Công nghệ mimo ofdm trong lte

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài : CƠNG NGHỆ MIMO-OFDM TRONG LTE SVTH : ĐÀO XUÂN TRƯỜNG TP.HCM,THÁNG 9-2011 Mục lục GVHD : ThS Trần Văn Thọ MỤC LỤC Lời nói đầu i Danh sách bảng vi Danh sách hình vii Thuật ngữ viết tắt x Chương 1: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LTE 1.1 Tổng quan lộ trình phát triển hệ thống thơng tin di động 1.1.1 Thế hệ 1G 1.1.2 Thế hệ 2G 1.1.3 Thế hệ 3G 1.1.4 Thế hệ 4G 1.2 Giới thiệu công nghệ LTE - 4G Chương : KIẾN TRÚC MẠNG LTE 2.1 Kiến trúc mạng LTE 2.1.1 Tổng quan cấu hình kiến trúc hệ thống 2.1.2 Thiết bị người dùng ( UE) 10 2.1.3 E-UTRAN NodeB (eNodeB) 10 2.1.4 Thực thể quản lý tính di động (MME) 11 2.1.5 Cổng phục vụ ( S-GW) .13 2.1.6 Cổng mạng liệu gói( P-GW) .15 2.1.7 Chức sách tính cước tài nguyên ( PCRF) 17 2.1.8 Máy chủ thuê bao thường trú (HSS) 17 2.2 Các giao diện giao thức cấu hình hệ thống .18 2.3 QoS kiến trúc dịch vụ mang chuyển 21 2.4.Giao thức trạng thái chuyển tiếp trạng thái 22 2.5 Hỗ trợ tính liên tục 23 SVTH : Đào Xuân Trường ii MSSV : 0751040069 Mục lục GVHD : ThS Trần Văn Thọ Chương 3: CÔNG NGHỆ OFDM 26 3.1 Nguyên lý OFDM 26 3.1.1 Tính trực giao OFDM 26 3.1.1.1 Biểu diễn tốn học tín hiệu OFDM 27 3.1.1.2 Trực giao miền tần số 28 3.1.1.3 Sử dụng IDFT DFT OFDM 29 3.1.2 Bộ phát thu OFDM 29 3.1.2.1 Biến đổi nối tiếp sang song song 31 3.1.2.2 Biến đổi miền tần số thành miền thời gian 31 3.1.2.3 Điều chế RF .31 3.1.2.4 Tạo tín hiệu OFDM thực so với phức 32 3.1.2.5 Điều chế sóng mang 33 3.1.2.6 Khoảng bảo vệ 34 3.1.3 Nguyên lý điều chế liệu qua sóng mang (Mapping Data) .35 3.1.3.1 Giới hạn điều chế hệ thống 36 3.1.3.2 Điều chế liên kết (Coherent Modulation) 37 3.1.3.3 Điều chế vi sai 37 3.1.3.4 Điều chế thích nghi ( Adaptive Modulation)  .38 3.1.4 Mã hoá kênh truyền 40 3.1.5 PAPR .40 3.2 Đồng ước lượng kênh hệ thống OFDM .42 3.2.1 Đồng hệ thống OFDM .43 3.2.1.1 Đồng định thời ký tự .43 3.2.1.2 Đồng clock lấy mẫu .44 3.2.1.3 Đồng offset tần số sóng mang .44 3.2.2 Ước lượng kênh truyền 45 3.2.2.1 Mô tả hệ thống 46 3.2.2.2 Ước lượng kênh dựa vào xếp Pilot dạng khối 48 3.2.2.3 Ước lượng kênh dựa vào xếp Pilot dạng lược 49 3.3 Kết luận 51 3.3.1 Ưu điểm 51 3.3.2 Khuyết điểm .51 SVTH : Đào Xuân Trường iii MSSV : 0751040069 Mục lục GVHD : ThS Trần Văn Thọ Chương 4: HỆ THỐNG MIMO .53 4.1 Tổng quan kĩ thuật đa anten- MIMO 53 4.1.1 Mơ hình hệ thống MIMO 54 4.2.2 Các độ lợi hệ thống MIMO .56 4.2.3 Dung lượng hệ thống MIMO 57 4.2 Mã hóa khơng gian thời gian STC 59 4.2.1 Mã hóa khơng gian thời-gian khối STBC 60 4.2.2 Mã hóa khơng gian-thời gian lới STTC 62 4.2.3 Mã hóa khơng gian-thời gian lớp BLAST 64 Chương : MƠ HÌNH HỆ THỐNG MIMO-OFDM 66 5.1 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM 66 5.1.1 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM Alamouti 68 5.1.2 Mô hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST 69 5.1.3 Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình PARR .75 5.2 Kết luận 75 Chương : TRUY CẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE .76 6.1 Các chế độ truy cập vô tuyến 76 6.2 Băng tần truyền dẫn .77 6.3 Kĩ thuật đa truy cập cho đường xuống LTE OFDMA 77 6.3.1 OFDMA 77 6.3.2 Các tham số OFDMA .78 6.3.3 Truyền dẫn liệu hướng xuống .80 6.4 Kĩ thuật đa truy cập cho đường lên LTE SC-FDMA 82 6.4.1 SC-FDMA 82 6.4.2 Các tham số SC-FDMA 83 6.4.3 Truyền dẫn liệu hướng lên 85 6.5 So sánh OFDMA SC-FDMA 86 6.6 Các chế độ đa anten LTE .88 6.6.1 Chế độ truyền dẫn đa ăng ten đường xuống LTE 88 6.6.2 Chế độ đa ăng ten hướng lên LTE .89 SVTH : Đào Xuân Trường iv MSSV : 0751040069 Mục lục GVHD : ThS Trần Văn Thọ Chương : MÔ PHỎNG 91 7.1 Cơ sở lý thuyết .91 7.1.1 Nguyên lý mô hệ thống OFDM .91 7.1.1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống thu phát 91 7.1.1.2 Lưu đồ giải thuật 92 7.1.2 Nguyên lý mô dung lượng BER hệ thống MIMOAlamouti 96 7.2 Kết mô 96 7.2.1 Giao diện mô 96 7.2.2 Mô hệ thống thu-phát OFDM 97 7.2.2.1 Truyền file văn 97 7.2.2.2 Truyền file âm 102 7.2.2.3 Truyền file hình ảnh 104 7.2.2.4 Kết mô BER theo SNR 106 7.2.3 Mô dung lượng MIMO 107 7.2.4 Mô BER hệ thống MIMO-Alamouti 109 7.2.4.1 Thay đổi số anten thu .110 7.2.4.2 Thay đổi số phương pháp điều chế 111 7.2 Nhận xét chung 111 Chương : HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .112 Tài Liệu Tham Khảo 113 SVTH : Đào Xuân Trường v MSSV : 0751040069 Chương 1: Giới Thiệu Công Nghệ LTE GVHD : ThS.Trần văn Thọ Chương : GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LTE 1.1 TỔNG QUAN VỀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG Hình 1.1 giới thiệu lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động từ 1G đến 4G với cơng nghệ khác Hình 1.1 Tiến trình phát triển thông tin di động 1.1.1 Thế hệ 1G : Sự khởi đầu giản đơn (nghe & gọi) 1G chữ viết tắt công nghệ điện thoại không dây hệ (1st Generation) Các điện thoại di động chuẩn analog, sử dụng công nghệ 1G với tín hiệu sóng analog, giới thiệu thị trường vào năm 1980 Một công nghệ 1G phổ biến NMT (Nordic Mobile Telephone) sử dụng nước Bắc Âu, Tây Âu Nga Cũng có số cơng nghệ khác AMPS (Advanced Mobile Phone Sytem – hệ thống điện thoại di động tiên tiến) sử dụng Mỹ Úc TACS (Total Access Communication Sytem – hệ thống giao tiếp truy cập tổng hợp) sử dụng Anh, C-45 Tây Đức, Bồ Đào Nha Nam Phi, Radiocom 2000 Pháp; RTMI Italia SVTH : Đào Xuân Trường MSSV : 0751040069 Chương 1: Giới Thiệu Công Nghệ LTE GVHD : ThS.Trần văn Thọ 1.1.2 Thế hệ 2G : Công nghệ GSM (nghe gọi, nhắn tin ) Thế hệ thứ hai 2G mạng di động thức mắt chuẩn GSM Hà Lan, công ty Radiolinja (Nay phận Elisa) triển khai vào năm 1991 So với 1G, ba lợi ích chủ yếu mạng 2G : - Những gọi di động mã hóa kĩ thuật số - Cho phép tăng hiệu kết nối thiết bị - Bắt đầu có khả thực dịch vụ số liệu điện thoại di động – khởi đầu tin nhắn SMS Những công nghệ 2G chia làm hai dòng chuẩn : TDMA (Time -Divison Mutiple Access : Đa truy cập phân chia theo thời gian) CDMA ( Code Divison Multple Access : Đa truy cập phân chia theo mã), tùy thuộc vào hình thức ghép kênh sử dụng Các chuẩn cơng nghệ chủ yếu 2G bao gồm: GSM (thuộc TDMA) có nguồn gốc từ châu Âu, sử dụng tất quốc gia lục địa Ngày nay, cơng nghệ GSM cịn sử dụng với 80% điện thoại di động giới IS-95 gọi aka-cdmaOne (thuộc CDMA, thường gọi ngắn gọn CDMA Mỹ) sử dụng chủ yếu châu Mỹ số vùng châu Á Hiện tại, nước Mexico, Ấn Độ, Úc Hàn Quốc có nhiều nhà cung cấp mạng CDMA chuyển sang cung cấp mạng GSM PDC (thuộc TDMA) mạng tư nhân, Nextel sử dụng Mỹ, Telus Mobility triển khai Canada IS-136 aka D-AMPS (thuộc TDMA thường gọi tắt TDMA Mỹ) mạng lớn thị trường Mỹ chuyển sang GSM Thuận lợi khó khăn 2G : Ở cơng nghệ 2G tín hiệu kĩ thuật số sử dụng để trao đổi điện thoại tháp phát sóng, làm tăng hiệu phương diện : - Thứ nhất, liệu số giọng nói nén ghép kênh hiệu so với mã hóa Analog nhờ sử dụng nhiều hình thức mã hóa, cho phép nhiều gọi mã hóa dải băng tần - Thứ hai, hệ thống kĩ thuật số thiết kế giảm bớt lượng sóng radio phát từ điện thoại Nhờ vậy, thiết kế điện thoại 2G nhỏ gọn hơn; đồng thời giảm chi phí đầu tư tháp phát sóng Hơn nữa, mạng 2G trở nên phổ biến công nghệ triển khai số dịch vụ liệu Email SMS Đồng thời, mức độ bảo mật cá nhân cao so với 1G Tuy nhiên, hệ thống mạng 2G có nhược điểm, ví dụ, nơi dân cư thưa thớt, sóng kĩ thuật số yếu khơng tới tháp phát sóng Tại địa điểm vậy, chất lượng truyền sóng chất lượng gọi bị giảm đáng kể SVTH : Đào Xuân Trường MSSV : 0751040069 Chương 1: Giới Thiệu Công Nghệ LTE GVHD : ThS.Trần văn Thọ 2,5G : Bước đệm 2,5G bước đệm 2G với 3G công nghệ điện thoại không dây Khái niệm 2,5G dùng để miêu tả hệ thống di động 2G có trang bị hệ thống chuyển mạch gói, bên cạnh hệ thống chuyển mạch kênh truyền thống Trong khái niệm 2G 3G thức định nghĩa khái niệm 2,5G lại không Khái niệm dùng cho mục đích tiếp thị 2,5G cung cấp số lợi ích mạng 3G (ví dụ chuyển mạch gói), dùng sở hạ tầng tồn 2G mạng GSM CDMA GPAS công nghệ nhà cung cấp dịch vụ viễn thông GSM sử dụng Và giao thức, EDGE cho GSM, CDMA 2000 1x-RTT cho CDMA, đạt chất lượng dịch vụ 3G (vì dùng tốc độ truyền liệu 144Kb/s), xem dịch vụ 2,5G chậm vài lần so với dịch vụ 3G thật 1.1.3 Thế hệ 3G : Công nghệ đương đại (nghe gọi, nhắn tin, video call, mobile TV hoạt động đòi hỏi đường truyền cao) Vào năm 1992, ITU công bố chuẩn IMT-2000 (International Mobil Telecommunication -2000) cho hệ thống 3G với ưu điểm mong đợi đem lại hệ thống 3G là: - Cung cấp dịch vụ thoại chất lượng cao - Các dịch vụ tin nhắn (e-mail, fax, SMS, chat, ) - Các dịch vụ đa phương tiện (xem phim, xem truyền hình, nghe nhạc, ) - Truy nhập Internet (duyệt Web, tải tài liệu, ) - Sử dụng chung công nghệ thống nhất, đảm bảo tương thích tồn cầu hệ thống Để thoả mãn dịch vụ đa phương tiện đảm bảo khả truy cập Internet băng thông rộng, IMT-2000 hứa hẹn cung cấp băng thông 2Mbps, thực tế triển khai với băng thông việc chuyển