Kỹ thuật OFDMA ứng dụng trong hệ thống vô tuyến băng rộng WIMAX

Với mục đích tìm hiểu kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA được ứng dụng trong hệ thống vô tuyến băng rộng WIMAX, đồ án được chia làm ba chương chính như sau: Các công nghệ đa truy nhập FDMA,TDMA,CDMA và SDMA. Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao ứng dụng trong WIMAX di động. Các đặc điểm của WIMAX di động.

Đồ án tốt nghiệp Đại học LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn TS Thái Văn Lan, người trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án. Em cũng muốn nói lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo, Ban Giám đốc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã tận tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ, anh, chị em cùng tất cả những người thân và bạn bè, những người đã giành cho em những gì tốt đẹp nhất trong suốt quá trình học tập để em có được đến hôm nay. Xin chân thành cảm ơn!. Hà Nội, ngày 2 tháng 12 năm 2010 Nguyễn Văn Cường GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi LỜI NÓI ĐẦU x CHƯƠNG I 1 CÁC CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN FDMA,TDMA.CDMA VÀ SDMA 1   !"# $%&'(!"#$ )%&*+!"#, ,%&-.!"#/ /(0-12 CHƯƠNG II 8 CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO (OFDMA) ỨNG DỤNG TRONG WIMAX DI ĐỘNG 8 3456"#73856"#79:; 3456"#7; 3456"#79:$ <=> !"#?, @41A*<=> !"?, BCDE41A*<, FGHG32 $7IDJ<K> !"; )7IDJK> !" > !"#, $L9M> !"#56"#79:; GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường i Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục $F&*HG34> !"#; $NO-J> !"#38-CAP $.QR1$S $.QR1DCM$ $$> !"#-GTU=.V> !"#?$ $)NO-(!!$ $,&WX*D%YZG[1-&$$ )F1D$, CHƯƠNG III 37 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA WIMAX DI ĐỘNG 37 $$2 $"GD"#\56"#79:$; $ND]9T3M$; $!T3MDDT"#56"#79:$P $$^GDEK9:)S $$^GDJ_)S $$X3`a) $)#) $$&WX*G[1\56"#79:) $$).I9MDbb), $$,!T3M"D[38c9)2 $,@&&-Gd5*R9:,, $/&R*Re-&,2 $/f*g5*R9:,2 $/&h9M\5*R9:,; $/$&R*Re05*R9:,P $/)i:jGf*5*R,P $PF1D/$ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO 64 GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường ii Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường iii Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu hình vẽ DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ Yja%& !"#k !! Yja%& !"#k(!! Yj$a(!"#k !!) Yj)a(!"#k(!!) Yj,aBCDJ!"#k !!, Yj/a.<-&l !!38(!!/ Yj(A*<*:-mK, Yj$._CQ41> !"/ Yj)":0dD]\K> !"/ Yj,=?cC:0\KC-CH?cC:0\K> !" _*)A*2 Yj/@bHG3-E<> !"; Yj2._-49n> !"3BA*P Yj;@bHG3W3498o$ YjPpqHG3WRIDJ) YjS"G> !"38> !"#/ Yj@'DC3> !"38> !"#2 Yj._e-C<; Yj$NOA*> !"#P Yj).QR1-C!i%r.$S Yj,NOD&'DCari%r.$ Yj,NO-> !"#(!!$$ Yj$"jNND]9T3M\56"#79:$; Yj$$N-"D[Vs)/ Yj$)(&I9Mb)2 Yj$,"c.56"#79:); Yj$;i:j&Gf*56"#7/S GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường iv Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu hình vẽ cG$@WK*h\> !"#=.V> !"#?; cG&\.V> !"#$ cG$@41*+At]56"#7$) cG)(:9lD-C%r.$) cG$&h9M38CND]9T3M\5"#79:$P cG$&*5*R9:,/ cG$$&*> !"#,/ cG$)"j4]I9M&&-Gd,2 cG$,ih9M\56"#79:,; GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường v Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AAS Adaptive Antena System Hệ thống anten thích nghi AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến AK Authorization key Khoá Cấp phép BE Best effort Cố gắng tối đa BER Bit error ratio Tỷ lệ lỗi bit BNI Base station network interface Giao diện giữa trạm gốc và mạng BS Base station Trạm gốc BW bandwidth Băng thông BWA Broadband wireless access Truy nhập không dây băng rộng CDMA code division multiple access Đa truy nhập chia mã CA Certification authority Quyền Chứng thực CP Cyclic Prefix Tiền tố Tuần hoàn CPE Customer Premise Equipment Thiết bị đầu cuối thuê bao CPS Common part sublayer Lớp con phần chung CQI Channel Quality Information Thông tin chất lượng kênh CRC Cyclic redundancy check Kiểm tra vòng dư CS Convergence sublayer Lớp con hội tụ DES Data encryption standard Tiêu chuẩn mật mã dữ liệu DFS Dynamic frequency selection Lựa chọn tần số động DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DHCP Dynamic host configuration protocol Thủ tục cấu hình chủ không cố định DL Downlink Hướng xuống EC Encryption control Điều khiển mật mã ECB Electronic code book Bảng mật mã điện tử EDE Encrypt-Decrypt-Encrypt Mật mã-giải mã-mật mã FEC Forward Error Correction Mã hóa sử lỗi trước ETSI EuropeanTelecommunications Standard Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu FBSS Fast Base Station Switching Chuyển đổi trạm gốc nhanh FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia tần số FDD Frequency division duplex Song công chia tần số GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường vi Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục từ viết tắt FEC Forward error correction Sửa lỗi hướng đi FFT Fast Fourier transform Biến đổi Fourier nhanh FSS Fixed satellite service Dịch vụ vệ tinh cố định FWA Fixed wireless access Truy nhập không dây cố định GPS Global positioning satellite Vệ tinh định vị toàn cầu H-FDD Half-duplex FDD FDD bán song công HHO Hard Handoff Chuyển vùng cứng IE Information element Phần tử thông tin IEEE Institute oi Electrical Electronics Engineer Viện các kỹ sư điện và điện tử IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức kỹ sư thiết kế Internet IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược IFFT Inversion Fast Fourier transform Biến đổi Fourier ngược nhanh IP Internet Protocol Thủ tục Internet ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông Quốc tế KEK Key encryption key Khoá Mật mã Khoá LAN Local area network Mạng nội bộ LMDS Local multipoint distriution service Dịch vụ phân phối đa điểm nội hạt LOS Line of sight Tia trực xạ MAC Medium access control layer Lớp điều khiển truy nhập môi trường MAN Metropolitan area network Mạng khu vực thành phố MDHO Macro Diversity Handover Chuyển giao đa dạng riêng MIMO Multi input Multi output Đa đường vào đa đường ra MMDS Multichannel multipoint distribution service Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu ảnh động MPLS Multiprotocol Label Switching Công nghệ chuyển mạch nhãn NCFG Network configuration Cấu hình mạng NLOS Non line of sight Tia không trực xạ nrtPS Non-real-time polling service Dịch vụ thăm dò không thời gian thực OFDM Orthogonal frequency division multiplexing Ghép kênh chia tần số trực giao OFDMA Orthogonal frequency division multiple access Đa truy nhập chia tần số trực giao PARP Peak-to Average Power Ratio Công suất tương đối cực đại GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường vii Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục từ viết tắt PCMCIA Personal Computer Memory Card International Association Hiệp hội quốc tế về tấm mạch nhớ của máy tính cá nhân PDA Personal Digital Assistant Thiết bị vụ số cá nhân PDH Plesiochronous digital hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ PDU Protocol data unit Đơn vị dữ liệu thủ tục PER Packet Error Rate Tỷ lệ lỗi gói PHY Physical layer Lớp vật lý PKM Privacy key management Quản lý khoá riêng PMP Point - to - multipoint Điểm đa điểm PPP Point-to-Point Protocol Thủ tục điểm-điểm QAM Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature phase-shift keying Khoá dịch pha cầu phương REQ Request Yêu cầu rtPS Real-time polling service Dịch vụ thăm dò thời gian thực Rx Reception Thu SA Security association Tập hợp bảo mật SAID Security association identifier Bộ nhận dạng tập hợp bảo mật SAP Service access point Điểm truy nhập dịch vụ SAR Synthetic aperture radar Rada khe hở nhân tạo SC Single carrier Kênh mang đơn SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SDMA Space Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian SDU Service data unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ SF Service flow Luồng dịch vụ SFID Service Flow Identifier Bộ Nhận dạng Luồng Dịch vụ SNMP Simple Network Management Protocol Thủ tục quản lý mạng đơn giản SNR Signal-to-noise ratio Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm SS Subscriber Station Trạm thuê bao STC Space time coding Mã thời gian không gian TDD Time division duplex Song công chia thời gian TDM Time division multiplex Ghép kênh chia thời gian TDMA Time division multiple access Đa truy nhập phân chia thời gian GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường viii Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục từ viết tắt TEK Traffic encryption key Khoá mật mã lưu lượng Tx Transmission Truyền dẫn UGS Unsolicited grant service Dịch vụ cấp phát tự nguyện WIMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba UL Uplink Hướng lên GVHD: TS. Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường ix [...]