Tìm hiểu về các kỹ thuật ở lớp vật lý trong công nghệ WiMAX

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tìm hiểu kỹ thuật lớp vật lý công nghệ WiMAX ” em nhận hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy khoa Điện Tử - Viễn Thông trường Đại học Tôn Đức Thắng TPHCM Vậy cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giúp đở Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo – Thạc sĩ : Hoàng Mạnh Hà – Người trực tiếp hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án TP.HCM, tháng 07 năm 2009 Sinh viên Vũ Minh Đương MỤC LỤC CHƯƠNG : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1.1 Lịch sử, trình phát triển cơng nghệ WiMAX : 1.1.1 Lịch sử phát triển : 1.1.2 Quá trình phát triển : 1.2 Hệ thống WiMAX : 1.2.1 Thành phần hệ thống : Hệ thống WIMAX gồm phần 1.2.2 Thành phần công nghệ : 1.3 Ưu điểm nhược điểm công nghệ WiMAX : 1.3.1 Ưu điểm : 1.3.2 Nhược điểm : 1.4 Nguyên tắc hoạt đông : 1.5 Công nghệ : 10 1.6.Kỹ thuật truyền thông số (Đặc điểm lớp PHY) : 12 1.6.1.Kỹ thuật OFDM : 12 1.6.2.Kỹ thuật OFDMA : 13 1.6.2.1 Cơ sở kỹ thuật OFDMA : 13 1.6.2.2 Phương pháp đa truy nhập OFDMA : 14 1.6.3 Hệ thống anten thích nghi AAS : 16 1.6.4 MIMO : 16 1.6.5 AMC : 16 1.6.6 Kỹ thuật sửa lỗi trước (FEC) : 17 1.6.7 Sử dụng lại tần số : 17 1.6.8 HARQ : 18 1.7 Đặc điểm lớp MAC WiMAX di động : 18 1.7.1.QoS : 18 1.7.2 Scheduling : 19 1.7.3 Power Saving Management : 19 1.7.4 Quản lý di động : 20 1.7.5 Bảo mật : 20 1.7.6 Dịch vụ Muticast Broadcast – MBS : 21 1.7.7 Truy nhập kênh truyền (network entry and initialization) : 21 CHƯƠNG : KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC GHÉP KÊNH 23 2.1 Kênh Truyền Vô Truyến : 23 2.1.1 Hiện tượng Multipath-Fading : 23 2.1.2 Kênh truyền chọn lọc tần số kênh truyền phẳng (Frequency Selective & Frequency Nonselective Fading Channels) : 26 2.1.3 Kênh truyền biến đổi nhanh kênh truyền biến đổi chậm (Time selective & time nonselective fading channels) : 30 2.1.4 Kênh truyền Rayleigh kênh truyền Ricean : 32 2.2 Các Phương Thức Ghép Kênh : 34 2.2.1 Ghép kênh theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) : 34 2.2.2 Ghép kênh theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing) : 36 2.2.3 Ghép kênh theo mã CDM (Code Division Multiplexing) : 37 2.2.4 Ghép kênh theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) : 38 CHƯƠNG : NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA KỸ THUẬT OFDM 41 3.1.Sự tiến hóa OFDM : 41 3.1.1 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) : 41 3.1.2 Truyền dẫn đa sóng mang (Multicarrier Communication) : 41 3.1.3 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) : 42 43 3.2 Nguyên lý OFDM : 3.2.1 Sóng mang trực giao : 43 3.2.2 Nguyên lý kỹ thuật OFDM : 45 3.3 Mô hình OFDM : 46 3.3.1 Bộ chuển đổi nối tiếp-song song Serial/Parallel Parallel/Serial : 46 3.3.2 Bộ Mapper Demapper : 47 3.3.3 Bộ IFFT FFT( Inverse Fast Fourier Transform, Fast Fourier Transform) 54 3.3.4 Bộ Guard Interval Insertion Guard Interval Removal : 55 3.3.5 Bộ biến đổi D/A A/D : 57 3.3.6 Bộ Up-Converter Down-Converter : 58 3.3.7 Bộ Equalizer : 58 CHƯƠNG : HỆ THỐNG MIMO 60 4.1 Khái niệm hệ thống MIMO (Multiple Input Multiple Output) : 60 4.2 Kỹ thuật phân tập : 60 4.2.1 Phân tập không gian : 61 4.2.2 Phân tập tần số : 62 4.2.3 Phân tập thời gian : 62 4.3 Các độ lợi hệ thống MIMO : 63 4.3.1 Độ lợi beamforming : 63 4.3.2 Độ lợi ghép kênh không gian (spatial multiplexing) : 63 4.3.3.Độ lợi phân tập (spatial diversity) : 64 4.4 Mã hóa khơng gian-thời gian STC : 64 4.4.1 Mơ hình hệ thống MIMO : 65 4.4.2 Dung lượng hệ thống MIMO : 66 4.4.3 Mã hóa khơng gian - thời gian khối STBC : 68 4.4.3.1 Sơ đồ Alamouti anten phát anten thu : 69 4.4.3.2 Sơ đồ Alamouti anten phát M anten thu : 71 4.4.4 Mã hóa khơng gian-thời gian lưới STTC : 72 4.4.5 Mã hóa khơng gian - thời gian lớp BLAST : 74 CHƯƠNG : HỆ THỐNG MIMO – OFDM 76 5.1 Giới thiệu : 76 5.2 Hệ thống MIMO-OFDM : 77 5.2.1 Sơ đồ hệ thống MIMO-OFDM : 77 5.2.2 Sơ đồ hệ thống MIMO-OFDM Alamouti : 78 5.2.3 Sơ đồ hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST : 79 5.3 Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình PARR : 80 CHƯƠNG : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM BẮNG MATLAB 81 6.1 Số liệu mô : 81 6.1.1 Dữ liệu mô : 81 6.1.2 Kênh truyền mô : 81 6.2 Mô hệ thống đơn sóng mang SC (singlecarrier communication) : 83 6.2.1 Q trình mơ : 83 6.2.2 Kết mô : 89 6.3 Mô hệ thống OFDM : 90 6.3.1 Q trình mơ hệ thống : 91 6.3 Kết mô : 98 Kết luận hướng phát triển đề tài Danh mục tài liệu tham khảo Phụ lục DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT AAS AK BE BER BNI BS BW BWA CDMA CA CP CPE CPS CRC CS DES DFS DFT DHCP DL EC ECB EDE FEC ETSI FBSS FDMA FDD FEC FFT FSS FWA GPS H-FDD HHO IE IETF adaptive antena system Authorization key Best effort Bit error ratio Base station network interface Base station bandwidth Broadband wireless access code division multiple access Certification authority Cyclic Prefix Customer Premise Equipment Common part sublayer Cyclic redundancy check Convergence sublayer Data encryption standard Dynamic frequency selection Discrete Fourier Transform Dynamic host configuration protocol Downlink Encryption control Electronic code book Encrypt-Decrypt-Encrypt Forward Error Correction European Telecommunications Standard Institute Fast Base Station Switching Frequency Division Multiple Access Frequency division duplex Forward error correction Fast Fourier transform Fixed satellite service Fixed wireless access Global positioning satellite Half-duplex FDD Hard Handoff Information element Internet Engineering Task Force Hệ thống anten thích nghi Khố Cấp phép Cố gắng tối đa Tỷ lệ lỗi bit Giao diện trạm gốc mạng Trạm gốc Băng thông Truy nhập không dây băng rộng Đa truy nhập chia mã Quyền Chứng thực Tiền tố Tuần hoàn Thiết bị đầu cuối thuê bao Lớp phần chung Kiểm tra vòng dư Lớp hội tụ Tiêu chuẩn mật mã liệu Lựa chọn tần số động Biến đổi Fourier rời rạc Thủ tục cấu hình chủ khơng cố định Hướng xuống Điều khiển mật mã Bảng mật mã điện tử Mật mã-giải mã-mật mã Mã hóa sử lỗi trước Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu Chuyển đổi trạm gốc nhanh Đa truy nhập phân chia tần số Song công chia tần số Sửa lỗi hướng Biến đổi Fourier nhanh Dịch vụ vệ tinh cố định Truy nhập khơng dây cố định Vệ tinh định vị tồn cầu FDD bán song công Chuyển vùng cứng Phần tử thông tin Tổ chức kỹ sư thiết kế Internet IDFT IFFT IP ITU KEK LAN LMDS LOS MAC MAN MDHO MIMO MMDS Inverse Discrete Fourier Transform Inversion Fast Fourier transform Internet Protocol International Telecommunications Union Key encryption key Local area network Local multipoint distriution service Line of sight Medium