giao khó, có người sử dụng không di động đáp ứng băng thơng kết nối này, cịn băng thông 384 Kbps, di chuyển ô tô 144Kbps Các hệ thống 3G điển hình là: UMTS (W-CDMA ) : UMTS (Universal Mobile Telephone System), dựa công nghệ W-CDMA, giải pháp ưa chuộng cho nước triển khai hệ thống GSM muốn chuyển lên 3G UMTS hỗ trợ Liên Minh Châu Âu quản lý 3GPP tổ chức chịu trách nhiệm cho công nghệ GSM, GPRS UMTS hoạt động băng thông 5MHz, cho phép gọi chuyển giao cách hoàn hảo hệ thống UMTS GSM có CDMA2000 : Một chuẩn 3G quan trọng khác CDMA2000, chuẩn tiếp nối hệ thống sử dụng công nghệ CDMA hệ CDMA2000 quản lý 3GPP2, tổ chức độc lập tách rời khỏi 3GPP UMTS CDMA2000 có tốc độ truyền liệu từ 144Kbps đến Mbps TD-SCDMA : Chuẩn biết đến TD-SCDMA phát triển Trung Quốc cơng ty Datang Siemens Hiện có nhiều chuẩn công nghệ SVTH : Đào Xuân Trường MSSV : 0751040069 Chương 1: Giới Thiệu Công Nghệ LTE GVHD : ThS.Trần văn Thọ cho 2G nên có nhiều chuẩn công nghệ 3G theo, nhiên thực tế có tiêu chuẩn quan trọng có sản phẩm thương mại có khả triển khai rộng rãi toàn giới WCDMA (FDD) CDMA 2000 3,5G công nghệ HSDPA : Cũng 2,5G, công nghệ 3,5G ứng dụng nâng cấp dựa cơng nghệ có 3G Một đại diện tiêu biểu 3,5G HSDPA (High Speed Downlink Package Access) – công nghệ truy nhập gói đường truyền xuống tốc độ cao) Đây giải pháp mang tính đột phá mặt cơng nghệ, phát triển sở hệ thống 3G W-CDMA HSDPA bước tiến nhằm nâng cao tốc độ khả mạng di động tế bào hệ thứ UMTS HSDPA thiết kế cho ứng dụng dịch vụ liệu như: dịch vụ (tải file, phân phối email), dịch vụ tương tác (duyệt web, truy cập server, tìm phục hồi sở liệu), dịch vụ Streaming 1.1.4 Thế hệ 4G: công nghệ đa phương tiện di động tương lai (to be continues ) Việc đời thiết bị di động ngày tân tiến nhiều tiện ích phong phú iPhone, BlackBerry hay modem 3G kết nối internet kiến nhu cầu sử dụng dịch vụ liệu di động ngày tăng cao chưa có Các dịch vụ điện thoại thấy hình, xem ti vi trực tuyến, chơi game, xem tin tức v.v… lúc phổ biến với người dùng smartphones Theo dự đoán Cisco Systems, trao đổi liệu mạng di động từ giai đoạn 2008-2013 tăng 66 lần, gấp đôi sau năm Với lượng thuê bao khổng lồ toàn giới, xu hướng giá thiết bị smartphone ngày giảm, giá cước liệu lúc hạ, tiện ích di động ngày nhiều thiết thực, việc người dùng sử dụng dich vụ liệu tăng cao điều hiển nhiên xảy Đi liền với nhu cầu đỏi hỏi tốc độ chất lượng dịch vụ di động Nhiều tiện ích yêu cầu đường truyền phải nhanh tức thời, nên công nghệ viễn thông không phát triển, tức hạ tầng mạng khơng cải thiện khơng đáp ứng hay kìm hãm phát triển tiện ích dịch vụ liên quan Các nghiên cứu 4G đời công nghệ LTE-Advanced đáp ứng tất yêu cầu khách hàng nhằm đem lại cải thiện không ngừng cho đời sống người SVTH : Đào Xuân Trường MSSV : 0751040069 Chương 1: Giới Thiệu Công Nghệ LTE GVHD : ThS.Trần văn Thọ 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE - 4G LTE hệ thứ tư chuẩn UMTS 3GPP phát triển UMTS hệ thứ ba dựa WCDMA