76 Trang 7 DANH MỤC CÁC T ỪVIẾT T T ẮARP Automatic Repeat Request AWGN Additive White Gaussian Noise BER Bit Error Rate CCI Co-Channel Interference CDD Cyclic Delay Diversity CRC Cyclic
Trang 1- Nguy n Minh Trang ễ
NGHIÊN C Ứ U Ớ L P V T LÝ MIMO - OFDM Ậ
Trang 2L ỜI CAM ĐOAN
c h t, tôi xin g i l i c i t p th các th y cô trong Vi n
n t vi i h c Bách Khoa Hà N o ra mng thu n l i v v t ch chuyên môn trong quá trình tôi th c hi
tày cô trong Vii h
n khóa h c này, t u ki n cho các h c viên nh có u ki n thu n l
h c t p và nghiên c c bi t tôi xin g i l i c n th y giáo TS Hàn Huy n tình ch b ng khoa hng d n, s a ch a cho ni dung c a lu
Trang 3M Ụ C LỤ C
Trang ph bìa 1
DANH MC CÁC HÌNH V 5
DANH MC CÁC BNG BIU 6
DANH MC CÁC T T TT 7VI M U 9
g 1 H THNG 4G 12
1.1 Gii thi u t ng quan v h thng 4G 12
1.2 L p v t lý c a h th ng 4G 15
1.2.1 Gi i thi u v eNB 15
1.2.2 C u trúc khung c a l p v t lý 18
1.2.3 Ki n trúc giao di n vô tuy n LTE 20
1.3 ng xu ng kênh v t lý 23
1.3.1 Quá trình x lý truy n t ng xu ng cho DL-SCH 23
1.3.2 Quá trình x lý c a kênh v t lý PDSCH 30
1.4 Kt lu 36
H TH NG MIMO-OFDM 37
2.1 H ng MIMO 37th 2.1.1 Gi i thi u v MIMO 37
2.1.2 K thu t phân t p 38
2.1.3 n c a MIMO
2.1.4 m c a MIMO 40
2.1.5 Mã hóa không gian th i gian 42
2.1.6 Ghép kênh không gian 46
2.1.7 m c a MIMO 48
2.1.8 K t lu n 49
2.2 H ng OFDM 49th 2.2.1 T ng quan h ng OFDM 49 th 2.2.2 m ca k thut OFDM 55
Trang 42.2.3 Kt lun 56
2.3 H ng MIMO-OFDM 56th 2.4 Kt lu 58
NG KÊNH MÙ VÀ MÔ PH NG 59
3.1 Gii thiu chung 59
3.2 ng kênh mù 60
3.2.1 Các mô hình tín hi u và các gi thi t 61
ng kênh:
3.2.3 Thi t l p thu t toán: 66
3.2.4 Ph nh còn l i
3.2.5 K t qu mô ph ng 75
3.3 Kt lun 81
KT LUN 82
TÀI LIU THAM KH O 84
Trang 5DANH M C CÁC HÌNH V Ụ Ẽ
Hình 1.1: Ki n trúc c a m ng 4G
Hình 1.2: Các k t n i c a eNodeB 15
Hình 1.3: C u t o eNodeB (Samsung) 16
Hình 1.4: C u trúc khung FDD (Lo i 1) 18
Hình 1.5: Ch ng xu ng (F Hình 1.6: C u trúc khung TDD (Lo i 2) 19
Hình 1.7: Ví d v vi c ch ng xu ng cho ho ng Hình 1.8: Ki n trúc giao th c vô tuy n quanh l p v t lý 20
ng xu ng gi a 3 l p
Hình 1.10: Quá trình mã hóa kênh truy n t i cho DL-SCH 23
Hình 1.11:C u trúc b mã hóa turbo t mã hóa 1/3 26
Hình 1.12:Rate matching cho mã hóa turbo kênh truy n t i 27
Hình 1.13: Mô hình kênh DL-SCH 30
Hình 1.14: Ánh x l p v i 2 codeword và 4 layer 33
Hình 1.15: Ánh x l p v i 2 codeword và 8 layer 33
Hình 1.16: Bi kh ng h p MIMO 2x2
Hình 2.1: H th ng MIMO 37
l i m ng 40
Hình 2.3: Gi m nhi u trong MIMO 42
Hình 2.4: Máy phát Alamouti 43
Alamouti
Hình 2.6: C u trúc D-BLAST 46
Hình 2.7: Hình 2.8: T ng quan h th ng OFDM 50
u ch OFDM
Hình 2.10: D ng sóng c a m t ký hi u OFDM 52
Hình 2.11: Nguyên lý gi u ch OFDM 53
Hình 2.12: Chèn CP vào ký hi u OFDM 54
Hình 2.13: Chèn kho ng b o v tri t tiêu nhi u ISI 55
Hình 2.14 -OFDM
Hình 2.15 -OFDM
Hình 3.1 Hàm chi phí J(W c l p 70
Hình 3.2: Chòm sao c a s1và s2 72
Hình 3.3: So sánh NMSE khi ghép kênh không gian 77
Hình 3.4: So sánh SER khi ghép kênh không gian 78
Hình 3.5: So sánh NMSE khi s d ng mã hóa Alamouti 79
Hình 3.6: So sánh SER khi s d ng Mã hóa Alamouti 80
Trang 6DANH M C CÁC B NG BI U Ụ Ả Ể
B ng 1.1: B ng t nh c a m ng 4G 14
B ng 1.2:Mô hình hoán v c t cho sub-block Interleaver 28
B ng 1.3: B ng ánh x t mã sang l p cho ghép kênh không gian 31
B ng 1.4: Các ch truy n d ng xu ng trong 3GPP phiên b n 12 34
B ng 1.5: Codebook cho truy n t i trên port {0,1} c 35
B ng 1.6: Large-delay CDD 36
B ng 3.1: T p h p các ma tr n khô nh cho các h th ng STBC khác nhau khi s d ng s nt 2,3,4: 73
B ng 3.2: Th i gian tính toán trung bình cho m i thu t toán (SM) 76
B ng 3.3: Th i gian tính toán trung bình cho m i thu t toán (má hóa Alamouti) 80
Trang 7DANH MỤC CÁC T Ừ VIẾ T T T Ắ
Trang 8RRM Radio Resource Management
Trang 9h tr các ng d ng d li n t cao v i chìa khóa công ngh là
h thng MIMO-OFDM H thng MIMO m ng l i l i ích kép, v
ng nh ghép kênh không gian và tri t fading nh phân t p thu/phát
trong h th ng MIMO, v ng kênh cho h th ng vô tuy n này là nhi m v yêu c u c a thi t b u cu khi phân t i
ng các tham s c t kho ng là tích s phát và thu Vì v y, c n tìm hi u l p v t lý MIMO-OFDM c a h th ng 4G xung kênh mù nh m bo
y c a tín hi u phía thu
2 Tình hình nghiên c u ứ
MIMO là công ngh m c phát tri n trong nh nhanh chóng tr thành m tài r t nhi u công trình khoa h c, lu c c p nghiên c u v i nhi
V i công ngh OFDM, nh ng nghiên c u còn lâu, nhi u
hi n rõ v m t th i gian phát tri n và ng d i s ng M t trong
nh ng ng d ng n i b t nh c phát thanh và truy n hình s qu ng
bá
Vi c k t h p hai công ngh tiên ti quan tâm
t các nhà khoa h c, các công ty, t chc trên kh p th gi còn phát tri n nhi a c v m t lý thuy t l n tri n khai ng d ng m t cách r ng rãi Tuy v y, do m c phát tri l k t h p MIMO-OFDM v n còn nhi c quan tâm, nghiên c u
Trang 10ng kênh truy n là thành ph n không th thi u trong b t kì h th ng vô tuy n nào Khác v i m m t ng truy n d n có dây, tín hi u kênh truy n trong thông tin vô tuy n b ng b i nhi u y u t u x hay tán x do các các công trình ki n trúc n m gi a thi t b phát và thi t b u do
ng các kênh phát k nhau, ng b i t n s phát k nhau gi a các kênh, nhi u liên kí t ng kênh truy n cho h thng MIMO-
t v c n s u nhi u Hi n nay có r t nhi u
ng kênh vô tuy n và có th a làm 3 lo chi ng kênh d a vào chu i hu n luy ng kênh mù
ng kênh d a vào chu i hu n luy t nhi u tài li u nghiên c u tìm hi m c
tính toán ít ph c t p, tín hi c có th khôi ph c d a vào chu i
hu n luy t n d n
t i gi m t truy n d u trong khi các công ngh vô tuy n m li i nhm
m cao t d lii dùng ng kênh mù không s d ng vi c chèn chu i hu n luy n vào tín hi u phát, tín hi c khôi
ph c d c nên cho hi u qu không s d ng chu i hu n luy ng thông tin c n x lý r t l tính toán cao Lu n s t p trung vào tìm hi ng kênh mù