access control layer MPEG Metropolitan area network Macro Diversity Handover Multi input Multi output Multichannel multipoint distribution service Moving Picture Experts Group NCFG NLOS nrtPS Network configuration Non line of sight Non-real-time polling service OFDM Orthogonal frequency division multiplexing Orthogonal frequency division multiple access Peak-to Average Power Ratio Personal Computer Memory Card International Association Personal Digital Assistant Plesiochronous digital hierarchy Protocol data unit Packet Error Rate Physical layer Privacy key management Point - to - multipoint Point-to-Point Protocol Quadrature amplitude modulation Quality of Service Quadrature phase-shift keying OFDMA PARP PCMCIA PDA PDH PDU PER PHY PKM PMP PPP QAM QoS QPSK Biến đổi Fourier rời rạc ngược Biến đổi Fourier ngược nhanh Thủ tục Internet Hiệp hội viễn thông Quốc tế Khoá Mật mã Khoá Mạng nội Dịch vụ phân phối đa điểm nội hạt Tia trực xạ Lớp điều khiển truy nhập môi trường Mạng khu vực thành phố Chuyển giao đa dạng riêng Đa đường vào đa đường Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh Nhóm chuyên gia nghiên cứu ảnh động Cấu hình mạng Tia khơng trực xạ Dịch vụ thăm dị khơng thời gian thực Ghép kênh chia tần số trực giao Đa truy nhập chia tần số trực giao Công suất tương đối cực đại Hiệp hội quốc tế mạch nhớ máy tính cá nhân Thiết bị vụ số cá nhân Phân cấp số cận đồng Đơn vị liệu thủ tục Tỷ lệ lỗi gói Lớp vật lý Quản lý khoá riêng Điểm đa điểm Thủ tục điểm-điểm Điều chế biên độ cầu phương Chất lượng dịch vụ Khoá dịch pha cầu phương REQ rtPS Rx SA SAID SAP SAR SC SDH SDU SF SFID SNMP SNR SS STC TDD TDM TDMA TEK Tx UGS UL Request Real-time polling service Reception Security association Security association identifier Service access point Synthetic aperture radar Single carrier Synchronous Digital Hierarchy Service data unit Service flow Service Flow Identifier Simple Network Management Protocol Signal-to-noise ratio Subscriber Station Space time coding Time division duplex Time division multiplex Time division multiple access Traffic encryption key Transmission Unsolicited grant service Uplink Yêu cầu Dịch vụ thăm dò thời gian thực Thu Tập hợp bảo mật Bộ nhận dạng tập hợp bảo mật Điểm truy nhập dịch vụ Rada khe hở nhân tạo Kênh mang đơn Phân cấp số đồng Đơn vị liệu dịch vụ Luồng dịch vụ Bộ Nhận dạng Luồng Dịch vụ Thủ tục quản lý mạng đơn giản Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm Trạm thuê bao Mã thời gian không gian Song công chia thời gian Ghép kênh chia thời gian Đa truy nhập phân chia thời gian Khoá mật mã lưu lượng Truyền dẫn Dịch vụ cấp phát tự nguyện Hướng lên BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Sự khác tiêu chuẩn WIMAX 10 Bảng 1.2 WiMAX hỗ trợ kiểu truy nhập khác yêu cầu khác 11 Bảng 1.3 Các tham số OFDMA 15 Bảng 1.4 Phân loại dịch vụ 19 Bảng 6.1 Kết Ber sóng mang SC 89 Bảng 6.2 Kết Ber hệ thống OFDM 98 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Mơ hình hệ thống Wimax Hình 1.2 Triển khai WiMAX cố định mơ hình ứng dụng Hình 1.3 Các cấu hình mạng vùng thành thị nơng thơn Hình 1.4 Ứng dụng WiMAX an ninh công cộng Hình 1.5 Ứng dụng WiMAX T kết nối tòa nhà Hình 1.6 Phổ sóng mang (a) tín hiệu OFDM (b,c) 12 Hình 1.7 Sự khác OFDM OFDMA 13 Hình 1.8 Phương thức đa truy nhập cấu trúc khung OFDMA 14 Hình 1.9 Các loại điều chế dùng wimax 17 Hình 1.10 Truy nhập kênh truyền 22 Hình 2.1 Hiện tượng phản xạ 23 Hình 2.2 Hiện tượng tán xạ 24 Hình 2.3 Hiện tượng nhiễu xạ 24 Hình 2.4 Các tượng xảy kênh truyền vô tuyến 24 Hình 2.5 Tín hiệu gốc thành phần multipath 25 Hình 2.6 Kênh truyền chọn lọc tần số biến đổi theo thời gian 26 Hình 2.7 Đáp ứng tần số kênh truyền 27 Hình 2.8 Tín hiệu tới phía thu theo L đường 28 Hình Kênh truyền thay đổi theo thời gian 31 Hình 2.10 Hàm phân bố xác suất PDF Rayleigh ( K = hay K = −∞ [dB ] ) Ricean với hệ số K = [dB ] K = [dB] 34 Hình 2.11 Ghép kênh theo tần số 35 Hình 2.12 Hệ thống FDM 35 Hình 2.13 Phổ tín hiệu tương ứng gệ thống FDM 36 Hình 2.14 Ghép kênh theo thời gian 36 Hình 2.15 Hệ thống TDM 37 Hình 2.16 ghép kênh theo mã 37 Hình 2.17 Hệ thống CDM trải phổ chuỗi trực tiếp 38 Hình 2.18 Hiệu sử dụng băng thông OFDM so với FDM 39 Hình 2.19 Hệ thống OFDM 39 Hình 3.1 Ghép kênh theo FDM 41 Hình 3.2 Hệ thống thơng tin đa sóng mang MC 42 Hình 3.3 Băng thơng sử dụng hiệu OFDM 42 Hình 3.4 Các sóng mang chồng lấn OFDM 43 Hình 3.5 Ba tín hiệu sin trực giao 44 Hình 3.6 Phổ symbol ứng với sóng mang (tone) 44 Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống OFDM 46 Hình 3.8 Bộ S/P P/S 47 Hình 3.9 Bộ mapper demapper 47 Hình 3.10 Bit Symbol 48 Hình 3.11 Giản đồ chịm PSK (PSK Constellation) 50 Hình 3.12 Điều chế BPSK 50 Hình 3.13 Giải điều chế BPSK 50 Hình 3.14 Tín hiệu 4-PSK 51 Hình 3.15 Sơ đồ điều chế DBPSK 52 Hình 3.16 Chuỗi bit vào pha sóng mang tương ứng 52 Hình 3.17 Sơ đồ giải điều chế DBPSK 52 Hình 3.18 Giản đồ chịm QAM (QAM Constellation) 53 Hình 3.19 Tín hiệu 8-QAM 53 Hình 3.20 Bộ IFFT FFT 54 Hình 3.21 Bộ Guard Interval Insertion Guard Interval Removal 55 Hình 3.22 Bộ biến đổi D/A 57 Hình 3.23 Bộ biến đổi A/D 57 Hình 3.24 Bộ Up-Converter Down-Converter 58 Hình 3.25 Bộ Equalizer miền tần số 59 Hình 4.1 Hệ thống MIMO 60 Hình 4.2 Phân tập anten thu, phân tập anten phát, phân tập anten phát thu 62 Hình 4.3 Kỹ thuật beamforming 63 Hình 4.4 Kỹ thuật ghép kênh khơng gian giúp tăng tốc độ truyền 64 Hình 4.5 Kỹ thuật Phân tập khơng gian giúp cải thiện SNR 64 Luận văn tốt nghệp Tìm hiểu kỹ thuật lớp vật lý WiMAX Hình 6.15.1 Tín hiệu OFDM kênh I bị fading Hình 6.15.2 Phổ tín hiệu OFDM kênh I bị fading GVHD : ThS Hoàng Mạnh Hà SVTH : Vũ Minh Đương 96 Luận văn tốt nghệp Tìm hiểu kỹ thuật lớp vật lý WiMAX Hình 6.16.1 Tín hiệu OFDM kênh I bị fading nhiễu Gauss Hình 6.16.2 Phổ tín hiệu OFDM kênh I bị fading nhiễu Gauss GVHD : ThS Hoàng Mạnh Hà SVTH : Vũ Minh Đương 97 Luận văn tốt nghệp Tìm hiểu kỹ thuật lớp vật lý WiMAX Hình 6.17.1 Tín hiệu OFDM kênh I sau lọc thông thấp phía thu Hình 6.17.2 Phổ tín hiệu OFDM kênh I sau lọc thơng thấp phía thu GVHD : ThS Hoàng Mạnh Hà SVTH : Vũ Minh Đương 98 Luận văn tốt nghệp Tìm hiểu kỹ thuật lớp vật lý WiMAX 6.3 Kết mô : SNR (dB) BER 0.0336 0.0258 0.0219 0.0117 0.0063 0.0070 0.0078 0 0.0016 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 0 0 0 0 Bảng 6.2 Kết Ber hệ thống OFDM Hình 6.18 Đồ thị Ber hệ thống OFDM Khi dùng hệ thống OFDM tín hiệu phát có băng thơng rộng, ta sử dụng nhiều sóng mang phụ nên băng thông kênh hẹp, chiều dài symbol lớn nhiều so với trải trễ hiệu dụng kênh truyền nên tín hiệu bị fading phẳng, nên SNR tăng BER hệ thống giảm mạnh GVHD : ThS Hoàng Mạnh Hà SVTH : Vũ Minh Đương 99 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuẩn WirelessMAN IEEE 802.16 nói chung WiMAX nói riêng định nghĩa chuẩn giao diện vô tuyến việc truy nhập không dây băng thông rộng cho thiết bị cố định, xách tay di động.Nó chứa đựng nhiều ưu điểm vượt trội, tốc độ truyền dẫn liệu cao, có lên tới 70 Mb/s phạm vi 50 km, chất lượng dịch vụ thiết lập cho kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast di động, sử dụng phổ tần cấp phép không cấp phép WiMAX thực nhà cung cấp dịch vụ nhà sản xuất quan tâm Chính mà đồ án chọn “ tìm hiểu kỹ thuật lớp vật lý công nghệ WiMAX ” làm chủ đề nghiên cứu sau : Giới thiệu cách tổng quát cơng nghệ WiMAX, nêu hình thành chuẩn IEEE 802.16, nêu vắn tắt chuẩn chuẩn IEEE 802.16 Ngồi đưa mơ hình ứng dụng minh hoạ bật công nghệ WiMAX, qua làm rõ tính khả thi công nghệ WiMAX Công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao - OFDM công nghệ đại cho truyền thông tương lai Hiện việc nghiên cứu ứng dụng OFDM không ngừng nghiên cứu mở rộng phạm vi ứng dụng ưu điểm việc tiết kiệm băng tần khả chống lại fading chọn lọc tần số xuyên nhiễu băng hẹp Đồ án tìm hiểu, trình bày vấn đề kỹ thuật OFDM số vấn đề kỹ thuật cho công nghệ OFDM khả ứng dụng OFDM Hệ thống MIMO tăng dung lượng kênh truyền, sử dụng băng thông hiệu nhờ ghép kênh không gian (V-BLAST), cải thiện chất lượng hệ thống đáng kể nhờ vào phân tập phía phát phía thu (STBC, STTC) mà khơng cần tăng cơng suất phát băng thông hệ thống Từ ưu điểm bật hệ thống MIMO kỹ thuật OFDM, việc kết hợp hệ thống MIMO kỹ thuật OFDM giải pháp hứa hẹn cho hệ thống thông tin không dây băng rộng tương lai Thực chương trình mơ hệ thống SC, OFDM Matlab Chương trình mơ kênh truyền, mơ phát thu, tính BER Nghiên cứu cơng nghệ WiMAX trình lâu dài lý thuyết thực nghiệm Trên sở nội dung mà em trình bày, hướng phát triển đề tài là: Thứ nhất, hoàn thiện phần mô để nêu bật đặc điểm công nghệ WiMAX Thứ hai, tìm hiểu nghiên cứu quy hoạch mạng WiMAX Thứ ba, tìm hiểu khả ứng dụng công nghệ WiMAX việt nam DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Guillermo Acosta (2000), OFDM Simulation Using Matlab Jeffrey G Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed (2007), Fundamentals of WiMAX : Understanding Broadband Wireless Networking Dr.In Soo Ahn & Dr.Thomas L.Stewart (2001), Design and Simulation ofOrthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) Signaling L.Hanzo, M.Munster, B.J.Choi & T.Keller (2004), OFDM and MC-CDMA for Broadband Multi-User Communications, WLANs and Broadcasting, University of Southampton - UK Deepak Pareek (2006), WiMAX :Taking Wireless to the MAX, Taylor & Francis Group, 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300Boca Raton, FL 33487-2742 Deepak Pareek (2006), The Business of WiMAX, John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester,West Sussex PO19 8SQ, England SYED AHSON MOHAMMAD ILYAS (2008), The WiMAX Applications, Taylor & Francis Group, 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300Boca Raton, FL 33487-2742 SYSED AHSON MOHAMMAD ILYAS (2008), WiMAX:Technologies, Performance Analysis, and QoS, Taylor & Francis Group, 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300Boca Raton, FL 33487-2742 SYSED AHSON MOHAMMAD ILYAS (2008), WiMAX: Standards and Security, Taylor & Francis Group, 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300Boca Raton, FL 33487-2742 10 G.S.V.Radha Krishna Rao, G.Radhamani (2008), WiMAX :AWireless Technology Revolution, Taylor & Francis Group, 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300Boca Raton, FL 33487-2742 11 Daniel Sweeney (2006), WiMax Operator’s Manual: Building 802.16 Wireless Networks - Second Edition, pringer-Verlag New York, Inc., 233 Spring Street, 6th Floor, New York, NY 10013 PHỤ LỤC % SC clear all; t=(0:31); % symbol duoc simulate = 32 mau sinx=[sin(2*pi.*t/16)]'; % symbol co chu ky carrier dieu che so cosx=[cos(2*pi.*t/16)]'; M = 4; % bit/Symbol LS=256; % So symbol mo phong Fb=32e6; % toc bit 32Mb/s Fs=Fb*32; % bit 32 mau a=[1 zeros(1,317)]; % Tao kenh truyen z1=zeros(1,50); z2=zeros(1,61); z3=zeros(1,60); z4=zeros(1,122); z5=zeros(1,19); b=[1 z1 0.5012 z2 0.2188 z3 0.0955 z4 0.0182 z5 0.0138]/1.8475; %%%%%%%%%%%%%%%%% figure(1); stem(b);grid % Ve dap ung xung cua kenh truyen xlabel('t (ns)'); ylabel('ht(dB)'); title('Dap ung xung cua kenh truyen'); figure(11); freqz(b); title('Dap ung tan so cua kenh truyen'); xlabel('t (ns)'); ylabel('|H(f) dB'); %%%%%%%%%%%%%%%%% load BPF; % Bo loc thong dai (320 he so, bang thong 72MHz, tan so cat 64MHz)dung cua so Hann thiet ke for k=1:20 Data_nt = randint(1,LS,M); % Tao data noi tiep ngau nhien X = dpskmod([0 Data_nt],M); % Dieu che x=[]; % chen symbol vao dau for s=1:length(X) % So phuc 32 mau roi rac analog x=[x real(X(s))*sin(2*pi.*t/16)+imag(X(s))*cos(2*pi.*t/16)]; % symbol co chu ki carrier dieu che so end %%%%%%%%%%%%%%%% figure(2); plot(x); grid; % Ve tin hieu truoc vao bo loc title('Tin hieu SC truoc bo loc thong dai'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 110 -1.5 1.5]); %%%%%%%%%% figure(21); Pxx = periodogram(x); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('Pho tin hieu SC truoc bo loc thong dai'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 0.12 -50 20]); %%%%%%%%%%%%%% XS=filter(bBPF,aBPF,[x x(end-158:end)]); % Loc thong dai de gioi han bang thong truoc dua kenh tryuen XS=XS(160:end); %%%%%%%%%%%%%%% figure(3); plot(XS);grid %ve tin hieu sau qua bo loc title('Tin hieu SC sau bo loc thong dai'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 110 -1.5 1.5]); %%%%%% figure(31); Pxx = periodogram(XS); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('Pho tin hieu SC sau bo loc thong dai'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 0.12 -50 20]); %%%%%%%%%%%%%% NF=filter(b,a,x); % Qua kenh truyen chui tac dong fading chon loc tan so %%%%%%%%%%%%%%%%%%% figure(4); plot(NF);grid; %Tin hieu bi fading chon loc tan so title('Tin hieu bi fading chon loc tan so'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 110 -1.5 1.5]); %%%%%%%%%%%%%%%%%%% figure(41); Pxx = periodogram(NF); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('Pho tin hieu bi fading chon loc tan so'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t dB'); axis([0 0.12 -50 20]); %%%%%%%%%%%%%%% for SNR=0:20; NG=awgn(NF,SNR,'measured'); %them nhieu Gauss vao tin hieu bi fading XX=filter(bBPF,aBPF,[NG NG(end-158:end)]); %tin hieu qua bo loc de gioi han bang thong nhieu XX=XX(160:end); % giai dieu che so lay lai tin hieu ban dau XT = [reshape(XX,32,length(XX)/32)]; for s=1:length(X) % Symbol so phuc trom xx(s)=2*(mean(XT(:,s).*sinx)+j*mean(XT(:,s).