... khai các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng WiMAX là hết sức cần thiết Với mục đích tìm hiểu kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA được ứng dụng trong hệ thống vô tuyến băng rộng WIMAX, đồ án được chia làm ba chương chính như sau: Chương 1: Các công nghệ đa truy nhập FDMA,TDMA,CDMA và SDMA Chương 2: Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao ứng dụng trong WIMAX di... NGHỆ ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN FDMA,TDMA.CDMA VÀ SDMA 1.1 Giới thiệu chương Các công nghệ đa truy nhập là nền tảng của các hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến và thông tin di động Các công nghệ này cho phép các hệ thống đa truy nhập vô tuyến phân bổ tài nguyên vô tuyến một cách hiệu suất cho các người sử dụng Tùy thuộc vào việc sử dụng tài nguyên vô tuyến để phân bổ cho người sử dụng mà các công nghệ... nhập vô tuyến băng rộng trên diện rộng và kiến trúc mạng mềm dẻo Giao diện vô tuyến Wimax di động sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) để cải thiện vấn đề đa đường trong môi trường NLOS Phương thức OFDMA scalable (S -OFDMA) được sử dụng trong bản bổ sung IEEE 802.16e để hộ trợ băng tần kênh thay đổi từ 1.25 tới 20 Mhz Profile hệ thống Wimax di động cho phép hệ thống. .. của một hệ thống CDMA gấp 15,6 lần dung lượng một hệ thống FDMA và gấp gấp 7,36 lần dung lượng một hệ thống của công nghệ TDMA Từ đó cho ta thấy vì sao công nghệ CDMA được lựa chọn cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba Từ năm 1991, mạng điện thoại Tế bào Số ứng dụng kỹ thuật Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM đã được ứng dụng rộng rãi... 2.1.1.1 Mô hình hệ thống WiMAX Chương II Công nghệ OFDMA Mô hình hệ thống WiMAX cũng giống như các hệ thống thông tin di động tế bào truyền thống như hình 2.1 : Đường trục P-P Giao diện không gian 802.16 BS: trạm gốc SS: trạm thuê bao MS: trạm di động ODU: Khối ngoài trời IDU: khối trong nhà 802.16-2004 802.16e Hình 2.1 Mô hình hệ thống WiMAX Hai phần chính của hệ thống WiMAX gồm: – Trạm gốc WIMAX: Đây... đàn Wimax đang xác định năng lực của hệ thống và profile chứng chỉ được dựa trên IEEE802.16e, và sau đó, diễn đàn Wimax xác định các yếu tố kỹ thuật cũng như cấu hình cần thiết cho kiến trúc mạng Wimax di động end-end Profile hệ thống phiên bản 1 được hoàn thành vào đầu năm 2006 Wimax di động sẽ là một giải pháp vô tuyến băng rộng cho phép hội tụ mạng băng rộng cố định và di động thông qua công nghệ... số hơn - Mạng chỉ cho hiệu suất sử dụng cao khi nhiều người cùng sử dụng chung tần số 1.5 Phương pháp đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) được sử dụng ở tất cả các hệ thống thông tin vô tuyến tổ ong: cả ở hệ thống tương tự và hệ thống số Các hệ thống thông tin vô tuyến tổ ong cho phép đa truy nhập đến một kênh vô tuyến chung GVHD: TS Thái Văn Lan... lựa chọn, tiết kiệm hơn trong các chi phí Điều này chính là động lực thúc đẩy các nhà sản xuất và các nhà cung cấp dịch vụ phát triển hệ thống WiMAX 2.1.2 Giới thiệu về WIMAX di động Công nghệ Wimax, được dựa trên chuẩn giao diện vô tuyến IEEE 802.16-2004 đang chứng tỏ được rằng nó là một công nghệ đóng vai trò quan trọng trong mạng MAN vô tuyến băng rộng cố định Phòng lab cấp chứng chỉ đầu tiên được... trong cùng một ô có thể đựơc lặp lại ở các ô khác trong hệ thống nếu đảm bảo đủ khoảng cách giưã các ô sử dụng cùng tần số để ngăn chặn nhiễu giao thoa đồng kênh Có rất nhiều sơ đồ SDMA trong các hệ thống tổ ong hiện nay: ô mini, ô micro, ô phân đoạn, ô dù che và các anten thông minh 1.6 Tổng kết chương Chương này đã xét tổng quan về 4 công nghệ đa truy nhập vô tuyến cơ bản được ứng dụng trong hệ thống. .. SVTH: Nguyễn Văn Cường Đồ án tốt nghiệp Đại học … Chương II Công nghệ OFDMA CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO (OFDMA) ỨNG DỤNG TRONG WIMAX DI ĐỘNG 2.1 Giới thiệu về WIMAX và WIMAX di động 2.1.1 Giới thiệu về WIMAX WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access) là tên thương mại của nhóm kỹ thuật vô tuyến được hình thành từ họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 WirelessMAN (Wireless . Thái Văn Lan SVTH: Nguyễn Văn Cường v Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AAS Adaptive Antena System Hệ thống anten thích nghi AES Advanced Encryption Standard Tiêu. trường MAN Metropolitan area network Mạng khu vực thành phố MDHO Macro Diversity Handover Chuyển giao đa dạng riêng MIMO Multi input Multi output Đa đường vào đa đường ra MMDS Multichannel multipoint. tán thời gian do truyền lan sóng không cần đồng bộ và không xẩy ra trễ do không cần xử lý tín hiệu nhiễu, vì vậy giảm trễ hồi âm. 1.3 Phương pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA.