4: Máy phát MC-CDMA đƣợc sửa đổi…………………………….… (trải phổ miền tần số) [3]……………………………………… ….…45 Hình 3.5: Mơ hình máy thu MC-CDMA [9]……………………………….…46 Hình 4.1: Mơ hình mơ hệ thống OFDM điều chế 16QAM với nhiễu AWGN 48 Hình 4.2: sơ đồ trellis tạo mã chập chiều dài giới hạn với đa thức sinh [171 133] .49 Hình 4.3: Mơ hình mơ hệ thống OFDM điều chế QPSK với nhiễu AWGN 50 Hình 4.4: Mơ hình mơ hệ thống OFDM điều chế QPSK với nhiễu Rayleigh Fading với cân Equalizer 51 Hình 4.5: Mơ hình mơ hệ thống CDMA dùng chuỗi PN …………… làm mã trải phổ………………………………………………………………52 Hình 4.6: Một bit data đƣợc trải phổ rộng N lần mã trải phổ …… mơ hình với trƣờng hợp N=64……………………………….…… 53 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 4.7: CDMA user có multipaths………………………………….…53 Hình 4.8: Mơ hình CDMA hai user có multipaths dùng mã PN………… ….54 Hình 4.9: Mơ hình CDMA có user có multipaths…………………… … dùng mã trực giao……………………………………………………… …55 Hình 4.10: Hệ thống CDMA có hai user, có multipaths dùng mã trực giao….56 Hình 4.11: Mơ hình hệ thống MC-CDMA ngƣời sử dụng…………… dùng mã PN………………………………………… …………………… 57 Hình 4.12: Mơ hình mơ hệ thống MC-CDMA có hai ngƣời………… sử dụng dùng mã PN để trải phổ……………………….………………….…58 Hình 4.13: Mơ hình hệ thống MC-CDMA ngƣời sử dụng,…………… dùng mã trực giao Hadamard…………………………………………….… 59 Hình 4.14:Mơ hình mơ hệ thống MC-CDMA có hai ngƣời ………… sử dụng dùng mã trực giao Hadamard để trải phổ……………………….… 60 Hình 4.15: Mơ hình hệ thống MC-CDMA có ngƣời sử dụng dùng…… mã trực giao trải phổ, số sóng mang 256……………………………….…61 Hình 4.16: Mơ hình hệ thống MC-CDMA có ngƣời sử dụng dùng…… mã trực giao trải phổ, số sóng mang 32……………………………….… 62 Hình 4.17: Mơ hình hệ thống MC-CDMA có ngƣời sử dụng dùng … mã trực giao trải phổ, số sóng mang 64……….………………………….62 Hình 4.18: Mơ hình hệ thống MC-CDMA ngƣời sử dụng …………… dùng mã trực giao Hadamard với nhiễu đa đƣờng multipaths AWGN….62 Hình 5.1: Phổ OFDM symbol sau qua kênh truyền AWGN …………… có SNR = 40dB…………………………………………………………… 64 Hình 5.2: Sơ đồ chịm điều chế 16-QAM mơ hình trên………65 Hình 5.3: sơ đồ chịm bị phân tán sau qua kênh AWGN……………66 Hình 5.4: biểu đồ BER 16QAM 64QAM……………………………67 Hình 5.5: Phổ OFDM symbol trƣớc qua kênh truyền AWGN………….68 Hình 5.6: Sơ đồ chòm điều chế QPSK trƣớc qua kênh truyền…… AWGN………………………………………………………………………68 Hình 5.7: Sơ đồ chịm điều chế QPSK sau qua kênh truyền ……… AWGN………………………………………………………………………69 Hình 5.8: Sơ đồ chịm sau qua kênh truyền đa đƣờng Rayleigh Fading chƣa qua cân Equalizer .70 Hình 5.9: Sơ đồ chòm sau qua kênh truyền đa đƣờng Rayleigh Fading đƣợc qua cân Equalizer 71 Hình 5.10: BER user thứ hệ thống CDMA có hai user …… dùng mã PN…………………………………………………………………72 Hình 5.11: BER user thứ hai hệ thống CDMA có hai user ……… dùng mã PN…………………………………………………………………72 Hình 5.12: BER user thứ hệ thống CDMA có user …… Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink có hai user dùng mã PN khơng chịu ảnh hƣởng multipaths…………… 73 Hình 5.13: BER user thứ hệ thống CDMA gồm hai user …… có user, chịu ảnh hƣởng multipaths dùng mã PN trải phổ……74 Hình 5.14: BER hai hệ thống CDMA có user chịu ảnh hƣởng…… multipaths dùng mã PN mã trực giao Hadamard……………………… 75 Hình 5.15 : BER user thứ hệ thống CDMA có hai user ……… dùng mã trực giao có multipaths…………………………………………75 Hình 5.16: BER user thứ hai hệ thống CDMA có hai user ……… dùng mã trực giao có multipaths…………………………………………76 Hình 5.17: BER user thứ tƣơng ứng với hệ thống CDMA chịu ảnh hƣởng multipaths gồm hai user dùng mã PN mã trực giao Hadamard… 77 Hình 5.18: phổ tín hiệu MC-CDMA gồm user dùng mã trực giao …… Hadamard qua kênh truyền AWGN có SNR=40dB…………………….78 Hình 5.19: phổ tín hiệu MC-CDMA gồm user dùng mã PN ……… qua kênh truyền AWGN có SNR=40dB…………………………………….78 Hình 5.20: BER hai hệ thống CDMA gồm user dùng mã ………… trực giao Hadamard mã PN để trải phổ………………………………… 79 Hình 5.21: Phổ tín hiệu MC-CDMA gồm hai user dùng mã trực giao… qua kênh truyền AWGN có SNR=10dB……………………….……… 80 Hình 5.22: BER user thứ hệ thống MC-CDMA dùng…………… mã trực giao.81………………………………………………………………81 Hình 5.23: BER user thứ hai hệ thống MC-CDMA dùng mã trực giao 81 Hình 5.24: phổ tín hiệu MC-CDMA gồm hai user dùng mã PN …… qua kênh truyền AWGN có SNR=10dB…………………………………….82 Hình 5.25: BER user thứ hệ thống MC-CDMA dùng mã PN…… 82 Hình 5.26: BER user thứ hai hệ thống MC-CDMA dùng mã PN………83 Hình 5.27: BER hệ thống MC-CDMA có user dùng ………… mã trực giao Hadamard với số sóng mang lần lƣợt 32, 64, 256………….83 Hình 5.28: BER hệ thống MC-CDMA có hai user dùng ………… mã trực giao Hadamard với số sóng mang lần lƣợt 32, 64, 256……….…84 Hình 5.29: Ber hệ thống CDMA,OFDM MC-CDMA …………… qua kênh truyền nhiễu AWGN…………………… ………………………85 Hình 5.30: Ber hệ thống CDMA,OFDM MC-CDMA ……………… qua kênh truyền nhiễu AWGN nhiễu đa đƣờng mutipaths………………86 10 Mơ Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 5.16: BER user thứ hai hệ thống CDMA có hai user dùng mã trực giao có multipaths Nhận xét: dựa vào hình vẽ 5.17 với số liệu từ chƣơng trình Matlab tỉ lệ BER hệ thống CDMA có hai user dùng mã trực giao Hadamard thấp hệ thống CDMA hai user dùng mã PN trải phổ (user thứ dùng mã trực giao có 27 bit bị lỗi so với user thứ dùng mã PN 32 bits, user thứ hai dùng mã trực giao Hadamard có bit lỗi so với user thứ hai dùng mã PN 42 bits) Kết đƣợc lý giải tính tƣơng quan chéo mã trực giao tốt so với mã PN Sau nghiên cứu tỉ lệ BER hai hệ thống CDMA dùng chuỗi PN CDMA dùng mã trực giao thấy chuỗi PN gây khó khăn phân biệt hai mã trải phổ hai ngƣời sử dụng nên tỉ lệ lỗi BER cao so với mã trực giao dễ dàng phân biệt hai mã trải phổ hai ngƣời sử dụng nhờ tính trực giao 76 Mơ Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 5.17: BER user thứ tƣơng ứng với hệ thống CDMA chịu ảnh hƣởng multipaths gồm hai user dùng mã PN mã trực giao Hadamard 5.