triển khai toàn giới Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống tương lai, tháng 11/2004 3GPP bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE) 3GPP đặt yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho bit thơng tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt băng tần có băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với giao tiếp mở giảm đáng kể lượng tiêu thụ thiết bị đầu cuối Giao diện khơng gian thuộc tính liên quan hệ thơng LTE tóm tắt bảng 1.1 Băng tần 1.25-20Mhz Song công FDD , TDD , bán song công FDD Di động 350km/h Đa truy nhập Đường xuống OFDMA Đường lên SC-FDMA MIMO Đường xuống * ; * ; *4 Đường lên Tốc độ liệu đỉnh 20MHz 1*2;1*4 Đường xuống : 173 326 Mb/s tương ứng với cấu hình MIMO * * Đường lên : 86Mb/s với cấu hình * anten Điều chế QPSK ; 16 QAM 64 QAM Mã hóa kênh Mã tubo Các cơng nghệ khác Lập biểu xác kênh; liên kết thích ứng ; điều khiển công suất ; ICIC ARQ hỗn hợp Bảng 1 Các đặc điểm cơng nghệ LTE Mục tiêu LTE cung cấp dịch vụ liệu tốc độ cao , độ trễ thấp , gói liệu tối ưu , cơng nghệ vơ tuyến hỗ trợ băng thông cách linh hoạt triển khai Đồng thời kiến trúc mạng thiết kế với mục tiêu hỗ trợ lưu lượng chuyển mạch gói với tính di động linh hoạt , chất lượng dịch vụ , thời gian trễ tối thiểu Tăng tốc độ truyền liệu : Trong điều kiện lý tưởng hệ thống hỗ trợ tốc độ liệu đường xuống đỉnh lên tới 326Mb/s với cấu hình 4*4 MIMO ( multiple input multiple output ) vòng 20MHZ băng thông MIMO cho đường lên không sử dụng phiên chuẩn LTE Tốc độ liệu đỉnh đường lên tới 86Mb/s 20MHZ băng thơng Ngồi viêc cải thiện tốc độ liệu đỉnh hệ thống LTE cung cấp hiệu suất phổ cao từ đến lần hệ thống HSPA phiên SVTH : Đào Xuân Trường MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ - Pushbutton Close : click, hiển thị thơng báo : Pushbutton simulation : click, chương trình thực mơ hệ thống OFDM Các kết hiển thị bên phần Results gồm : - Tổng số bit phát, bit lỗi - Nếu truyền file văn : hiển thị pushbutton Open để liên kết tới tín hiệu phát thu - Nếu truyền file âm : hiển thị dạng sóng âm phát thu, pushbutton Play để nghe âm tín hiệu phát thu - Nếu truyền file hình ảnh : hiển thị hình ảnh gốc hình ảnh thu sau truyền qua hệ thống OFDM 7.2.2.1 Truyền file văn  Trường hợp : Kênh truyền lý tưởng (khơng có nhiễu AWGN multipath) SVTH : Đào Xuân Trường 99 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ  Trường hợp : Kênh truyền có nhiễu, multipath, khơng ước lượng  Trường hợp : Kênh truyền có nhiễu, multipath, ước lượng dạng khối (giải thuật LS) SVTH : Đào Xuân Trường 100 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ  Trường hợp : Kênh truyền có nhiễu, multipath, ước lượng dạng lược (nội suy Lowpass) Nhận xét : Trường hợp : tín hiệu truyền kênh truyền lý tưởng, không bị nhiễu AWGN, multipath Doppler Do đó, tín hiệu thu giống với tín hiệu phát Trường hợp : kênh truyền có nhiễu AWGN, multipath bên thu không ước lượng : Do bị ảnh hưởng nhiễu AWGN, multipath, dịch Doppler, bên thu khơng ước lượng nên tín hiệu nhận bị sai nhiều (tổng bit phát : 352, số bit lỗi : 155), Trường hợp : tương tự trường hợp Tuy nhiên, bên thu sử dụng giải thuật LS ước lượng dạng khối để ước lượng kênh truyền Khi sử dụng ước lượng kênh truyền, tỷ lệ lỗi bit giảm (trong trường hợp số bit lỗi 0) Trường hợp : tương tự trường hợp 3, bên thu sử dụng phương pháp nội suy Lowpass ước lượng dạng lược để ước lượng kênh truyền.Số bits lỗi 6/352 bits SVTH : Đào Xuân Trường 101 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ 7.2.2.2 Truyền file âm  Trường hợp : Kênh truyền lý tưởng (khơng có nhiễu AWGN multipath)  Trường hợp : kênh truyền có nhiễu, multipath, khơng ước lượng SVTH : Đào Xuân Trường 102 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ  Trường hợp : Kênh truyền có nhiễu, multipath, ước lượng dạng lược (nội suy Lowpass) Nhận xét : Trường hợp 1, : tương tự với tín hiệu văn Trường hợp 3,4 : có tượng bit lỗi (do số bit truyền nhiều file văn bản, nên kết đánh giá xác hơn) SVTH : Đào Xuân Trường 103 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ 7.2.2.3 Truyền file hình ảnh  Trường hợp : Kênh truyền lý tưởng (khơng có nhiễu AWGN multipath) Trường hợp : Kênh truyền có nhiễu, multipath, không ước lượng SVTH : Đào Xuân Trường 104 MSSV : 0751040069 Chương : Mơ Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ  Trường hợp : Kênh truyền có nhiễu, multipath, ước lượng dạng khối (giải thuật LS) :  Trường hợp : Kênh truyền có nhiễu, multipath, ước lượng dạng lược (nội suy Lowpass) SVTH : Đào Xuân Trường 105 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ Nhận xét : Trường hợp : tương tự truyền file văn Trường hợp : kênh truyền có nhiễu AWGN, multipath, v = (km/h) bên thu không ước lượng : không ước lượng nên tín hiệu thu bị lỗi nhiều (Số bit phát : 872376, số bit lỗi : 401917) Trường hợp : thông số tương tự trường hợp Tuy nhiên, bên thu sử dụng giải thuật LS ước lượng dạng khối để ước lượng kênh truyền Số bit lỗi giảm đáng kể so với trường hợp (số bit lỗi : 6060) Trường hợp : tương tự trường hợp 3, bên thu sử dụng phương pháp nội suy Lowpass ước lượng dạng lược để ước lượng kênh truyền Số bit lỗi : 8264 Như vậy, kỹ thuật nội suy LS ước lượng dạng lược có kết tốt giải thuật lowpass 7.2.2.4 Kết mô BER theo SNR  Ảnh hưởng khoảng bảo vệ : Thông số mô : - Băng thông : B = 20 MHz - Tần số sóng mang : fc = GHz - Số điểm FFT : NFFT = 64 - Số sóng mang : numcarr = 52 - Vận tốc mobile: v = (km/h) - Môi trường : Indoor (kênh truyền B) - Khoảng bảo vệ : G = 16 - Giải thuật ước lượng : LS(dạng khối) SVTH : Đào Xuân Trường 106 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ Nhận xét : Ứng với nguyên lý điều chế QAM, M-ary lớn xác suất lỗi tín hiệu thu cao, điều khơng gian góc pha điểm IQ nhỏ M tăng Do đó, ứng dụng nguyên lý điều chế có M-ary lớn địi hỏi SNR phải cao để có tỷ số BER chấp nhận  Ảnh hưởng số sóng mang mang liệu Thông số mô : - Băng thông : B = 20 MHz - Tần số sóng mang : fc = GHz - Số điểm FFT : NFFT = 64 - Điều chế : 16-QAM - Vận tốc mobile: v = (km/h) - Môi trường : Indoor (kênh truyền B) - Khoảng bảo vệ : G = 16 - Giải thuật ước lượng : LS(dạng khối) Nhận xét : Số sóng mang mang liệu lớn tỷ lệ lỗi bit tăng, điều phù hợp với lý thuyết Tuy nhiên, sử dụng số sóng mang so với số điểm FFT giảm hiệu suất truyền SVTH : Đào Xuân Trường 107 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ 7.2.3 Mô dung lượng MIMO Nhận xét : Quan sát đồ thị ta thấy dung lượng hệ thống tăng ta tăng số anten phát anten thu hệ thống Đó ưu điểm hệ thống MIMO dùng kỹ thuật phân tập phát thu để tận dụng kênh truyền tán xạ đa đường làm tăng dung lượng hệ thống SVTH : Đào Xuân Trường 108 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ 7.2.4 Mơ BER hệ thống MIMO-Alamouti  Giải thích hoạt động : - Symbols : số kí tự truyển,ta nhập vào,mặc định 30000 symbols - MQAM : Phương pháp điều chế QAM,có thể nhập vào :4,16,64,mặc định QAM =4 - BER : Trục hoành BER với tỉ lệ nhập vào mặc định : 0:5:30 - Number Tx : Số anten phát mơ hình Alamouti nen Tx ln - Number Rx : Số anten thu thay đổi : 2,3,4… - Simulation – Rx : Mô BER hệ thống Alamouti với thay đổi số anten thu (Rx) - Simulation – Rx : Mô BER hệ thống Alamouti với thay đổi phương pháp điều chế QAM - Back : Quay Menu SVTH : Đào Xuân Trường 109 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ 7.2.4.1 Thay đổi số anten thu Nhận xét : Quan sát đồ thị ta thấy,BER hệ thống MIMO-Alamouti tốt dần tăng số anten thu lên.Đây ưu điểm hệ thống MIMO nói chung MIMO-Alamouti nói riêng,điểu phù hợp với lý thuyết ta tìm hiểu MIMO SVTH : Đào Xuân Trường 110 MSSV : 0751040069 Chương : Mô Phỏng GVHD : ThS.Trần Văn Thọ 7.2.4.2 Thay đổi số phương pháp điều chế Nhận xét : Quan sát đồ thị ta thấy,khi điều chế phương pháp QAM tăng lên BER lên Do đó, ứng dụng nguyên lý điều chế có MQAM lớn địi hỏi SNR phải cao để có tỷ số BER chấp nhận 7.3 NHẬN XÉT CHUNG Qua lý thuyết mơ ta hiểu nguyên lý thu phát OFDM kết cho thấy bên thu sử dụng ước lượng kênh truyền thu kết tốt nhiều so với khơng sử dụng ước lượng Do đó, việc ước lượng kênh để bù cho suy hao nhiễu, Doppler, fading gây kênh truyền làm suy hao biên độ trực giao sóng mang quan trọng, ước lượng kênh tốt giúp cải thiện chất lượng hệ thống Việc ước lượng kênh truyền cho kết tương đối tốt (như mô phỏng), hệ thống thực tế cịn sử dụng phương pháp mã hóa kênh; phân tập tín hiệu (inter-leaving) giúp cải thiện tỷ lệ lỗi bit tốt Ta thấy ưu điểm hệ thống MIMO cải thiện đáng kể dung lượng chất lượng kênh truyền SVTH : Đào Xuân Trường 111 MSSV : 0751040069 Chương : Hướng Phát Triển Của Đề Tài GVHD : ThS.Trần Văn Thọ Chương : HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 8.1 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM 8.1.1 Ưu điểm Luận văn trình bày tổng quan tiến trình phát triển hệ thống thông tin di động yêu cầu thiết đời mạng 4G tương lai gần,với lợi công nghệ,LTE công nghệ dẫn đầu mục tiêu xây dựng hệ thống di động 4G.Luận vãn trình bày chi tiết mục tiêu thiết kế mạng LTE cấu trúc hệ thống giúp ta khái qt chung LTE cơng nghệ coi tiền 4G Trong hệ thống LTE có hai cơng nghệ MIMO OFDM,cũng luận văn trình bày đầy đủ Phần mơ luận văn thực hai vấn đề : Thứ nhất, mô hệ thống thu phát OFDM với file phát văn bản,âm hình ảnh mơ phương pháp ước lượng dựa xếp pilot kênh truyền multipath Rayleigh fading đưa nhận xét Thứ hai, mô dung lượng hệ thống MIMO BER hệ thống MIMO-Alamouti,từ rút ưu điểm mà MIMO mang lại giải thích cong nghệ MIMO lại ứng dụng công nghệ yêu cầu tốc độ cao 8.1.2 Nhược điểm Nội dung trình bày số phần cịn khái qt chưa rõ ràng Phần mô chưa mô kết hợp MIMO OFDM 8.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Khắc phục số nhược điểm nêu phần nhược điểm Đây đề tài rộng nghiên cứu nhiều Đề tài phân tích tổng quan chất kỹ thuẫt OFDM, hệ thống MIMO, hệ thống MIMOOFDM LTE dựa phân tích ta phát triển theo hướng sau: Nghiên cứu kỹ thuật ước lượng kênh truyền hệ thống MIMO-OFDM Nghiên cứu phương pháp giảm PAPR cho hệ thống MIMO-OFDM Nghiên cứu thay đổi phép biến đổi FFT điều chế OFDM phép biến đổi Wavelet nhằm cải thiện nhạy cảm hệ thống dịch tần đồng gây giảm độ dài tối thiểu chuổi bảo vệ Ngồi phát triển tiếp đề tài lên cao nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng cong nghệ LTE-Advance SVTH : Đào Xuân Trường 112 MSSV : 0751040069 Tài Liệu Tham Khảo GVHD : ThS.Trần Văn Thọ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1.] Shinsuke Hara, Ramjee Prasad, Multicarrier Techniques for 4G Mobile Communications [2.] Gordon L Stuber, John R Barry Steven W Mclaughlin, Ye Li, Mary Ann Ingram, Thomas G Pratt, Broadband MIMO-OFDM Wireless Communications [3.] Ta-Sung Lee ,MIMO Techniques for Wireless Communications,Department of Communication Engineering, National Chiao Tung University [4.] Enrique Ulffe Whu, Stanford University ,MIMO-OFDM Systems for High Data Rate Wireless Networks [5.] Siavash M Alamouti, A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications, IEEE Journal On Select Area In Communications [6.] Nguyễn Thái Hùng-Tô Văn lý, Ước lượng kênh truyền hệ thống OFDM Luận văn tốt nghiệp khóa 2006, Đại Học Bách Khoa Tp.HCM [7.] Ngơ Quốc Chính-Bùi Văn Lý, Cải thiện chất lượng dịch vụ tronmg hệ thống thông tin di động không dây dùng kỹ thuật MIMO-OFDM, Luận văn tốt nghiệp khóa 2008, Đại Học Bách Khoa Tp.HCM [8.] Phan Thái Hằng, Hệ thống thông tin di động thứ theo công nghệ LTE LTE phát triển, Luận văn tốt nghiệp khóa 2011, Đại Hoc Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM [9.] Phạm Hồng Liên,Đặng Ngọc Khoa,Tràn Thanh Phương,MATLAP ứng dụng viễn thông,NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM-2006 [10.] Trang web : - http://www.ebook.edu.vn - http://tailieu.vn - http://www.mathworks.com/index.html - http://www.dientuvienthong.net SVTH : Đào Xuân Trường 113 MSSV : 0751040069