Chuong3( fileminimizer)

Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIMO-OFDM SDM 2X2 TRÊN MATLAB SIMULINK Hình 3.1: Mơ hình mơ hệ thống MIMO-OFDM SDM Matlab Simulink Đề tài mơ hệ thống MIMO-OFDM SDM hồn chỉnh với an-ten phát an-ten thu phần mềm mô Matlab Simulink Hình 3.1 bao gồm khối Bảng 3.1 Vì phần thiết kế Matlab Simulink thiết phần cứng có nhiều điểm tương đồng lý thuyết ý tưởng thiết kế, nên phần lý thuyết thiết kế nói rõ chương này, cịn phần chi tiết thiết kế thơng số sử dụng khối mô tả chương Bảng 3.1: Mô tả khối chức sử dụng mơ hình mơ hệ thống MIMO-OFDM SDM STT Tên khối Chú thích Thơng số Phía phát Đưa tín hiệu điều Control khiển để hệ thống hoạt động 32 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink 10 11 12 13 14 Hai luồng liệu song song Tạo luồng liệu truyền Mỗi luồng tạo Data TX khung 640 bit (354 giá trị liệu, 286 giá trị 0) Đa thức sinh: + X14 + X15 Tạo ngẫu nhiên hoá Randomizer Giá trị khởi tạo: liệu 100101010000000 Sử dụng Mã chập với tỉ lệ mã k=1/2 Channel Coding Mã hoá kênh Kết hợp kỹ thuật đan xen khối Điều chế 16 QAM, sử dụng Modulation Điều chế số mã Gray Phân luồng liệu cho MUX An-ten Tổng kích thước Symbol: 320 OFDM Symbol Tạo Symbol OFDM Chèn 31 pilot, 45 zero IFFT 256 điểm Cyclic Refix: 1/4 Kênh truyền Tạo giá trị kênh Sử dụng hàm phân bố H truyền ngẫu nhiên Rayleigh Tạo nhiễu đa đường (sử dụng Kết hợp tín hiệu truyền Channel mơ hình kênh truyền SUI và nhiễu TGn) AWGN Phía thu Tổng kích thước Symbol: Khơi phục tín hiệu ban 180 OFDM Data đầu từ Symbol OFDM Bỏ 31 pilot, 45 zero nhận FFT 256 điểm Bỏ Cyclic Refix: 1/4 Ước lượng dựa vào Pilot nhận phía thu kết hợp Estimation Ước lượng kênh truyền phương pháp nội suy tuyến tính Tách luồng tín hiệu nhận Sử dụng kỹ thuật MMSE MMSE Decoder từ An-ten nhận Điều chế 16 QAM, sử dụng De-Modulation Giải điều chế số mã Gray Sử dụng Giải mã Viterbi Channel DeGiải mã kênh Kết hợp kỹ thuật giải đan xen coding khối 33 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink 15 De-Randomizer 16 Data Rx 17 With CC 18 W/o CC Giải ngẫu nhiên hoá Đa thức sinh: + X14 + X15 Giá trị khởi tạo: 100101010000000 Khối nhận liệu Kiểm tra kết thơng qua tính BER Tính tốn lỗi hệ thống Tính tốn xác suất BER có áp dụng kỹ thuật mã hố kênh Tính tốn lỗi hệ thống khơng áp dụng kỹ Tính tốn xác suất BER thuật mã hoá kênh 3.1 Lý thuyết khối chức 3.1.1 Khối giả ngẫu nhiên (Khối Randomizer) Nhiệm vụ khối ngăn chặn xuất liên tục bit giống (bit bit 1) Ngẫu nhiên hoá thực symbol Từng byte data qua randomizer, MSB vào trước Thanh ghi dịch randomizer khởi tạo lại sau khối data Nguyên tắc thực ngẫu nhiên hố liệu trình bày Hình 3.2 Hình 3.2: Nguyên tắc thực randomizer Đa thức tạo chuỗi ngẫu nhiên PRBS (pseudo-random binary sequence) “1 + X14 + X15” Giá trị khởi tạo cho tạo ngẫu nhiên ‘100101010000000’ Khối giải giả ngẫu nhiên (Khối De-Randomizer) phía thu có thiết kế hoạt động giống phía phát, nhiên để khơi phục xác liệu ban đầu hệ thống cần đồng tốt phải reset trạng thái giải giả ngẫu nhiên bắt đầu symbol 34 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink 3.2 Khối mã hoá kênh (Khối Channel Coding) 3.2.1 Mã hoá Convolutional Code Bộ mã hoá kênh sử dụng mã Convolutional code, tốc độ mặc định 1/2, chiều dài mã hoá dùng đa thức sinh là: G1 = 171OCT G2 = 133OCT Bộ mã hoá thiết kế cách kết hợp trễ (delay) cổng XOR ngõ vào Hình 3.3 trình bày mã hố convolutional code Hình 3.3: Mã hóa chập với tỉ lệ ½ 3.2.1.1 Giải mã thuật tốn Viterbi Bộ giải mã thiết kế thuật toán Viterbi Kiến trúc thuật tốn Viterbi trình bày Hình 3.4 Thuật tốn gồm bốn khối chính: khối tính khoảng cách nhánh (branch metric), khối cộng-so sánh-chọn (add compare and select), khối chọn đường tối ưu (survivor path metric), khối qui hồi giải mã (traceback and output decode block) Khối tính khoảng cách nhánh (branch metric) dùng để tính khoảng cách Haming bit (là bit sử dụng tốc độ mã R=1/2) với nhánh Khối cộng-so sánh-chọn có nhiệm vụ tính tổng khoảng cách Haming nhánh với trạng thái giữ lại nhánh có khoảng cách ngắn Khối chọn đường tối ưu để tìm chuỗi trạng thái phù hợp Khối qui hồi giải mã có nhiệm vụ chọn dị lại chuỗi trạng thái tối ưu định chuỗi bit ngõ Đây chuỗi bit giải mã thuật toán 35 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Hình 3.4: Mơ hình thuật tốn Viterbi Hình 3.5 ví dụ giải mã dùng thuật tốn Viterbi cho chuỗi liệu thu (11,00,01,11,10,10,11) Chuỗi trạng thái phù hợp xác định cách tính khoảng cách Haming với tất đường Khi hai đường gặp điểm, ta giữ lại đường có khoảng cách Haming ngắn Đường cuối chọn để định trạng thái ngõ đường có khoảng cách Haming ngắn Vì vậy, chuỗi liệu tối ưu (11, 01, 01, 11, 11, 10,11) Khi xác định chuỗi liệu tối ưu, ta xác định chuỗi liệu ngõ giải mã Trong ví dụ trên, chuỗi liệu sau giải mã (1100100) Hình 3.5: Ví dụ giả mã dùng thuật tốn Viterbi Thuật tốn Viterbi dựa vào chuỗi trạng thái phù hợp Vì vậy, việc xác định độ dài chuỗi ảnh hưởng đến hiệu giải mã Nếu chiều dài 36 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink chọn dài làm tăng phép tính tốn, sử dụng nhiều nhớ, tăng thời gian trễ Ngược lại, chọn chiều dài ngắn hạn chế khả sửa lỗi thuật toán Chiều dài qui hồi thường chọn gấp lần chiều dài mã trường hợp khơng bỏ bớt (puncture) Trong trường hợp có bỏ bớt, chiều dài chọn dài gấp 15 lần chiều dài mã 3.2.1.2 Đan xen (Interleaver) giải đan xen (De-Interleaver) Đan xen phân tập thời gian mà không cần phải thêm mào đầu thực cách xen kẽ bit thông tin cần truyền để phân tán liệu quan trọng nhằm tăng khả sửa lỗi cho liệu đầu thu Có loại đan xen Block interleaver Convolutional interleaver Trong đề tài phương pháp sử dụng Block interleaver (đan xen khối) để đan xen khối liệu cần truyền Ví dụ, xét đoạn liệu với t=1 coded bits Một sai số dạng chuỗi có độ dài bit trở lên codeword khơng thể sửa Hình 3.6 Hình 3.6: Chưa có đan xen Sử dụng khối đan xen tách bit khối phân tán khắp nơi tạo thành khối có thành phần khối cũ đan xen với khối Hình 3.7 Giải đan xen phía thu thực ngược lại Các codeword sai bit nên lúc hồn tồn sửa sai đem lại liệu ban đầu Hình 3.7: Đan xen giải đan xen 37 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Dữ liệu sau qua khối mã hóa kênh đan xen khối đan xen với cỡ khối tương ứng số bít mã hóa kênh cấp phát ký hiệu OFDM gọi Ncbps Đan xen định nghĩa hoán vị hai bước Ncpc số bit mã hóa sóng mang, Ncpc 2, 4, tương = ứng với QPSK, 16QAM, 64QAM Đặt k số bit mã hóa trước hốn vị lúc phát, mk số sau hoán vị trước hoán vị thứ hai, jk số sau hoán vị thứ hai, trước điều chế d tham số tùy ý phải lớn Ncpc Hoán vị bước thứ nhất: mk = ( ) (3.1) k=0,1,2,…,Ncbps–1 + Hoán vị bước thứ hai: jk = s floor + (mk + Ncbps – floor )mod(s) (3.2) Ý nghĩa lần hoán vị: Hoán vị lần thứ đảm bảo bit lân cận mã hóa xếp vào sóng mang không lân cận Điều đảm bảo fading sâu ảnh hưởng đến bit, bit lân cận khơng bị tác động fading, có khả sửa chữa ảnh hưởng fading Hốn vị mã bít kế cho đảm bảo chúng không nằm subcarrier kế Hoán vị lần thứ hai đảm bảo bit mã hóa lân cận ghép xen kẽ vào bit có trọng số nhỏ chịm Điều giúp thực tách xác tránh kéo dài bit có độ tin cậy thấp Giải đan xen thực ngược lại phía thu theo cơng thức: mj = s floor + + ( ) kj = d.mj − ( − 1) (3.3) Với : j: số bit trước giải hoán vị đầu tiên, mj: số sau giải hoán vị trước giải hoán vị thứ kj: số sau giải hoán vị thứ hai trước giải điều chế 38 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink 3.2.2 Khối điều chế số (Khối Modulation) Khối giải điều chế số Một sóng mang phụ định bit để truyền dẫn, chúng ánh xạ sang pha biên độ sóng mang phụ cách dùng kiểu điều chế miêu tả vector phức pha (In-phase) vuông pha (Quadraturephase) (IQ) Hình 3.8 cho ta thấy ví dụ việc ánh xạ điều chế sóng mang phụ Ví dụ dùng 16-QAM, ánh xạ bit cho symbol Mỗi kết hợp bit liệu tương ứng với vector IQ Hình 3.8: Chòm điều chế IQ, 16-QAM dùng mã Gray Ở đầu thu, giải điều chế sóng mang phụ ánh xạ ngược vector IQ nhận trở từ mã liệu Trong trình truyền, nhiễu méo cộng vào tín hiệu kênh truyền bị nhiễu nhiệt, suy giảm cơng suất tín hiệu cân kênh khơng hồn hảo Hình 3.9 ví dụ tín hiệu 16-QAM nhận với SNR 15dB Mỗi điểm IQ làm mờ vị trí nhiễu kênh truyền Đối với vector IQ nhận máy thu phải ước lượng vector gốc truyền gần giống Điều đạt cách tìm vector truyền gần với vector nhận Các lỗi xuất nhiễu vượt phân nửa khoảng cách điểm IQ truyền làm cho giao thoa qua đường biên định Dữ liệu số truyền kết nối OFDM cách dùng kiểu điều chế sóng mang phụ Một kiểu điều chế phép ánh xạ từ mã liệu sang chòm thực (In phase) chòm ảo (Quadrature), hay gọi 39 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink chịm IQ Ví dụ 16-QAM có 16 điểm IQ chịm Số bit chuyển cách dùng symbol đơn tương ứng với log2(M), M số điểm chịm sao, 16-QAM chuyển bit symbol Vector phức kết I+j Q tương ứng với biên độ pha Tăng số điểm chịm khơng thay đổi băng thơng truyền dẫn Vì dùng kiểu điều chế với số lượng điểm chòm lớn cho phép cải thiện hiệu phổ Ví dụ 16-QAM có hiệu phổ b/s/Hz BPSK b/s/Hz Tuy nhiên số lượng điểm chịm điều chế nhiều chúng khó giải điều chế đầu thu, vị trí IQ nằm gần nên cần lượng nhiễu nhỏ đủ gây lỗi truyền dẫn Hình 3.9: Biểu đồ IQ liệu 16-QAM có nhiễu cộng với SNR=15dB 3.2.3 Khối phân tập giải phân tập sử dụng thuật toán MMSE (MMSE Decoder) Có chức khối giải ghép xen (De-Multiplexer), hay có chức khối chuyển đổi liệu nối tiếp sang song song (S/P), số lượng ngõ khối phân tập phụ thuộc vào số lượng an-ten phát Trong luận văn, khối phân tập tách luồng liệu thành luồng song song để truyền an-ten Hình 3.10: Ví dụ phân tập an-ten hệ thống MIMO 2x2 40 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Tại phía đầu thu thực ngược lại Hình 3.11: Hình 3.11: Ví dụ giải phân tập an-ten hệ thống MIMO 2x2 3.2.4 Điều chế giải điều chế OFDM OFDM kỹ thuật truyền khối Tín hiệu dải gốc sau thực ánh xạ chịm (ví dụ BPSK, QPSK, QAM,…) thành symbol liệu dạng phức, symbol liệu xếp thành khối điều biến nhóm sóng mang sát trực giao với Hình 3.12 Hình 3.12: Các sóng mang OFDM trực giao Khối sóng mang tạo thành OFDM symbol Các tín hiệu OFDM thơng thường tạo dạng số tạo dải rộng tạo dao động khóa pha máy thu miền tương tự khó khăn Trong đề tài, ký hiệu OFDM gồm có 180 liệu tải trọng phức, 45 thành phần zero làm khoảng bảo vệ (23 thành phần đầu, 22 thành phần cuối), 31 thành phần hoa tiêu (pilot) Các pilot chèn vào cụm liệu theo thứ tự để tạo thành ký hiệu sóng mang pilot điều chế dựa vào vị trí sóng mang chúng bên ký hiệu OFDM 41 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Hình 3.13: Cấu trúc symbol OFDM Các luồng liệu điều khiển để chiếm hay nhiều kênh tồn OFDM symbol Tín hiệu OFDM truyền đa hợp luồng liệu Hệ thống OFDM thực phép biến đổi IFFT để tạo tính trực giao song mang để truyền Tương tự bên đầu phát, giải điều chế tín hiệu OFDM thay phép biến đổi FFT 3.2.5 Chèn khoảng bảo vệ Cyclic Prefix Để đối phó với ảnh hưởng lên tín hiệu kênh truyền ISI ICI (như đề cập chương 3), tiền tố tuần hoàn (Cyclic Prefix - CP) chèn vào trước ký hiệu phát Nếu trễ đa đường nhỏ khoảng CP, ISI loại trừ hồn tồn thiết kế Vì vậy, sau thực IFFT, tiền tố tuần hoàn cần thêm vào ký hiệu OFDM Điều thực cách chép lại liệu phần sau ký hiệu OFDM để làm phần bắt đầu Tuỳ vào môi trường truyền, độ dài CP 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 áp dụng cho ký hiệu phát Trong luận văn, chiều dài CP lựa chọn 1/4 Tại phía thu thực ngược lại Chu kỳ bảo vệ Cyclic prefix mơ tả Hình 3.14 Hình 3.14: Thêm chu kỳ bảo vệ vào tín hiệu OFDM 42 Chương 3: Mơ hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Tồn q trình tạo symbol OFDM thể hình 3.15, phía đầu thu thực ngược lại: Hình 3.15: Q trình ghép sysmbol OFDM 3.2.6 Khối ước lượng kênh truyền (bộ Estimation) [6] Để ước lượng kênh truyền, vị trí đặt pilot trước tính tốn IFFT xếp theo nguyên tắc: Vị trí đặt pilot luồng liệu an-ten thứ vị trí đặt zero luồng liệu thứ hai, ngược lại, Hình 3.16 Vị trí đặt pilot luồng liệu thuộc an-ten thứ (khơng tính 45 zero đầu cuối):  Vị trí pilot mang thơng tin: 1, 15, 29, 43, 57, 71, 85, 99, 113, 127, 141, 155, 169, 183, 197, 211  Vị trí pilot khơng mang thông tin (zero): , 22, 36, 50, 64, 78, 92, 106, 120, 134, 148, 162, 176, 190, 204 Vị trí đặt pilot luồng liệu thuộc an-ten thứ hai xếp ngược lại điều kiện nêu Hình 3.16: vị trí đặt pilot luồng liệu an-ten 43 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Với xếp pilot vậy, liệu truyền đi, dựa vào giá trị biến đổi pilot nhận được, ước lượng kênh truyền theo công thức sau: Gọi: Tx1, Tx2 liệu truyền an-ten thứ thứ hai Rx1, Rx2 liệu nhận an-ten thứ thứ hai H11, H12, H21, H22: kênh truyền lên liệu truyền P1i, P2i: giá trị pilot thứ i luồngg liệu an-ten thứ hai P’1i, P’2i: giá trị pilot thứ i nhận an-ten thu thứ hai Như vậy: Rx1 = Tx1 x H11 + Tx2 x H21 Rx2 = Tx1 x H12 + Tx2 x H22 Giả sử xét vị trí thứ nhất, vị trí pilot (P11≠0, P21=0) P’11 = P11 x H11 + P21 x H21 = P11 x H11 + x H21 = P11 x H11 P’21 = P11 x H12 + P21 x H22 = P11 x H12 + x H22 = P11 x H12 Suy ra, vị trí đầu tiên: H11 = P’1 1/P11 H12 = P’2 1/P11 Giả sử xét vị trí thứ (P1i=0, P2i≠0) P’18 = P18 x H11 + P28 x H21 = 0x H11 + P28 x H21 = P28 x H21 P’28 = P18 x H12 + P28 x H22 = x H12 + P2 x H22 = P2 x H22 Suy ra, vị trí thứ 8: H21 = P’18/P28 H22 = P’28/P28 Như vậy, dựa giá trị pilot kế cận, hệ thống dễ dàng xác định giá trị kênh truyền thời điểm Dựa vào giá trị này, đề tài sử dụng phép nội suy tuyến tính để nối giá trị pilot để ước lượng kênh truyền giữa, ví dụ Hình 3.17: 44 Chương 3: Mơ hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Hình 3.17: Ứớc lượng nội suy tuyến tính giá trị kênh truyền pilot 3.2.7 Khối giải mã SDM (bộ SDM Decoder) Sau tín hiệu nhận đầu thu kết hợp liệu nhiễu kênh truyền công thức (2.2) Kênh truyền sau ước lượng khối ước lượng kênh tính tốn để xác định ma trận trọng số WT theo công thức (2.25) sử dụng phương pháp Zero-Forcing, theo công thức (2.29) sử dụng phường pháp MMSE Về việc thiết kế Matlab đơn giản thự viện hỗ trợ hoàn toàn phép tốn (cộng, trừ, nhân, chia…), mơ hình thiết kế khơng khác so với cơng thức (2.22) Tuy nhiên thiết kế ngôn ngữ phần cứng gặp số vấn đề, đề tài đề cập sâu thiết kế chương 3.3 Mơ hình kênh truyền 3.3.1 Nhiễu AWGN 3.3.1.1 Hiện tượng đa đường (a) (b) Hình 3.18: Chi tiết khối tạo kênh truyền (khối H) 45 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Đề tài tạo giá trị nhiễu ngẫu nhiên sử dụng kết hợp tạo nhiễu phân bố Gaussian với Variance 0.5 nhằm tạo giá trị nhiễu Rayleigh điều kiện đường bao tổng hai tín hiệu nhiễu Gauss trực giao: Kênh truyền đường thứ (path 1) bao gồm giá trị phức cho an-ten Giá trị kênh truyền (H11, H12, H21, H22) tạo tạo nhiễu phân bố Gaussian Hình 3.19: Hàm phân bố Rayleigh 3.3.2 Mơ hình kênh truyền SUI [7] Mơ hình SUI mơ hình mở rộng nhóm Wireless AT&T Erceg, phát triển IEEE Nó sử dụng cho ba loại địa hình bản: loại A, B C Các loại địa hình cung cấp phương pháp đơn giản để đánh giá xác suy hao đường truyền kênh vô tuyến (RF channel) Khoảng cách: km Phân loại: Có hai hình thức để phân loại mơ hình SUI: Dựa vào dạng địa hình: Bảng 3.2: Phân bố