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MC-CDMA: 5.3.1 Mơ hình MC-CDMA gồm user, dùng mã trực giao Hadamard mã PN trải phổ: Dƣới phổ hai hệ thống MC-CDMA dùng mã trực giao Hadamard mã PN qua kênh truyền AWGN có SNR=40dB 77 Mơ Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 5.18: phổ tín hiệu MC-CDMA gồm user dùng mã trực giao Hadamard qua kênh truyền AWGN có SNR=40dB Hình 5.19: phổ tín hiệu MC-CDMA gồm user dùng mã PN qua kênh truyền AWGN có SNR=40dB 78 Mơ Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 5.20: BER hai hệ thống CDMA gồm user dùng mã trực giao Hadamard mã PN để trải phổ Nhìn vào hình 5.20 trên, khoảng Eb/No từ 0-5dB, ta thấy điểm đƣờng BER hệ thống MC-CDMA dùng mã trực giao Hadamard nằm thấp điểm tƣơng ứng đƣờng BER hệ thống MC-CDMA dùng mã PN để trải phổ Chứng tỏ với hệ thống MC-CDMA gồm user dùng mã trực giao Hadamard tỏ tốt so dùng với mã PN để trải phổ Vậy trƣờng hợp lý tƣởng khơng có tƣợng đa đƣờng mà có nhiễu Gauss trắng kênh truyền mã trực giao Hadamard tốt mã PN Tiếp theo, đề tài xét trƣờng hợp hệ thống MC-CDMA có hai user sử dụng mã PN mã trực giao Hadamard để trải phổ 79 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink 5.3.2 Mơ hình MC-CDMA gồm hai user, dùng mã trực giao Hadamard mã PN trải phổ: Nhận xét: sau mô hai hệ thống MC-CDMA có hai user dùng mã PN mã trực giao Hadamard trải phổ ta thấy kết BER hai user tƣơng ứng với hệ thống MC-CDMA dùng mã trực giao Hadamard cao so với hệ thống MCCDMA dùng PN (13 11 bit lỗi so với 23 23 bit lỗi) qua kênh truyền AWGN có SNR=10dB Vậy hệ thống MC-CDMA có hai user mã trực giao Hadamard có hiệu so với mã PN Vậy hai trƣờng hợp hệ thống MC-CDMA có user hai user dùng mã trực giao Hadamard có BER tốt so với trƣờng hợp dùng mã PN trải phổ Vậy hệ thống MC-CDMA mã trải phổ mã trực giao để trải phổ bị lỗi so với hệ thống MC-CDMA dùng mã PN Hình 5.21: Phổ tín hiệu MC-CDMA gồm hai user dùng mã trực giao qua kênh truyền AWGN có SNR=10dB 80 Mơ Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 5.22: BER user thứ hệ thống MC-CDMA dùng mã trực giao Hình 5.23: BER user thứ hai hệ thống MC-CDMA dùng mã trực giao 81 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 5.24: phổ tín hiệu MC-CDMA gồm hai user dùng mã PN qua kênh truyền AWGN có SNR=10dB Hình 5.25: BER user thứ hệ thống MC-CDMA dùng mã PN 82 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 5.26: BER user thứ hai hệ thống MC-CDMA dùng mã PN 5.3.3 So sánh BER MC-CDMA gồm user hai user dùng mã trực giao Hadamard với số sóng mang lần lƣợt 32, 64, 256: Nhìn vào hình 5.27 dƣới đây, ta thấy đƣờng BER hệ thống MC-CDMA có 32 sóng mang có độ dốc thấp so với hai đƣờng BER tƣơng ứng với hệ thống MCCDMA có 64 256 sóng mang Vậy hệ thống MC-CDMA có user số sóng mang có BER tốt so với trƣờng hợp có nhiều sóng mang đƣợc sử dụng Tƣơng tự hệ thống MC-CDMA có hai user dùng mã trực giao Hadamard với số sóng mang lần lƣợt 32, 64, 256 (xem hình 5.28) Vậy số lƣợng user với số sóng mang nhỏ BER hệ thống MC-CDMA tốt Hình 5.27: BER hệ thống MC-CDMA có user dùng mã trực giao Hadamard với số sóng mang lần lƣợt 32, 64, 256 83 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Hình 5.28: BER hệ thống MC-CDMA có hai user dùng mã trực giao Hadamard với số sóng mang lần lƣợt 32, 64, 256 84 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink 5.4 SO SÁNH BER CỦA CDMA, OFDM VÀ MC-CDMA QUA KÊNH TRUYỀN NHIỄU AWGN: Hình 5.29: Ber hệ thống CDMA,OFDM MC-CDMA qua kênh truyền nhiễu AWGN Nhìn vào hình 5.29, ta thấy đƣờng BER hệ thống MC-CDMA dùng mã Hadamard có 32 sóng mang có độ dốc thấp so với hai đƣờng BER tƣơng ứng với hệ thống CDMA dùng mã PNvà OFDM Trong kênh truyền AWGN, tỷ lệ lỗi bit chúng không chênh lệch 85 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink 5.5 So sánh BER CDMA, OFDM MC-CDMA qua kênh truyền nhiễu AWGN nhiễu đa đƣờng mutipaths ba đƣờng với thời gian trễ tƣơng ứng [0 5] (s): Hình 5.30: Ber hệ thống CDMA,OFDM MC-CDMA qua kênh truyền nhiễu AWGN nhiễu đa đƣờng mutipaths Nhìn vào hình 5.30, ta thấy đƣờng BER hệ thống MC-CDMA dùng mã Hadamard có 32 sóng mang có độ dốc thấp hẳn so với hai đƣờng BER tƣơng ứng với hệ thống CDMA dùng mã PNvà OFDM Trong môi trƣờng kênh truyền đa đƣờng, khẳng định đƣợc mức độ tin cậy hệ thống MC-CDMA Vậy hệ thống MC-CDMA, tín hiệu bị ảnh hƣởng nhiễu AWGN nhiễu đa đƣờng 86 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink mutipaths hơn, kết hợp CDMA OFDM cho hệ thống MC-CDMA có đƣợc BER tốt hơn, lý tƣởng Qua BER, ta thấy đƣợc hoàn hảo MC-CDMA, điều khẳng định MC-CDMA lựa chọn hợp lý cho hệ 4G 87 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 KẾT LUẬN: Kỹ thuật MC – CDMA kỹ thuật đƣợc nghiên cứu mạnh mẽ toàn giới với khả truyền tốc độ cao, tính bền vững với fading chọn lọc tần số, sử dụng băng thơng hiệu quả, tính bảo mật cao giảm độ phức tạp hệ thống thừa hƣởng tất ƣu điểm CDMA OFDM Chính vậy, việc tìm hiểu lý thuyết mơ hệ thống MC-VDMA cần thiết có ý nghĩa thực tế Đề tài hoàn thành mục tiêu ban đầu đề thiết kế đƣợc hệ thống MC-CDMA đơn giản Matlab Simulink 2010 Mô hệ thống MC-CDMA Matlab giúp cho em kiểm định lại phần lý thuyết phát triển mơ hình hệ thống nhằm nghiên cứu kỹ đánh giá xác kỹ thuật MCCDMA Đối với hệ thống OFDM để đánh giá hệ thống có chất lƣợng hay khơng phải xem xét phƣơng pháp điều chế Nếu số bit symbol dẫn đến BER hệ thống không tốt, tỷ lệ lỗi cao Đối với hệ thống CDMA với chuỗi PN có user chất lƣợng tốt nhƣng có hai user trở lên nên dùng mã trực giao nhƣ Walsh codeHadamard hay chuỗi GOLD để trải phổ cho nhiều user Vì tính tƣơng quan chéo mã trực giao tốt so với chuỗi PN nhƣng tính tự tƣơng quan chuỗi PN lại tốt so với mã trực giao Đối với hệ thống MC-CDMA sử dụng mã trực giao Hadamard có hiệu tốt so với mã PN Bên cạnh đó, hệ thống MC-CDMA có số user sóng mang có BER thấp so với trƣờng hợp có nhiều sóng mang Vì vậy, MC-CDMA ứng viên cho hệ thống thông tin di động tƣơng lai mà cụ thể mạng 4G Đề tài MC-CDMA có nhiều hƣớng phát triển để bạn sinh viên thầy cô trƣờng đại học tiếp tục nghiên cứu tƣơng lai 6.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: Sau tìm hiểu nắm vững lý thuyết bản, em nhận thấy đề tài có hƣớng phát triển cụ thể nhƣ sau: Tìm hiểu thêm cách thức đồng chuỗi giả ngẫu nhiên máy thu mô Matlab, kỹ thuật triệt nhiễu đa truy cập (MAI) cho hệ thống MC-CDMA, loại mã sửa sai thích hợp cho hệ thống MC-CDMA, cách giảm PAPR hệ thống MC-CDMA, tìm hiểu thêm kỹ thuật MT-CDMA, MC-DSCDMA so sánh kỹ thuật với kỹ thuật MC-CDMA 88 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink Mô hệ thống OFDM MC- CDMA theo mơ hình kênh truyền fading khác nhƣ Rayleigh Multipath cộng với nhiễu Gauss trắng để kiểm nghiệm lý thuyết cách đầy đủ Đồng thời, mô thêm khối cân kênh hệ thống OFDM phƣơng pháp nội suy tuyến tính dựa pilot Thiết kế phần cứng cho hệ thống MC-CDMA Mô hệ thống MC-CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ miền tần số Mô hệ thống MT-CDMA, MC-DS-CDMA Matlab Simulink Tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật MC-CDMA việc cải thiện chất lƣợng đƣờng truyền, sử dụng tín hiệu CI hệ thống MC-CDMA Xây dựng hệ thống thông tin kết hợp kỹ thuật MC-CDMA anten thông minh để cải thiện chất lƣơng kênh truyền tốt 89 Mô Phỏng Hệ Thống MC-CDMA Trên Matlab Simulink TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Henrik Schulze and Christian Luders, Theory and Applications of OFDM and CDMA Wideband in Wireless Communications, Germany, 2005 [2] Shinsuke Hara & Ramjee Prasad, Multicarrier Technique for 4G Mobile Communications , Artech House, 2003 [3] L.Hanzo & T.Keller, OFDM and MC-CDMA, University of Southampton and Analog Devices Ltd Cambridge in UK, 2006 [4] L.Hanzo & M.Munster & B.J.Choi & T.Keller, OFDM and MC-CDMA for Broadband Multiuser Communications, WLANs and Broadcasting, University of Southampton in UK, 2003 [5] Valery.P.Ipatov, Spread Spectrum and CDMA, University of Turku in Finland and St Petersburg Electrotechnical University „LETI‟ in Russia, 2005 [6] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lý thuyết trải phổ đa truy nhập vơ tuyến, Học Viện Bƣu Chính Viễn Thơng NXB Bƣu Điện, 2006 [7]Wikipedia, Orthogonal Frequency Division Multiplexing, http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequency-division_multiplexing [8] Hara, Shinsuke and Prasad, Ramjee, Overview of Multicarrier CDMA , IEEE Communications Magazine, 1997 [9]Minh Quang Nguyen, Paul Fortier, Sébastien Roy, Simulation of MC-CDMA system, Canada, November 2006 [10] Nabeel ur Rehman, Asad Asif, Junad Iqbal, 3G Mobile Communication Networks, National University of Sciences and Technology Pakistan, 2006 [11] Lei Ye, Comparison of Multicarrier CDMA and OFCDM in Fading Channel, Department of Electronics , University of York in UK, 2007 [12] Cơng nghệ thơng tin truyền thơng, Q trình phát triển phƣơng thức đa truy cập , http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=16450 [13] Phạm Hồng Liên, Đặng Ngọc Khoa, Trần Thanh Phƣơng, Matlab ứng dụng viễn thông, 2006 90 ... S.Jourdan nghiên cứu phát triển MC-DS-CDMA V.Dasilva E.S.Sousa nghiên cứu phát triển Cuối MT-CDMA L.Vandendorpe nghiên cứu phát triển Do kế thừa tất ƣu điểm OFDM CDMA nên MC-CDMA có khả truyền tốc