kỹ thuật mimo-ofdm và đánh giá chất lượng hệ thống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ       THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: KỸ THUẬT MIMO-OFDM. Giáo viên hướng dẫn: Ths ĐÀO MINH HƯNG Sinh viên thực hiện : Tống Xuân Nghĩa Lớp : ĐTVTBK28 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. Hình 1.1 Giải pháp MIMO_OFDM cho các hệ thống thông tin di động 2 Hình 1.2: Ảnh hưởng của môi trường vô tuyến trong thông tin di động 3 Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống MIMO_OFDM 4 Hình 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG OFDM 6 Hình 2.2 Khối thực hiện mã hoá và IFFT/FFT 7 Hình 2.3 Khối thực hiện chèn dải bảo vệ và ước lượng kênh 8 Hình 3.1 Hệ thống MIMO tổng quát 9 Hình 3.2 Sơ đồ phân tập không gian và phân tập thời gian 10 Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ thống MIMO sử dụng STBC với số anten phát khác nhau. 11 Hình 4.1 Hệ thống thu và phát MIMO_OFDM 13 Hình 5.1 Lưu đồ trong chương trình mô phỏng 15 Chương 1 : Tổng quan về hệ thống thông tin di động và kĩ thuật MIMO_OFDM. Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động và kĩ thuật MIMO_OFDM. Chương 2: Kĩ thuật OFDM Chương 3: Kĩ thuật MIMO. Chương 4: Kĩ thuật MIMO_OFDM. Chương 5: Mô phỏng. 1 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. 1.1 Giải pháp MIMO_OFDM cho các hệ thống thông tin di động Hình 1.1 Giải pháp MIMO_OFDM cho các hệ thống thông tin di động 1.2 Môi trường vô tuyến trong thông tin di động GSM/GPR S WCDMA GSM/GPRS WCDMA/ IEEE802.11 MIMO_OFDM Tiết kiệm năng lýợng Nhiễu Băng thông Vùng bao phủ Tốc độ rớt dữ liệu Hiệu quả sử dụng phổ Giới hạn về băng thông Vấn đề nhiễu IEEE802.11 GSM/GPRS WCDMA/ IEEE802.11 2 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. Hình 1.2: Ảnh hưởng của môi trường vô tuyến trong thông tin di động. 1.3 Tổng quan hệ thống MIMO_OFDM trong thông tin di động. 3 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.  KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA MIMO_OFDM là kĩ thuật sử dụng nhiều anten phát và thu, chia dòng dữ liệu ban đầu thành nhiều dòng dữ liệu con theo một thuật toán cho trước, các dòng dữ liệu này được thực hiện ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, trước khi được đưa đến các anten tương ứng và truyền đi. Phía thu sẽ cũng nhận các dòng dữ liệu này từ nhiều anten và sử dụng các thuật toán thích hợp để tổng hợp lại dòng dữ liệu ban đầu. Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống MIMO_OFDM Hiệu quả của kĩ thuật MIMO_OFDM trong thông tin di động. 4 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. Chương 2: Kĩ thuật OFDM. Công nghệ: Hiệu quả sử dụng phổ,chống fading nhiều tia…  Tối ưu hoá công suất phát.  Chống nhiễu xuyên kí tự, nhiễu xuyên kênh.  Nâng cao tốc độ truyền tín hiệu  Thích ứng hầu hết các tiêu chuẩn vô tuyến.  Thích ứng việc truyền dẫn đa đường, chất lượng tín hiệu nâng cao nhờ phân tập không gian. Tăng phạm vi bao phủ… Tối ưu hoá công suất phát. Nâng cao chất lượng mạng. Giảm chi phí hệ thống. Có thể áp dụng cho hầu hết các hệ thống thông tin di động. Người dùng: Chất lượng dịch vụ cao. Sự lựa chọn khả dụng cho các Độ tin cậy được đảm bảo nhà cung cấp dịch vụ… Nhiều dịch vụ mới được tích hợp. 5 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. 2.1 Định nghĩa và khái niệm: OFDM(ghép kênh phân chia theo tần số trực giao) là một kĩ thuật điều chế đa sóng trực giao, trong đó dữ liệu được truyền nhờ rất nhiều sóng mang phụ. Hình 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG OFDM 2.2 Các bước cơ bản trong kĩ thuật OFDM 6 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. Hình 2.2 Khối thực hiện mã hoá và IFFT/FFT Sắp xếp dòng bit nhị phân thành các nhóm Nbits tương ứng với phương pháp điều chế M_QAM. QAM là phương pháp điều chế cả biên độ và pha. IDFT/DFT Dữ liệu được đưa vào các sóng mang phụ trực giao. Thực tế thì bộ FFT/IFFT được thay DFT/IDFT. Tín hiệu ra là một tín hiệu rời rạc cũng có chiều dài N nhưng trong miền thời gian. Sắp xếp và mã hóa M_QAM 7 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. Hình 2.3 Khối thực hiện chèn dải bảo vệ và ước lượng kênh. Chèn dải bảo vệ Chống nhiễu xuyên kí tự. Chiều dài CP phải hạn chế để đảm bảo hiệu suất sử dụng dải tần, nhưng phải lớn hơn trải trễ cực đại. Chèn Pilot Và Ước lượng kênh xác định hàm truyền đạt của các kênh con và thời gian để thực hiện giải điều chế bên thu khi bên phát sử dụng kiểu điều chế kết hợp. Mẫu tin dẫn đường chèn cùng với mẫu tin có ích cả ở miền tần số và miền thời gian. Khoảng cách giữa 2 tín hiệu pilot +Trong miền tần số: +Trong miền thời gian: max 1 f s D f τ ≤ max 1 2 ( ) t D S G D f T T ≤ + 8 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. Chương 3: Kĩ thuật MIMO. 3.1 Tổng quan kĩ thuật MIMO. Hình 3.1 Hệ thống MIMO tổng quát 9 Ưu điểm: Tăng độ lợi mảng, làm tăng tỉ số tín hiệu trên nhiễu, từ đó làm tăng khoảng cách truyền dẫn mà không cần tăng công suất phát. Tăng độ lợi phân tập: làm giảm hiện tượng fading thông qua việc sử dụng hệ thống anten phân tập, nâng cao chất lượng hệ thống. Tăng hiệu quả phổ: bằng cách sử dụng ghép kênh không gian. Tăng dung lượng kênh mà không cần tăng công suất phát và băng thông. Nhược điểm: Tăng độ phức tạp trong xử lí tín hiệu phát và thu. Kích thước của thiết bị di động tăng lên. Nhiễu đồng kênh: do sử dụng nhiều anten truyền dữ liệu với cùng một băng tần. Nhiễu liên kênh: do nhiều người dùng sử dụng cùng hệ thống MIMO. Khái niệm và định nghĩa: Kĩ thuật MIMO là kĩ thuật sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu. Phân loại: phân tập theo không gian,phân tập theo thời gian, phân tập theo tần số, mã hoá khối không gian thời gian, mã hoá lưới không gian thời gian và ghép kênh không gian. [...]... NGHIỆP KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG MỞ ĐỀ TÀI Kết luận: Tìm hiểu kĩ thuật OFDM, MIMO trong thông tin di động Trình bày tổng quan kĩ thuật MIMO_OFDM trong thông tin di động Phân tích hệ thống MIMO_OFDM thông qua hệ thống STBC_OFDM trong thông tin di động Hướng mở của đề tài: Nghiên cứu STBC kết hợp mã turbo,TCM để tạo độ lợi mã hoá, nâng cao chất lượng hệ thống Tìm hiểu các kĩ thuật khác trong hệ thống MIMO_OFDM:... NGHIỆP Chương 4: Kĩ thuật MIMO_OFDM 4.1 Hệ thống thu/phát MIMO_OFDM Sơ đồ khối của bộ phát của hệ thống MIMO_OFDM Sơ đồ khối của bộ thu của hệ thống MIMO_OFDM Hình 4.1 Hệ thống thu và phát MIMO_OFDM 13 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.2 Hệ thống STBC_OFDM Mô hình hệ thống STBC-OFDM 2x2 Tại mỗi thời điểm t, một khối bit thông tin được mã hoá để phát ra một từ mã không gian thời gian mà nó bao gồm 2*M kí... 3.3 Hệ thống MIMO sử dụng kĩ thật mã hoá không gian thời gian Định nghĩa: STBC là kĩ thuật được sử dụng trong truyền thông không dây, truyền nhiều phiên bản các dòng dữ liệu qua nhiều anten và sử dụng nhiều phiên bản của các tín hiệu nhận khác nhau để nâng cao chất lượng tín hiệu thu Mã hóa: Mã hóa với 4 anten phát Mã hóa với 2 anten phát(Alamouti) Mã hóa với số anten phát là Nt Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ. .. đồ khối hệ thống MIMO sử dụng STBC với số anten phát khác nhau 11 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢI MÃ: Bộ giải mã trực giao STBC là giải mã tối ưu (maximum likelihood decoding) đýợc thực hiện tại bộ thu với quá trình xử lí tuyến tính Hình 3.4 Sơ đồ giải mã của STBC 12 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Kĩ thuật MIMO_OFDM 4.1 Hệ thống thu/phát MIMO_OFDM Sơ đồ khối của bộ phát của hệ thống MIMO_OFDM... Định nghĩa: Phân tập là kĩ thuật cải thiện độ tin cậy của tín hiệu bằng cách sử dụng hai hay nhiều kênh thông tin liên lạc với các tính chất khác nhau Bộ kết hợp tín hiệu thu Phân tập thời gian Bộ kết hợp kiểu quét Bộ kết hợp kiểu lựa chọn Phân tập không gian nr Bộ kết hợp tỉ số cực đại α = Ae φ r=∑ A r = ∑ α i ri i =1 −j i i i nr i =1 2 i Hình 3.2 Sơ đồ phân tập không gian và phân tập thời gian 10 THUYẾT . NGHIỆP. Chương 4: Kĩ thuật MIMO_OFDM 4.1 Hệ thống thu/phát MIMO_OFDM. Hình 4.1 Hệ thống thu và phát MIMO_OFDM. Sơ đồ khối của bộ phát của hệ thống MIMO_OFDM Sơ đồ khối của bộ thu của hệ thống MIMO_OFDM. thông tin di động và kĩ thuật MIMO_OFDM. Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động và kĩ thuật MIMO_OFDM. Chương 2: Kĩ thuật OFDM Chương 3: Kĩ thuật MIMO. Chương 4: Kĩ thuật MIMO_OFDM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ       THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: KỸ THUẬT MIMO-OFDM. Giáo viên hướng dẫn: