ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LƯƠNG DUY HIẾU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG TÍNH TOÁN DI ĐỘNG THẾ HỆ SAU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LƯƠN[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA H À NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LƯƠNG DUY HIẾU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG TÍNH TỐN DI ĐỘNG THẾ HỆ SAU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA H À NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LƯƠNG DUY HIẾU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG TÍNH TỐN DI ĐỘNG THẾ HỆ SAU NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHUYÊN NGÀNH TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH MÃ SỐ 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN HỒNG QUÂN HÀ NỘI - 2010 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn hồn thành thân tự nghiên cứu không chép từ luận văn Nội dung luận văn có trích dẫn, tham khảo nêu rõ phần “Tài liệu tham khảo” Tôi xin cam đoan lời khai đúng, thông tin sai lệch xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2010 Người cam đoan Lương Duy Hiếu MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT BẢNG THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG LỊCH SỬ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG V À MẠNG 4G .3 1.1 LỊCH SỬ MẠNG DI ĐỘNG V À XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.2 GIỚI THIỆU MẠNG 4G 1.3 CÁC ỨNG DỤNG VÀ DỊCH VỤ TRONG MẠNG 4G CHƯƠNG CÁC ĐẶC TÍNH CỦA KỸ THUẬT OFDM TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G 13 2.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 13 2.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN OFDM 14 2.3 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA OFDM 15 2.4 MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA OFDM 19 2.5 CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG OFDM 19 2.6 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA OFDM 22 CHƯƠNG NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG BẰNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP OFDM -MIMO 24 3.1 GIỚI THIỆU 24 3.2 MƠ HÌNH MÁY PHÁT DI D ỘNG OFDM 26 3.3 MƠ HÌNH KÊNH 26 3.4 MƠ HÌNH MÁY THU DI D ỘNG OFDM 28 3.5 CÁC THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ANTEN 29 3.6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 31 3.7 MƠ HÌNH HỆ THỐNG MIMO 33 3.7.1 Khái niệm 33 3.7.2 Mơ hình tốn học 33 3.7.3 Dung lượng hệ thống MIMO 34 3.8 MƠ HÌNH HỆ THỐNG OFDM - MIMO KẾT HỢP 35 3.8.1 Đề xuất mơ hình hệ thống MIMO-OFDM 36 3.9 TÍNH HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG OFDM -MIMO 38 3.10 XÁC SUẤT LỖI ĐỐI VỚI HỆ THỐNG VÔ TUYẾN ĐIỀU CHẾ MPSK 40 3.11 XÁC SUẤT LỖI ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ MQAM 41 3.12 TÍNH XÁC SUẤT LỖI ĐỐI V ỚI HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ QPSK 42 CHƯƠNG MƠ PHỎNG, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP OFDM-MIMO 44 4.1 CÔNG CỤ MÔ PHỎNG 44 4.2 MÔ PHỎNG BỘ PHÁT VÀ BỘ THU OFDM 44 4.3 MÔ PHỎNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP OFDM-MIMO 47 4.3.1 Mơ hình giải pháp OFDM-MIMO 47 4.3.2 Lưu đồ phát ký tự mơ hình OFDM-MIMO 47 4.3.3 Lưu đồ thu ký tự mơ hình OFDM-MIMO 48 4.3.4 Lưu đồ mô thuật tốn tính BER 49 4.3.5 Số liệu mô 49 4.3.6 Xác suất lỗi hệ thống vô tuyến điều chế MPSK 50 4.3.7 Xác suất lỗi hệ thống vô tuyến điều chế MQAM v MPAM 51 4.3.8 Xác suất lỗi hệ thống vô tuyến điều chế QPSK 53 4.4 ĐÁNH GIÁ 54 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ T ÀI 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHẦN PHỤ LỤC 59 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS.TS Trần Hồng Quân, Viện khoa học kỹ thuật Bưu điện tận tình hướng dẫn tơi suốt thời gian nghiên cứu luận văn Xin cảm ơn Thầy giáo, Cô giáo Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình giảng dạy, trang bị vốn kiến thức kinh nghiệm quý báu để tơi có kết tốt học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè giúp đỡ, động viên tơi hồn thành tốt chương trình học đề tài nghiên cứu Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2010 BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT A AM Amplitude Modulation AWGN Additive White Gaussian Noise B BER Bit Error Rate BPSK Binary Phase Shift Keying BS Base Station C CDMA Code Division Multiple Access CP Cyclic Prefix D DC Direct Current (0 Hz) DFT Discrete Fourier Transform DPLL Digital Phase Look Loop DS-CDMA Direct Sequence CDMA DSP Digital Signal Processor DVB Digital Video Broadcasting F FDM Frequency Division Multiplexing FEC Forward Error Correcting FFT Fast Fourier Transform FIR Finite Impulse Response (digital filter) FM Frequency Modulation FOE Frequency Offset Estimation FSC Frame Synchronization Code FSK Frequency Shift Keying G GI Guard Interval I ICI InterChannel Interference ICI InterCarrier Interference ISI InterSymbol Interference IDFT Inverse Discrete Fourier Transform IEEE Institute of Electrical and Electronic Engneers IFFT Inverse FFT IMD Inter-Modulation Distortion ISI InterSymbol Interference O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing P P/S Parallel to Serial PAPR Peak to Average Power Ratio PM Phase Modulation PN Pseudo Noise PSK Phase-Shift Keying Q QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase-Shift Keying S S/P Serial to Parallel SC Single Carrier SNR Signal to Noise Ratio W Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access BẢNG THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ HÌNH SỐ NỘI DUNG HÌNH VẼ Hình 1.1 Trục phát triển hệ thống thơng tin di động Hình 1.2 Các hệ di động Hình 1.3 Bảng so sánh tham số cơng nghệ c Hình 1.4 Lịch sử hệ di động theo cơng nghệ phát triển Hình 1.5 Mơ hình dịch vụ mạng 4G Hình 2.1 Truyền dẫn sóng mang đơn Hình 2.2 Cấu trúc hệ thống truyền dẫn đa sóng mang Hình 2.3 Các sóng mang trực giao Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống OFDM Hình 2.5 OFDM với sóng mang Hình 3.1 Mơ hình máy phát thu hệ thống OFDM Hình 3.2 Mơ hình véc tơ kênh khơng gian cho ULA kênh Hình 3.3 AWGN kênh Rayleigh Hình 3.4 Phân tích giả lập kết BER cho kênh AWGN kênh Rayleigh Hình 3.5 Mơ hình kết hợp MIMO OFDM Hình 3.6 N kênh truyền Gauss trắng song song HÌNH SỐ NỘI DUNG HÌNH VẼ Hình 3.7 Các chuẩn thơng tin khơng dây IEEE Hình 3.8 Mơ hình hệ thống MIMO Hình 3.9 Mơ hình hệ thống OFDM-MIMO với phát thu cải tiến Hình 3.10 Mơ hình thực biến đổi Hình 4.1 Mơ hình hệ thống OFDM-MIMO Hình 4.2 Lưu đồ mơ phát ký tự mơ h ình OFDM-MIMO Hình 4.3 Phổ tín hiệu OFDM truyền Hình 4.4 Phổ tín hiệu OFDM nhận Hình 4.5 Dạng sóng tín hiệu OFDM truyền Hình 4.6 Dạng sóng tín hiệu OFDM nhận Hình 4.7 Mơ hình hệ thống OFDM-MIMO Hình 4.8 Lưu đồ mô phát ký tự mô h ình OFDM-MIMO Hình 4.9 Lưu đồ mô thu ký tự mơ hình OFDM-MIMO Hình 4.10 Lưu đồ mơ thuật tốn BER Hình 4.11 Đồ thị mơ tả xác suất lỗi điều chế MPSK Hình 4.12 Đồ thị mô tả xác suất lỗi điều chế MQAM Hình 4.13 Đồ thị mơ tả xác suất lỗi điều chế MPAM Hình 4.14 Đồ thị mô tả xác suất lỗi điều chế QPSK ... À NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LƯƠNG DUY HIẾU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG TÍNH TỐN DI ĐỘNG THẾ HỆ SAU NGÀNH CƠNG NGHỆ THÔNG TIN CHUYÊN NGÀNH TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH MÃ SỐ 60 48 15 LUẬN VĂN... thống thông tin di động, hệ gắn liền với cộng nghệ then chốt l àm tàng cho hệ thống Với hệ di động 2G TMDA CDMA Với hệ di động 3G WCDMA CDMA2000 Với hệ 4G cơng nghệ OFDM xem trái tim hệ thống Trong... phát triển hệ thống thơng tin di động Hình 1.2 Các hệ di động Hình 1.3 Bảng so sánh tham số cơng nghệ c Hình 1.4 Lịch sử hệ di động theo công nghệ phát triển Hình 1.5 Mơ hình dịch vụ mạng 4G Hình