TÌM HIỂU BỘ ĐIỀU KHIỂN PID Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Anh Quang Sinh viên thực hiện Trần Thị Tiếp 20182821 Thiều Thị Mỹ Lệ 20182633 Phạm Duy Tùng 20182876 Nguyễn Văn Lợi 20182646 08052023 Nghiên cứ. Đơn sóng mang Nhược điểm: Ảnh hưởng của nhiễu ISI gây ra bởi hiệu ứng phân tập đa đường đối với tín hiệu thu là rất lớn. Ảnh hưởng của sự phụ thuộc của kênh theo tần số đối với chất lượng hệ thống là rất lớn. Bộ cân bằng kênh và lọc nhiễu ở máy thu phức tạp hơn nhiều so với điều chế đa sóng mang.
Nghiên cứu, mô công nghệ OFDM, OFDMA, MIMO MIMO-OFDM 5G Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Quang Sinh viên thực hiện: Trần Thị Tiếp 20182821 Thiều Thị Mỹ Lệ 20182633 Phạm Duy Tùng 20182876 Nguyễn Văn Lợi 20182646 08/05/2023 NỘI DUNG I OFDM II OFDMA III MIMO IV MIMO-OFDM 5G 08/05/2023 I OFDM 1.1 Từ điều chế đơn sóng mang tới điều chế OFDM a) Đơn sóng mang Dịng tín hiệu truyền tồn B, tần số lấy mẫu hệ thống độ rộng B mẫu tín hiệu có độ dài: 𝑇𝑆𝐶 = 𝐵 Hệ thống điều chế sóng mang 𝑓0 , B lớn, chu kì lấy mẫu 𝑇𝑆𝐶 nhỏ 08/05/2023 I OFDM 1.1 Từ điều chế đơn sóng mang tới điều chế OFDM a) Đơn sóng mang Nhược điểm: Ảnh hưởng nhiễu ISI gây hiệu ứng phân tập đa đường tín hiệu thu lớn Ảnh hưởng phụ thuộc kênh theo tần số chất lượng hệ thống lớn Bộ cân kênh lọc nhiễu máy thu phức tạp nhiều so với điều chế đa sóng mang 08/05/2023 I OFDM 1.1 Từ điều chế đơn sóng mang tới điều chế OFDM b) Đa sóng mang Cải thiện nhược điểm đơn sóng mang Tồn băng tần hệ thống chia làm nhiều băng tần với sóng mang phụ băng khác 08/05/2023 I OFDM 1.1 Từ điều chế đơn sóng mang tới điều chế OFDM c) OFDM dạng đặc biệt phép điều chế đa sóng mang thơng thường FDM với sóng mang phụ lựa chọn cho sóng mang phụ trực giao với sóng mang phụ cịn lại Các kênh chồng lấn lên nhau, hiệu sử dụng phổ tín hiệu toàn hệ thống tăng lên 08/05/2023 I OFDM 1.1 Từ điều chế đơn sóng mang tới điều chế OFDM c) OFDM S/P Zeros Insert Bộ biến đổi D/A A/D M-QAM IFFT P/S Guard Insertion 08/05/2023 I OFDM 1.1 Từ điều chế đơn sóng mang tới điều chế OFDM c) OFDM Pilot insert (chèn mẫu tin dẫn đường): để khôi phục kênh truyền đồng tín hiệu 𝐷𝑓 : khoảng cách tần số mẫu tin dẫn đường; 𝐷𝑡 : khoảng cách thời gian 1) Dạng lược 2) Dạng khối 3) Chèn phân tán 08/05/2023 I OFDM 1.1 Từ điều chế đơn sóng mang tới điều chế OFDM c) OFDM Quá trình giải mã tín hiệu ngược lại q trình mã hóa bên phát, nhiên cần đồng ước lượng kênh 08/05/2023 I OFDM 1.1 Từ điều chế đơn sóng mang tới điều chế OFDM c) OFDM Ưu điểm: Có thể loại bỏ hồn tồn nhiễu phân tập đa đường (ISI) Phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng Cấu trúc thu đơn giản 08/05/2023 10 III MIMO 3.5 Ưu nhược điểm hệ thống MIMO Nhược điểm: ✓ HT MIMO chứa nhiều anten dẫn đến: tăng độ phức tạp, thể tích, giá thành phần cứng so với SISO ✓ Vì điều kiện kênh phụ thuộc vào môi trường vô tuyến nên hệ thống MIMO có lợi ✓ Khi tồn đường truyền thẳng (LOS), cường độ trường LOS cao máy thu dẫn đến hiệu dung lượng hệ thống SISO tốt hơn, dung lượng hệ thống MIMO lại giảm Lý đóng góp mạnh LOS dẫn đến tương quan anten mạnh điều làm giảm ưu điểm sử dụng hệ thống MIMO 08/05/2023 32 IV MIMO-OFDM 4.1 Tổng quan kĩ thuật MIMO – OFDM MIMO - OFDM kết hợp hai kỹ thuật OFDM MIMO Kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát thu, chia dòng liệu ban đầu thành nhiều dòng liệu theo thuật tốn cho trước, dịng liệu thực ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, trước đưa đến anten tương ứng truyền Phía thu nhận dòng liệu từ nhiều anten sử dụng thuật tốn thích hợp để tổng hợp lại dòng liệu ban đầu 08/05/2023 33 IV MIMO-OFDM 4.1 Tổng quan kĩ thuật MIMO – OFDM Kĩ thuật MIMO-OFDM 08/05/2023 34 IV MIMO-OFDM 4.1 Tổng quan kĩ thuật MIMO – OFDM Kĩ thuật MIMO-OFDM Khối phát MIMO-OFDM: Một chuỗi tín hiệu đầu vào khối MIMO mã hố tách thành dãy tín hiệu riêng biệt Từng dãy tín hiệu đưa vào khối phát OFDM tương ứng để chuyển thành tín hiệu OFDM Sau đưa đến khối TX để chuyển thành tín hiệu cao tần truyền qua anten Khối thu MIMO-OFDM: Tín hiệu cao tần thu nhận anten khối thu Bộ RX chuyển tín hiệu cao tần thành tín hiệu tần số thấp Khối thu OFDM chuyển tín hiệu OFDM thành tín hiệu thơng thường Khối thu MIMO giải mã tổng hợp dãy tín hiệu sau khối thu OFDM thành chuỗi tín hiệu ban đầu 08/05/2023 35 IV MIMO-OFDM 4.1 Tổng quan kĩ thuật MIMO – OFDM Hiệu kỹ thuật MIMO – OFDM Đối với người dùng : ✓Chất lượng dịch vụ cao ✓Độ tin cậy đảm bảo ✓Nhiều dịch vụ tích hợp 08/05/2023 36 IV MIMO-OFDM 4.2 Mã hóa khơng gian-thời gian lớp BLAST Kênh truyền MIMO mơ hình kênh truyền H Giả sử, việc đồng symbol thu lý tưởng Ta kí hiệu vector symbol phát x = [𝑥1 , 𝑥2 , 𝑥3 ,…𝑥𝑁𝑇 ]𝑇 , vector symbol thu r = [𝑟1 , 𝑟2 , 𝑟3 ,…𝑟𝑁𝑇 ]𝑇 r = Hx + n với r biểu diển tín hiệu nhận từ 𝑁𝑅 anten x biểu diễn tín hiệu phát từ 𝑁𝑇 anten n vector nhiễu AWGN 08/05/2023 37 IV MIMO-OFDM 4.3 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Máy thu MIMO-OFDM VBLAST 08/05/2023 38 IV MIMO-OFDM 4.3 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Máy phát MIMO-OFDM VBLAST • Áp dụng nhằm tăng tối đa dung lượng kênh truyền • Các bước xử lý: ✓ Tín hiệu đầu vào đưa qua điều chế để điều chế M-psk M-QAM, sau qua MIMO coder ✓ Bộ MIMO coder trường hợp S/P chia luồng liệu lớn thành NT luồng liệu nhỏ(tương đương với NT anten phát, NT¬ luồng đưa vào NT phát OFDM ✓ Từng luồng liệu biến đổi nối tiếp sang song song chèn pilot để thành NC vector xk, với k = 1,2,…NC tương ứng với Nc sóng mang con, vector xk đưa qua biến đổi IFFT => Xk=ifft(xk) ✓ Sau vector xj chèn khoảng bảo vệ cho qua biến đổi D/A lọc nhằm tạo NT tín hiệu miền thời gian để phát NT anten 08/05/2023 39 IV MIMO-OFDM 4.3 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Máy thu MIMO-OFDM VBLAST 08/05/2023 40 IV MIMO-OFDM 4.3 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Máy thu MIMO-OFDM VBLAST Bước 1: Tại phía thu, tín hiệu nhận sau loại bỏ cao tần đưa đến thu OFDM Tại loại bỏ khoảng bảo vệ CP khỏi symbol OFDM, vector thu có dạng sau • Với hij ma trận kênh truyền từ anten phát thứ i tới anten thu thứ j nj vector nhiễu anten thu thứ j 08/05/2023 41 IV MIMO-OFDM 4.3 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Máy thu MIMO-OFDM VBLAST Bước 2: Sau tín hiệu đưa qua FFT, vector thu có biểu thức sau: Bước 3: Sau qua FFT tín hiệu đưa qua thu Vblast, giải mã vector thu sóng mang thứ k (Y(k)1 Y(k)2 Y(k)Nr ) để ước lượng vector phát ( ) thông qua giải thuật Zero-forcing hay MMSE 08/05/2023 42 IV MIMO-OFDM 4.3 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Bộ thu VBLAST 08/05/2023 43 IV MIMO-OFDM 4.3 Mô hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Bộ thu VBLAST Bộ thu VBLAST làm việc sau: B1 : Ban đầu hệ số kênh truyền H ước lượng thông qua ước lượng, biểu diễn dạng ma trận sau: B2 : Sau thu VBLAST tính trọng số ZF với MMSE 08/05/2023 44 IV MIMO-OFDM 3.3 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Bộ thu VBLAST Như trình bày chương trước nhân trọng số Wp với vector thu ta ước lượng giá trị luồng p sau: B3: thu VBLAST tiến hành tìm giá trị Wp bé cách so sánh hàng ma trận W sau: i: hàng ma trận W 08/05/2023 45 IV MIMO-OFDM 4.3 Mô hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST Bộ thu VBLAST B4: Khi có giá trị Wp nhận với vector nhận để ước lượng luồng liệu thứ k: Sử dụng chịm điều chế thơng qua giải thuật ML ta tìm x(k)p mong muốn Tiếp theo thu VBLAST loại bỏ xk khỏi vector thu: Và lặp lại cơng việc tìm hết liệu luồng 08/05/2023 46