mơ hình theo loại địa hình Loại địa hình C B A Loại mơ hình kênh truyền SUI1, SUI2 SUI3, SUI4 SUI6, SUI6 46 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Với dạng địa hình: Loại A - Đồi núi/có mật độ cối từ vừa đến rậm rạp Loại B - Đồi núi/mật độ cối thưa địa hình phẳng/có mật độ cối từ vừa đến rậm rạp Loại C - Địa hình phẳng/mật độ cối thưa Bảng 3.3 trình bày chi tiết SUI-1 mà đề tài sử dụng thông số kênh truyền mơ hệ thống MIMO-OFDM SDM Trong đó, mơ hình kênh truyền SUI mơ đa đường tap, delay độ trễ tap đến phía thu (us), Power cơng suất tap (dB), với mức độ phủ sóng 90% Rician K-factor có giá trị (dB) tap đầu (phải đổi sang giai tuyến tính), xét trường hợp an-ten có định hướng phân cực thẳng theo chiều dọc an-ten 30o, tần số Doppler số cao tương ứng với tap (Hz) Tuy nhiên giới hạn phạm vi nghiên cứu, đề tài mô ảnh hưởng đa đường bỏ qua ảnh hưởng khác Doppler Bảng 3.3: SUI-1 Channel Delay Power (omni ant.) 90% K-fact (omni) 75% K-fact (omni) Power (30o ant.) 90% K-fact (30 o) 75% K-fact (30 o) SUI-1 Channel Tap Tap 0.4 -15 20 0 -21 16 72 Tap 0.9 -20 0 -32 0 Units µs dB dB 3.3.3 Mơ hình kênh truyền TGn [8] Mơ hình TGn bao gồm mơ hình từ A đến F đại diện cho loại mơi trường nhà khác Trong đó, mơ hình từ A đến C đại diện cho mơi trường nhỏ nhà với độ trãi trễ từ đến 30ns, mơ hình từ D đến F đại diện cho môi trường rộng lớn khơng gian mở văn phịng với độ trãi trễ từ 50 đến 150ns 47 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Bảng 3.4 trình bày thông số kênh truyền theo chuẩn 802.11n TGn Trong so sánh khoảng cách địa lý mơ hình, điều kiện LOS/NLOS, độ trải trễ số tap đa đường mơ hình Bảng 3.4: Thơng số mơ hình kênh truyền TGn Mơ hình A B C D E F Khoảng cách giới hạn địa lý 5 10 20 30 Điều kiện K (dB) LOS/NLOS  0     LOS/NLOS LOS/NLOS LOS/NLOS LOS/NLOS LOS/NLOS LOS/NLOS RMS delay spread (ns) (NLOS) 15 30 50 100 150 Số tap 14 18 18 18 Giống nêu, đề tài giới hạn kênh truyền đa đường mơ hình B bỏ qua ảnh hưởng kênh truyền khác Kênh truyền mô hình B trình bày Hình 3.20 Hình 3.20: Mơ hình B kênh truyền TGn 3.3.4 Đánh giá kết hệ thống Đề tài đưa trường hợp đánh giá: Đánh giá 1: Khả ước lượng kênh truyền Đánh giá 2: Kiểm tra tỉ lệ lỗi hệ thống nhiễu AWGN 48 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Đánh giá 3: Kiểm tra tỉ lệ lỗi hệ thống kênh truyền Rayleigh Đánh giá 4: Khả hệ thống, tính tốc độ đạt (bit/giây) với các loại kênh truyền đa đường khác (SUI1, TGn-B) 3.3.4.1 Đánh giá khả ước lượng kênh truyền Đối với mơ hình SUI-1: Với tốc độ hệ thống 20Mbps: ước lượng kênh làm việc tốt biến đổi kênh truyền symbol khơng lớn Hình 3.21: Ước lượng kênh truyền SUI1 tốc độ truyền liệu 20 Mbps Với tốc độ hệ thống 70Mbps: biến đổi kênh truyền nhanh pilot, nên ước lượng khơng cịn xác, nhiên với tỉ lệ lỗi BER đạt 10 -3, kết chấp nhận truyền liệu Hình 3.22: Ước lượng kênh truyền SUI1 tốc độ truyền liệu 70 Mbps 49 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Đối với mơ hình TGn-B: Với tốc độ hệ thống 250Mbps, ước lượng làm việc hiệu kết ước lượng so với kênh truyền thực có sai số nhỏ Hình 3.23: Ước lượng kênh truyền TGn-B tốc độ truyền liệu 250 Mbps Với tốc độ hệ thống 400 Mbps: khả ước lượng bị giảm nhiều Hình 3.24 Hình 3.24: Ước lượng kênh truyền TGn-B tốc độ truyền liệu 400 Mbps 50 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Để đánh giá xác khả kỹ thuật ước lượng, đề tài đánh giá dự sai lệch dự liệu nhận với lý thuyết chòm QAM (MSE – Mean Square Error) biểu diễn Hình 3.25 Hình 3.26, giá trị MSE lớn tương đương với kết ước lượng không xác Đề tài sử dụng kỹ thuật điều chế số 16-QAM, độ sai lệch khơng vược 2⁄√10 /2 ≈ 0.3162 Hình 3.25: Đánh giá MSE hệ thống với kênh truyền SUI1 Hình 3.26: Đánh giá MSE hệ thống với kênh truyền TGn-B 51 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink 3.3.4.2 Đánh giá tỉ lệ lỗi hệ thống với nhiễu AWGN Trong trường hợp đánh giá này, đề tài sử dụng đường LOS (khơng có hiệu ứng đa đường), kênh truyền cố định (không sử dụng kênh truyền Rayleigh) Kết thể Hình 3.27 Hệ thống sử dụng kỹ thuật MMSE cho kết tốt kỹ thuật MMSE khoảng 0.15 dB trường hợp có khơng sử dụng mã hố kênh Hình 3.27: Tỉ lệ lỗi hệ thống với nhiễu AWGN 3.3.4.3 Đánh giá tỉ lệ lỗi hệ thống với ảnh hưởng nhiễu AWGN kết hợp kênh truyền Rayleigh Trong thử nghiệm này, đề tài sử dụng đường nhất, đồng nghĩa với việc bỏ qua ảnh hưởng đa đường mà xét đến ảnh hưởng kênh truyền Rayleigh AWGN, kết biểu diễn Hình 3.28 Nhìn vào kết quả, trường hợp khơng sử dụng Mã hố kênh, hệ thống sử dụng phương pháp MMSE (màu đỏ) cho kết tốt so với Zero-Forcing (màu xanh dương) đường cách khoảng 0.4dB Trong trường hợp có sử dụng Mã hoá kênh, hệ thống sử dụng phương pháp MMSE (màu xanh lá) cho kết tốt so với Zero-Forcing (màu vàng) khoảng dB 52 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Như vậy, dựa vào kết quả, ta làm sáng tỏ vấn đề, chứng minh phương pháp MMSE cho hiệu tốt so với Zero-Forcing Hai cho thấy khả hệ thống môi trường kênh truyền Raylegih kết hợp với nhiễu AWGN:  Đối với MMSE, lỗi chấp nhận (10-3) SNR=38dB (nếu không sử dụng mã hố kênh), SNR=29.5dB (nếu có sử dụng mã hố kênh)  Đối với Zero-Frocing, lỗi chấp nhận SNR=38.4dB (nếu khơng sử dụng mã hố kênh), SNR=31dB (nếu có sử dụng mã hố kênh) Hình 3.28: Tỉ lệ lỗi hệ thống kênh truyền Rayleigh nhiễu AWGN 3.3.4.4 Đánh giá khả hệ thống tượng đa đường Đối với mơ hình SUI-1: Tốc độ liệu truyền cho phép với lỗi chấp nhận (10-3) nằm khoảng 35 Mbps không sử dụng mã hoá kênh, nằm khoảng 70 Mbps sử dụng mã hoá kênh Nếu sử dụng mã hố kênh, tốc độ khoảng 20 Mbps khơng cịn lỗi, đồng nghĩa với việc ước lượng có khả xác định gần xác kênh truyền 53 Chương 3: Mô hệ thống MIMO-OFDM SDM 2x2 Matlab Simulink Hình 3.29: Khả hệ thống mơ hình kênh truyền SUI1 Đối với mơ hình TGn: Tốc độ liệu truyền cho phép với lỗi chấp nhận (10-3) nằm khoảng 200 Mbps khơng sử dụng mã hố kênh, nằm khoảng 400 Mbps sử dụng mã hoá kênh Nếu sử dụng mã hố kênh, tốc độ khoảng 250 Mbps khơng cịn lỗi Hình 3.30: Khả hệ thống mơ hình kênh truyền TGn 54