*cosx)); end data_tv = dpskdemod(xx,M); % Giai dieu che Data_tv = data_tv(2:end); % Loai bo symbol dau [num,ber] = biterr(Data_nt,Data_tv); % Tinh sai so bit BER Num(k,SNR+1)=num; Ber(k,SNR+1)=ber; save DATA Num Ber; end load DATA; end %%%%%%%%%%%%%%% figure(5); plot(NG);grid % ve tin hieu bi fading va nhieu Gauss title('Tin hieu bi fading va nhieu gauss'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 110 -1.5 1.5]); %%%%%%%%%%%%%%% figure(51); Pxx = periodogram(NG); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('Pho tin hieu SC bi fading va nhieu gauss'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 0.12 -50 20]); %%%%%%%%%%%%%% figure(6); plot(XX);grid; % ve tin hieu sau di qua bo loc thong dai o phia thu title('Tin hieu SC sau bo loc thong dai phia thu'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 110 -1.5 1.5]); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% figure(61); Pxx = periodogram(XX); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('Pho tin hieu SC sau bo loc thong dai phia thu'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 0.12 -50 20]); %%%%%%%%%% for SNR=0:20; NumTB(SNR+1)=mean(Num(:,SNR+1)); % Tinh so bit loi Num trung binh BerTB(SNR+1)=mean(Ber(:,SNR+1)); % Tinh BER trung binh %%%%%%%%%% figure(7) semilogy(SNR,NumTB(SNR+1)); hold on; semilogy(SNR,BerTB(SNR+1),'r*'); title( 'Do thi Ber cua he thong'); xlabel('SNR'); ylabel('BER'); end %OFDM clear all; N=32; % So song mang M = 4; % bit/Symbol LS=640; % So symbol mo phong Fb=32e6; % toc bit 32Mb/s Fs=Fb*1280; % bit 1280 mau a=[1 zeros(1,317)]; % Tao kenh truyen z1=zeros(1,50); z2=zeros(1,61); z3=zeros(1,60); z4=zeros(1,122); z5=zeros(1,19); b=[1 z1 0.5012 z2 0.2188 z3 0.0955 z4 0.0182 z5 0.0138]/1.8475; load LPF; % Lay thong so mach LPF (mach loc thong thap dung mach loc RIR co 320 he so voi tann so cat la 36MHz ) for k=1:20 Data_nt = randint(1,LS,M); %Tao data noi tiep ngau nhien Data_nts=reshape(Data_nt,N,LS/N); % Tao data noi tiep sang song song data_nts=[zeros(N,1),Data_nts]; % chen symbol truoc dua qua bo mapper tx=zeros(N,LS/N+1); % bo mapper for s=1:N X(s,:) = dpskmod(data_nts(s,:),M); end %(de thuc hien chinh xac D/A lay ifft 128 mau symbol, % 32 luong dau tien dua vao 32 ngo dau tien cua ifft de dua len 32 tan so truc giao % 96 luong lai dua zeros vao) yy=[X; zeros(96,LS/N+1)]; % Chen them 96 zeros xx=4*ifft(yy,128); % chuyen tu mien tan so sang mien thoi gian Xxx=[xx(97:128,:);xx]; % Chen khoang bao ve 25%ts tao 160 mau symbol Xyy=reshape(Xxx,1.25*128*(LS/N+1),1).'; % song song noi tiep XX=[]; % D/A se keo dai moi mau cua tin hieu OFDM them mau for i=1:length(Xyy) XX=[XX Xyy(i)*ones(1,8)];% chuyen tin hieu tuong tu end %%%%%%%%%%%%%%% figure(1); plot(real(XX)); grid title('Tin hieu OFDM tren kenh I truoc mach loc thong thap'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([1500 3000 -0.4 0.4]); figure(11); Pxx = periodogram(real(XX)); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('pho tin hieu OFDM tren kenh I truoc mach loc thong thap'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 -70 0]); %%%%%%%%%%%%%%% XXA=filter(bLPF,aLPF,[XX XX(end-158:end)]); % lam muot va nen cac bup phu XXA=XXA(160:end); %%%%%%%%%%%%%%% figure(2) plot(real(XXA));grid title('Tin hieu OFDM tren kenh I sau bo loc thong thap'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([1500 3000 -0.4 0.4]); figure(21); Pxx = periodogram(real(XXA)); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('pho tin hieu OFDM tren kenh I sau bo loc thong thap'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 -70 0]); %%%%%%%%%%%%%%% NF=filter(b,a,XXA); % (phat kenh truyen) NFI=real(NF); % Phan thuc dua len Kênh I NFQ=imag(NF); % Phan ao dua len Kênh Q %%%%%%%%%%%%%%% figure(3) plot(NFI);grid title('Tin hieu OFDM tren kenh I bi fading'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([1500 3000 -0.4 0.4]); figure(31); Pxx = periodogram(real(NFI)); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('pho tin hieu OFDM tren kenh I bi fading'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 -70 0]); %%%%%%%%%%%%%%% for SNR=0:20; NGI=awgn(NFI,SNR,'measured'); % Cong nhieu Gauss vao kenh I %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% figure(4) plot(real(NGI)); grid title('Tin hieu OFDM tren kenh I bi fading va nhieu Gauss'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([1500 3000 -0.4 0.4]); figure(41); Pxx = periodogram(real(NGI)); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('pho tin hieu OFDM tren kenh I bi fading va nhieu Gauss'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 -70 0]); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% NGQ=awgn(NFQ,SNR,'measured'); % Cong nhieu Gauss vao kenh Q NG=NGI+j*NGQ; % Tin hieu OFDM thu duoc NGA=filter(bLPF,aLPF,[NG NG(end-158:end)]); % LPF gioi han nhieu NGA=NGA(160:end); %%%%%%%%%%%%%%%%% figure(5) plot(real(NGA)); grid title('Tin hieu OFDM tren kenh I sau bo loc phia thu'); xlabel('t (ns)'); ylabel('x(t) dB'); axis([1500 3000 -0.4 0.4]); figure(51); Pxx = periodogram(real(NGA)); Hpsd = dspdata.psd(Pxx,'Fs',Fs); plot(Hpsd); title('pho tin hieu OFDM tren kenh I sau bo loc o phia thu'); xlabel('f (Ghz)'); ylabel('x(t) dB'); axis([0 -70 0]); %%%%%%%%%%%%%%%% ND=[]; % A/D for i=0:length(NGA)/N-1 ND=[ND NGA(1,1+i*32)]; % 32 mau lay mau cho tin hieu roi rac end NGc=reshape(ND,1.25*N,LS/N+1); % lay lai Data song song Nd=NGc(9:end,:); % Bo khoang bao ve (loai bo mau dau tien cua moi symbol) NGX=fft(Nd,N); % FFT(lay lai luong du lieu sons song) dataDR=zeros(N,LS/N+1); % giai dieu che for s=1:N dataDR(s,:) = dpskdemod(NGX(s,:),M); end DataDR = dataDR(:,2:end); % Loai bo symbol da chen vao(lay lai tin hieu ban dau data RP) DataDS=reshape(DataDR,1,LS); % ghep cac kenh song song lai [num,ber] = biterr(Data_nt,DataDS); % Tinh loi bit BER Num(SNR+1)=num; Ber(SNR+1)=ber; save DATA Num Ber; % Save lai mang ket qua end load DATA; end for SNR=0:20; NumTB(SNR+1)=mean(Num(:,SNR+1)); % Tinh so bit loi Num trung binh BerTB(SNR+1)=mean(Ber(:,SNR+1)); % Tinh BER trung binh %%%%%%%%%%%%%% figure(6) semilogy(SNR,NumTB(SNR+1)); hold on; semilogy(SNR,BerTB(SNR+1),'r*'); title('Do thi Ber cua he thong'); xlabel('SNR'); ylabel('BER'); end ... Physical layer Privacy key management Point - to - multipoint Point-to-Point Protocol Quadrature amplitude modulation Quality of Service Quadrature phase-shift keying OFDMA PARP PCMCIA PDA PDH PDU... thống V-BLAST 74 Hình 5.1 Hệ thống MIMO-OFDM 77 Hình 5.2 Máy phát MIMO-OFDM Alamouti 78 Hình 5.3 Máy thu MIMO-OFDM Alamouti 78 Hình 5.4 Máy phát MIMO-OFDM VBLAST... MIMO-OFDM : 77 5.2.1 Sơ đồ hệ thống MIMO-OFDM : 77 5.2.2 Sơ đồ hệ thống MIMO-OFDM Alamouti : 78 5.2.3 Sơ đồ hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST : 79 5.3 Tỷ số công suất đỉnh cơng