(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM

(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM

Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn thân tự nghiên cứu thực theo hƣớng dẫn PGS.TS Phạm Hồng Liên Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu từ báo khoa học tạp chí IEEE, Springer, từ ebook hệ thống OFDM, MIMO, ebook mã khối không gian-thời gian (STBC) ứng dụng truyền thông không dây, tƣ liệu đề cập phần tài liệu tham khảo luận văn Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 10 năm 2012 (Ký tên ghi rõ họ tên) Vũ Văn Quang GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên iv HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM LỜI CẢM ƠN Đề tài đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn trực tiếp PGS-TS Phạm Hồng Liên Tôi xin đƣợc phép gửi đến Cơ lịng biết ơn chân thành sâu sắc Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô hội đồng nhận xét, phản biện nghiêm túc giúp tơi hồn chỉnh luận văn Tơi xin cảm ơn tất quý thầy cô khoa Điện-Điện Tử -Viễn Thơng, q thầy cơng tác phịng Sau Đại Học trƣờng Sƣ Phạm Kỹ Thuật-TP Hồ Chí Minh giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học cao học Tơi xin chân thành cảm ơn bạn khóa trƣớc, bạn khóa, bạn đồng nghiệp … động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu Sau xin chân thành cảm ơn gia đình-Những ngƣời làm tất tơi có đƣợc ngày hơm TP Hồ Chí Minh , ngày tháng 10 năm 2012 Vũ Văn Quang GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên v HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối khơng gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM TĨM TẮT OFDM đem lại lợi ích nhƣ hiệu sử dụng phổ thích hợp cho truyền dẫn tốc độ cao kênh fading đa đƣờng Hệ thống MIMO tăng độ lợi phân tập, độ lợi dung lƣợng kênh truyền fading phẳng Đối với truyền dẫn tốc độ cao, kênh MIMO chọn lọc tần số (fading khơng phẳng) chuyển sang tập kênh fading phẳng cách kết hợp MIMO kỹ thuật OFDM, điều giảm độ phức tạp thu giải đƣợc vấn đề fading đa đƣờng cách hiệu Hệ thống MIMO-OFDM đƣợc chấp nhận nhƣ tiêu chuẩn truyền dẫn tốc độ cao, mang lại hiệu chất lƣợng dịch vụ tốt cho hệ thống vô tuyến băng rộng hệ tƣơng lai Hệ thống MIMO-OFDM với mã hóa khối khơng gian-thời gian (STBC) có khả chống lại ảnh hƣởng tƣợng nhƣ đa đƣờng, fading chọn lọc tần số cách hiệu Hơn thế, tỉ số SER đạt đƣợc nhỏ độ phức tạp mã hóa thấp Luận văn tập trung nghiên cứu việc mã hóa, giải mã khối khơng gian-thời gian (STBC), mã không gian-tần số (SFC), mã không gian-thời gian-tần số (STF), mơ hình hệ thống MIMO-OFDM Sau việc mơ mơ hình hệ thống MIMO, MIMO-OFDM dựa mã hóa STBC, SFC STF đƣợc xây dựng phân tích chất lƣợng dƣới mơi trƣờng truyền dẫn fading Rayleigh Các kết mô hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STBC đạt đƣợc hiệu BER tốt hệ thống MIMO-OFDM khơng sử dụng mã hóa STBC Kết mơ chứng đƣợc khả kiểm sốt lỗi hệ thống sử dụng mã STF đƣợc cải thiện so với mã STBC SFC GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên vi HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM ABSTRACT The advantages of OFDM systems are high spectral efficiency and suitable for high-data-rate transmission over a multi-path fading channel MIMO systems may be implemented by number of different ways to obtain either a diversity gain or a capacity gain in flat fading channels For high-data-rate transmission, the frequency-selective MIMO channels (non-flat fading channel) can be transformed into a set of parallel frequency-flat MIMO channels by combining MIMO and OFDM techniques, which can decrease the receiver complexity and deal with the multi-path fading efficiently MIMO-OFDM combined system has been currently accepted as an official standard to support high data rate, efficient and high-quality service for next generation broadband wireless communication systems MIMO-OFDM system with space time block code (STBC) has excellent performance against Multi-path effects and frequency selective fading, what's more, the BER and the coding complexity is low The thesis concentrated on the basic theory of STC, SFC and STFC codes, MIMO, and MIMO-OFDM system models Finally, simulation model of MIMO, MIMO-OFDM systems based on STBC is built and its transmission performances under Rayleigh fading channel is analyzed The simulation results show that the MIMO-OFDM system based on STBC outperforms other MIMO-OFDM system without STBC in BER performance By the simulation results, we have demonstrated that the ability of controlling error of system which used STFC codes was improved more than the system which used STBC and SFC codes GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên vii HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM MỤC LỤC QUYếT ĐịNH GIAO Đề TÀI……………………………………… …………… i LÝ LịCH KHOA HọC……………………………………………… ………… ii LờI CAM ĐOAN………………………………………………………………… iii CảM ƠN v TÓM TắT LUẬN VĂN .vi ABSTRACT vii MỤC LỤC viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .xiv DANH SÁCH CÁC HÌNH xvi DANH SÁCH CÁC BẢNG xviii CHƢƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết ngồi nƣớc cơng bố 1.2 Ý nghĩa khoa học đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN 2.1 Khái niệm kênh vô tuyến [3][10] 2.2 Fading suy giảm diện rộng [2][10] 2.3 Fading diện hẹp [2][10] 2.3.1 Hiện tƣợng đa đƣờng (multipath) 2.3.2 Hiệu ứng dịch Doppler 2.3.3 Hiệu ứng bóng râm (Shadowing) 2.3.4 Phân loại Fading diện hẹp GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên viii HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM 2.4 Các mô hình kênh fading 2.4.1 Mơ hình kênh fading Rayleigh 2.4.2 Mơ hình kênh fading Ricean .10 2.4.3 Mơ hình fading chọn lọc tần số 10 2.5 Kết luận 11 CHƢƠNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG TRỰC GIAO OFDM 12 3.1 Giới thiệu 12 3.2 Mơ hình hệ thống 13 3.3 Một số ƣu khuyết điểm kỹ thuật OFDM 18 3.3.1 Ƣu điểm .18 3.3.2 Khuyết điểm 18 3.4 Kết luận 19 CHƢƠNG HỆ THỐNG NHIỀU ANTEN MIMO 20 4.1 Giới thiệu 20 4.2 Các kỹ thuật Phân tập 20 4.3 Mơ hình hệ thống MIMO 22 4.4 Dung lƣợng hệ thống 23 4.5 Kết luận 25 CHƢƠNG MÃ HÓA TRONG HỆ THỐNG MIMO-OFDM 26 5.1 Giới thiệu [3] 26 5.2 Mã khối không gian thời gian (STBC) 26 5.2.1 Một số tiêu chuẩn mã khối không gian-thời gian 27 5.2.2 Sơ đồ Alamouti 28 5.3 Giải mã STBC 29 5.4 Mã Khối không gian –thời gian trực giao (OSTBC) .32 5.4.1 Một số mã OSTBC cho chịm tín hiệu thực 32 5.4.2 Một số mã OSTBC cho chòm tín hiệu phức 34 5.5 Mã không gian-tần số SFC .35 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên ix HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM 5.5.1 Giới thiệu 35 5.5.2 Thiết kế mã SF tốc độ (SF-rate 1) [13],[15],[16] 36 5.6 MÃ KHÔNG GIAN-THỜI GIAN-TẦN SỐ STFC [14],[16] 37 5.6.1 Giới thiệu 38 5.6.2 Thiết kế mã STF tốc độ (STF-rate ) 38 5.7 Kết luận 39 CHƢƠNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG STBC-MIMO-OFDM 41 6.1 Mơ hình hệ thống MIMO mã hóa STBC 41 6.1.1 Hệ thống hai Anten phát, anten thu 41 6.1.2 Hệ thống hai Anten phát, hai anten thu 43 6.2 Hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STBC 44 6.2.1 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM 44 6.2.2 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STBC 47 6.2.3 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM mã hóa SFC 54 6.2.4 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STFC 55 CHƢƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB 58 7.1 Sơ đồ mô 54 7.2 Các kết mô dung lƣợng 54 7.3 Các kết mô hệ thống SISO, SIMO, MISO, MIMO 57 7.4 Mô hệ thống MIMO-OFDM 62 7.5 Mơ hệ thống MIMO mã hóa STBC .68 7.6 Mô hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STBC 74 7.7 Mơ hệ thống MIMO-OFDM mã hóa SF 76 7.7.1 SF-rate .76 7.7.2 SF-rate N .81 7.8 Mơ hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STF .83 7.8.1 STF-rate1 91 7.8.2 STF-rate N 91 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên x HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM 7.8.3 Mô hệ thống MIMO mã hóa với mã hóa STBC, SFC-rate1&2 STFC-rate 1&2 92 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93 8.1 Kết luận 103 8.2 Các kiến nghị 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên xi HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu trắng BER Bit Error Rate Tỉ lệ bit lỗi CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp (Khoảng bảo vệ) CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh truyền DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi fourier nhanh ICI Inter Carrier Interference Nhiễu liên kênh Inverse Discrete Fourier Biến đổi ngƣợc fourier rời rạc IDFT Transform IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi ngƣợc fourier nhanh ISI InterSymbol Interference Nhiễu liên ký tự LP Linear Precoded Tiền mã hóa tuyến tính LOS Light Of sight Tầm nhìn thẳng MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều ngõ vào nhiều ngõ MISO Multiple Input Single Output Nhiều ngõ vào ngõ ML Maximum Likelihood Tƣơng đồng tối đa MMSE Minimum Mean Square Error Lỗi bình phƣơng trung bình nhỏ MRC Maximum Ratio combination Kết hợp tỉ số cực đại NLOS Non Light Of Sight Khơng có tầm nhìn thẳng Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số trực Multiplexing giao P/S Parallel to Serial Chuyển đổi song song sang nối tiếp PDF Probability Density Function Hàm mật độ xác suất QAM Quadrature Amplitute Điều chế biên độ vuông OFDM GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên xii HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế pha vuông SER Symbol Error Rate Tốc độ lỗi ký tự SFC Space Frequency Code Mã không- gian tần số SIMO Single Input Multiple Output Một ngõ vào nhiều ngõ SISO Single Input Single Output Một ngõ vào ngõ SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu nhiễu S/P Serial to Parallel Chuyển nối tiếp sang song song STBC Space-Time Block Code Mã khối không gian-thời gian STFC Space-Time-Frequency Code Mã khối không gian-thời gian-tần số STTC Space-Time Trellis Code Mã xoắn không gian-thời gian GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên xiii HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Cũng giống nhƣ trƣờng hợp SFC-rate 1, Ở mức phân nTx*nRx*L = 16, mẫu có số anten thu nhiều có độ lợi phân tập cao tƣơng tự nhƣ SF-rate 1, kết mô với mã SFC-rate chƣa đạt đƣợc độ phân tập tối đa N*M*L 7.8 Mơ hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STF 7.8.1 STF-rate 1: Khảo sát hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STF-rate với trƣờng hợp sau: Bảng 7.24: Các thông số mô hệ thống MIMO_OFDM-SFC tốc độ Hệ thống MIMO-OFDM - mã hóa STF-rate Phân Các tham Phân tập Phân tập số phát thu 128 128 128 128 1/4 1/4 1/4 1/4 2 2, 3, 4 4 2, 8, 16 nTx nRx nNB nL Điều chế QPSK QPSK QPSK QPSK Kênh fading fading fading fading truyền Rayleigh Rayleigh Rayleigh Rayleigh bit/s/Hz bit/s/Hz Số sóng mang Khoảng bảo vệ Số khối NB Số đƣờng fading L Anten Tx*Rx Tốc độ truyền dẫn GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 84 tập tgian bit/s/Hz Phân tập tsố bit/s/Hz HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Kết mơ hình 7.24: Khảo sát phân tập phát 7.25: Khảo sát phân tập thu 7.26: Khảo sát phân tập thời gian 7.27: Khảo sát phân tập tần số 7.28: Khảo sát mức phân tập Truong hop he thong STFC-rate 1: nTx*1Rx , dieu che psk 10 STF2x1 STF4x1 STF8x1 -1 Symbol Error Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 SNR,(dB) Hình 7.24: MIMO-OFDM-STF-rate1 – SER phân tập phát Khi tăng số lƣợng anten phát đƣờng đặc tuyến SER tăng, nhiên kết phân tập phát chƣa thực tốt nhƣ trƣờng hợp phân tập thu GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 85 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Truong hop he thong STFC-rate 1: 2Tx*nRx , dieu che psk 10 STF2x1 STF2x2 STF2x3 -1 Symbol Error Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 SNR,(dB) Hình 7.25: MIMO-OFDM-STF-rate1 – SER phân tập thu Truong hop he thong STFC-rate 1: 2x2, nNB , dieu che psk 10 STF2x2-NB=2 STF2x2-NB=3 STF2x2-NB=4 -1 Symbol Error Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 SNR,(dB) Hình 7.26: MIMO-OFDM-STF-rate1 – SER phân tập thời gian GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 86 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Truong hop he thong STFC-rate 1: 2x2, nL , dieu che psk 10 STF2x2-L=2 STF2x2-L=8 STF2x2-L=16 -1 Symbol Error Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 SNR,(dB) Hình 7.27: MIMO-OFDM-STF-rate1 – SER phân tập tần số Truong hop he thong STFC-rate 1: cung muc phan tap, dieu che psk 10 4x2-NB=2-L=4 2x4-NB=2-L=4 2x2-NB=2-L=8 2x2-NB=8-L=2 -1 Symbol Error Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 SNR,(dB) Hình 7.28: MIMO-OFDM-STF-rate1 –cùng mức phân tập GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 87 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Ta thấy tăng số anten phát, tăng số đƣờng fading, tăng số khối OFDM độ lợi phân tập tăng (Hình 7.24, 7.26, 7.27) Tuy nhiên tăng số anten thu độ lợi phân tập tăng nhiều (Hình 7.25) Ở mức phân tập nTx*nRx*nNB*L = 64, mẫu có số anten thu nhiều có độ lợi phân tập cao (Hình 7.28) Điều cho thấy, kết mơ với mã STFC-rate chƣa đạt đƣợc độ phân tập tối đa nTx*nRx*nNB*L 7.8.2 STF-rate N: Khảo sát hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STF-rate với trƣờng hợp sau: Bảng 7.25: Các thông số mô hệ thống MIMO_OFDM-SFC tốc độ N Hệ thống MIMO-OFDM - mã hóa STF-rate Các thơng Phân tập Phân tập Phân tập số thu thời gian tần số 128 128 128 128 1/4 1/4 1/4 1/4 2, 2,3 2 2,4 2,3 2Tx*2Rx 2Tx*2Rx nTx*nRx*nNB*nL nNB nL =C BPSK Số sóng mang Khoảng bảo vệ Số khối NB Số đƣờng fading L Anten Tx*Rx 2Tx*nRx Điều chế BPSK BPSK BPSK Kênh fading fading fading truyền Rayleigh Rayleigh Rayleigh Tốc độ truyền dẫn bit/s/Hz GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên bit/s/Hz bit/s/Hz Trang 88 Cùng mức phân tập fading Rayleigh bit/s/Hz HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Các kết mơ hình Symbol Error Probability Truong hop he thong STFC-rate 2: thay doi anten thu, dieu che psk 10 STF2x2 STF2x3 -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 SNR,(dB) 20 25 Hình 7.29: MIMO-OFDM-STF-rate2 – SER phân tập thu Symbol Error Probability Truong hop he thong STFC-rate 2: thay doi khoi NB OFDM, dieu che psk 10 STF2x2-NB=2 STF2x2-NB=4 -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 SNR,(dB) 20 25 Hình 7.30: MIMO-OFDM-STF-rate2 – SER phân tập thời gian GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 89 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Symbol Error Probability Truong hop he thong STFC-rate 2: thay doi khoi so duong L, dieu che psk 10 STF2x2-L=2 STF2x2-L=4 -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 SNR,(dB) 20 25 Hình 7.31: MIMO-OFDM-STF-rate2 – SER phân tập tần số Truong hop he thong STFC-rate 2: cung muc phan tap 32, dieu che psk 10 STF2x2-NB=4-L=2 STF2x2-NB=2-L=4 STF2x4-NB=2-L=2 -1 Symbol Error Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 SNR,(dB) 20 25 Hình 7.32: MIMO-OFDM-STF-rate2 – SER mức phân tập Giống nhƣ STF-rate 1, kết mô với mã STFC-rate chƣa đạt đƣợc độ phân tập tối đa nTx*nRx*nNB*L GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 90 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM 7.8.3 Mô hệ thống MIMO mã hóa với mã hóa STBC, SFC-rate1&2 STFC-rate 1&2 Bảng 7.26: Các thông số mô hệ thống MIMO mã hóa STBC, SFC, STF Hệ thống MIMO-mã hóa STBC, SF STF Các thơng số STBC SFC STFC Số sóng mang x 128 128 Khoảng bảo vệ x 1/4 1/4 Số khối NB x Số đƣờng fading L x 8 Anten Tx*Rx 2x2 2x2 2x2 Điều chế QPSK QPSK, BPSK QPSK, BPSK Tốc độ mã 1&2 1&2 He thong MIMO ma hoa STBC, SFC, STFC, dieu che psk 10 STBC-2x2 SF-rate1-2x2-L=8 STF-rate1-2x2-NB=4-L=8 -1 Symbol Error Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 SNR,(dB) Hình 7.33: MIMO-mã hóa STBC, SF STF-rate GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 91 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM He thong MIMO ma hoa STBC, SFC, STFC-rate 2, 2bit/s/Hz 10 STBC-2x2-QPSK SF-rate2-2x2-L=8-BPSK STF-rate2-2x2-NB=4-L=8-BPSK -1 Symbol Error Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 10 15 SNR,(dB) Hình 7.34: MIMO-mã hóa STBC, SF STF-rate Từ hình 7.33-7.34 cho thấy, mã SF có độ lợi phân tập nhỏ, mã STF tăng số khối NB cho độ lợi phân tập cao STBC phát hệ thống 2x2 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 92 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8.1 Kết luận Trên sở lý thuyết kênh vô tuyến, xét yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng kênh truyền, Luận văn tập trung nghiên cứu loại mã hóa nhƣ mã STBC, mã SFC, mã STFC để ứng dụng hệ thống MIMO MIMOOFDM Từ sở lý thuyết kết mô đạt đƣợc, rút số kết luận nhƣ sau: - Các hệ thống MIMO, MIMO kết hợp kỹ thuật OFDM cho kết tốt nhiều so với hệ thống SISO Trong hệ thống MIMO-OFDM có sử dụng mã hóa STBC, SFC, STFC cho đƣờng đặc tuyến SER/BER tốt - Hệ thống MIMO, MIMO-OFDM khơng sử dụng mã hóa đạt đƣợc phân tập thu Ngƣợc lại sử dụng mã hóa STBC hệ thống đạt đƣợc độ phân tập đầy nTx*nRx Việc đạt đƣợc độ lợi phân tập phát (khi tăng số anten phát đƣờng đặc tuyến SER hệ thống tốt hơn) có ý nghĩa thực tế, phân tập phát trạm gốc đem lại nhiều lợi ích Kiểu phân tập dễ thực Một ƣu điểm STBC ta dễ dàng tăng kích thƣớc mã từ lên 4, độ phức tạp giải mã không tăng nhiều Tuy nhiên mã STBC có khuyết điểm nhƣ: tốc độ mã R  1, q trình giải mã thực đƣợc tất trình phát khối nhận đƣợc hết - Hệ thống MIMO-OFDM sử dụng mã hóa STF cho độ lợi phân tập khả kiểm sốt lỗi tốt sử dụng mã hóa STBC, SFC phát hệ thống 2x2, nhƣng độ phức tạp thiết kế nhƣ giải mã phức tạp Việc nghiên cứu mô hệ thống với mã STFC phần nghiên cứu mở rộng thêm đề tài hạn chế thời gian nghiên cứu kết mơ với mã STFC chƣa đạt đƣợc độ phân tập tối ƣu nTx*nRx*NB*L Tuy nhiên GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 93 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM kết khác mã STFC trƣờng hợp phân tập thu, phân tập thời gian, phân tập tần số cho kết tốt 8.2 Các kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu giải thuật Sphere decoder nghiên cứu thêm giải thuật phù hợp khác với độ phức tạp thấp để đạt đƣợc độ phân tập tối ƣu nTx*nRx*NB*L cho mã STFC - Tiếp tục nghiên cứu hệ thống MIMO-OFDM-STBC mơi trƣờng có Doppler đồng thời khảo sát với mức điều chế cao - Tiếp tục nghiên cứu hệ thống MIMO-OFDM-STBC trƣờng hợp đa ngƣời dùng (multi user) GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 94 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ZHANG jie, LIU liang, LI jin, Performance analysis of space time block code in MIMO-OFDM systems, IEEE 2011, p.1 – [2] Mohinder Jankiraman, Space- Time Codes and MIMO System, ARTECH HOUSE, INC 2004 [3] Yong Soo Cho, Jaekwon Kim, Won Young Yang, Chung-Gu Kang, MIMOOFDM Wireless Communications With Matlab, John Wiley & Son (Asia) Pte Ltd 2010 [4] V Tarokh, N Seshadri, and A R Calderbank, Space-time codes for high data rate wireless communication: Performance criteria and codeconstruction, IEEE Trans Inform Theory, Mar 1998 pp.451 – 460 [5] Siavash M Alamouti, A simple transmitdiversity technique for wireless communications, IEEE JSAC, Vol 16, No.8, October 1998, pp.1451 – 1458 [6] J H Winters, On the capacity of radio communication systems with diversity in a Rayleigh fading environment, IEEE June 1987, pp.1740 – 1751 [7] Muhammad Hassan, Performance analysis of MIMO-OFDM Systems with focus on WiMAX, Master thesis of Science in Electrical Engineering Blekinge Institute of Technology, Sweden 2010 [8] Marco Chiani, Moe Z Win, and Alberto Zanella, On the Capacity of Spatially Correlated MIMO Rayleigh-Fading Channels, IEEE Octorber 2003, pp.2363 – 2371 [9] RezaAbdolee, Performance Of Mimo Space-Time Coded System And Training Based Channel Estimation For Mimo-Ofdm System, Master of Engineering ( Electrical – Elactronics and Telecommunications ),Malaysia 2007 [10] Hamid Jafarkhani, Space-Time Coding Theory and Practice, Cambridge University Press 2005 [11] Muhammad Sana Ullah, Mohammed Jashim Uddin, Performance Analysis of Wireless MIMO System by Using Alamouti’s Scheme and Maximum Ratio GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 95 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM Combining Tehnique, International Journal of Electrical and Computer Engineering Sciences and Technology,Vol No.8, Issue No.1, 019-024, 2011, pp.19 – 24 [12] Branka Vucetic, Jinhong Yuan, Space-Time Coding, John Wiley & Sons Ltd, 2003 [13] K.F Lee and D.B Williams, A space frequency transmitter diversity technique for OFDM systems, in Proceedings of the IEEE Global Communication conference, San Francisco, CA, 3, pp 1477, November 27-December 1, 2000, pp.1473 – 1477 [14] W Zhang, X G Xia, and P C Ching, High-Rate Full-Diversity Space-TimeFrequency Codes for Broadband MIMO Block-Fading Channels, IEEE Transactions on Communications, vol 55, no 1, 2007, pp.25–34 [15] W Su, Z Safar, and K.J.R Liu, Towards maximum achievable diversity in space, time and frequency: Performance analysis and code design, IEEE Trans Wireless Commun, July 2005, pp.1847–1857 [16] W Zhang, X.G Xia, and P C Ching, A Design of High-rate Space-Frequency Codes for MIMO-OFDM Systems, EE Dept, The Chinese University of Hong Kong, pp.1 – 21 [17] Shi Min, An Introduction to MIMO Technology, Advanced Course in Digital Communication 2007 in Ohtsuki Lab [18] Fawaz Saeed AL-Qahtani, MIMO Techniques for Higher Data Rate Wireless Communications, Degree of Doctor of Philosophy, Science, Engineering and Technology Portfolio Faculty of Engineering, RMIT University Melbourne, Victoria, Australia May 2009 [19] Masoud Elzinati, Space-time Block Coding for Wireless Communications, Thesis For the degree of Doctor of Philosophy, August 2008 [20] G J Foschini, Layered space–time architecture for wireless communication in a fading environment when using multiple antennas, Bell Labs Syst Tech J., vol 1, Autumn 1996, pp.41–59 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 96 HVTH: Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO-OFDM [21] M.P.Chitra et Al, BER ANALYSIS OF CODED AND UNCODED MIMO-OFDM SYSTEM IN WIRELESS COMMUNICATION, Indian Journal of Computer Science and Engineering Vol No 4,pp.357-363 [22] E Telatar, Capacity of multi-antenna Gaussian channels, European Transactions on Telecommunica-tions, 1999, pp.1 – 28 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên Trang 97 HVTH: Vũ Văn Quang S K L 0 ... Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO- OFDM Hình 7.7: SER hệ thống có mức phân tập (khơng mã hóa) 65 Hình 7.8: SER hệ thống MIMO- OFDM. .. Vũ Văn Quang Luận văn thạc sỹ Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO- OFDM 1.4 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài Đề tài tập trung nghiên cứu mã khối không gian- thời gian. .. lượng mã khối không gian - thời gian hệ thống MIMO- OFDM Chƣơng MÃ HÓA TRONG HỆ THỐNG MIMO- OFDM 5.1 Giới thiệu [3] Mã hóa khơng gian- thời gian STC (Space Time Codes) đƣợc dùng hệ thống MIMO, anten