nh c phát qua giao din vô tuy n khi các thi t b u cu i ngày càng phát tri n, kh g x lý tín hiu ngày càng nhanh
3 M ục đích nghiên cứ u, đ i tư ố ợ ng và ph m vi nghiên c u ạ ứ
Khi phát tri n các công ngh vô tuy n hi u qu s
di ti n v chng tín hi u (l n hóa NMSE, t l l i ký hi u SER) Do v y, lu n này tìm hi u và i
ng kênh mù truyn nh m c i ti n th ng Ngoài ra, lu n ra yêu c u cho các k t qu nghiên c u ph i có tính ng
d ng cao, phù h p cho các t n khai thi t b ph n c ng th c t Các thu ri
Trang 12Chương 1 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4 G
1.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin di động 4G
Trang 13Tính năng củ a h th ng 4G ệ ố
Quá trình phát trin lên mng 4G có hai ph n chính là:
LTE (Long Term Evolution : Phát tri n dài h n) cho ph n vô tuy n
Hình 1.1 mô t ki n trúc t ng quát c a m ng 4G Các thit
b u cu i dung giao tip v thi h ng qua eNB, eNB truy n t i thông tin t i S-GW và các MME
K t qu nghiên c u c c chu n m ng truy nh p vô tuy n v i tên
g là E- UTRAN là công ngh có kh i i dùng t truy
c p d u nhanh, cho phép các telco có th phát tri n thêm nhi u d ch v truy c li p sóng vô tuy n m i d a trên n n t ng IP t c bi t thu n ti n cho vi c nâng
Trang 14c p m ng t 3G lên 4G M t ra cho LTE (Release 8) g m: t truy n d li tr th p và công ngh truy c p sóng vô tuy n gói d u t li i
C th
Tốc độ: T t i xu ng (Downlink - DL) cao nh t th 3-4 l n so v i công ngh HSDPA (3GPP Release 6) và t t i lên (Uplink - UL) có th 2-3 l n so v i công ngh HSUPA (3GPP Release 6) v i 2 ng ten thu và 1 phát thi t b
vi t di chuy n t 15-120km/gi , th n 500km/gi n
Phổ ầ ố t n s : hong theo ch phân chia theo t n t (FDD Mode) ho c ch phân chia theo th ph sóng t 5-100km (tín hi u suy
y u t km th
Chất lượ ng d ch v : H ị ụ tr m b o ch ng d ch v QoS cho các thi t b m b o ch ng âm thanh t m c t i thi u (th i gian tr ch g n ng chuy n m ch UMTS
Trang 15Liên k t m ế ạ ng: Kh t v i các h ng UTRAN/GERAN hi n có th
và các h ng không thu c 3GPP (non- th m b o Th i gian tr trong vi c truy n t i gi a E-UTRAN và UTRAN/GERAN s nh cho d ch v th i gian thc và không quá 500ms cho các d ch v còn l i
Chi phí: Chi phí tri n khai và v n hành gi m so v i 3G
1.2 Lớp vật lý của hệ hống 4G t
S phát tri t b c c a m ng 4G so v i các m ng th h c th
hi n rõ nét trong l p truy nh p v t lý v i vi c tích h p nhi u k thu t công ngh
m i Trong khi m ng lõi ti p t c s d ng m c t ng cách gi m s node m ng c n thi t, tách ph n truy n d n và ph n x lý thông tin nh c
t cao nh t v p nh t tr th
L p v t lý ch u trách nhi m cho vi c mã hóa, x lý Hybrid ARQ l p v t lý,
u ch , x tín hi u t i nh ng tài nguyên th i gian, t n s
v i MME b ng giao th c S1- ng tín hi u báo
hiu khing th i k t n i v i S-GW b ng giao th c S1-U trên S1 interface
Trang 16ng d li i dùng Các eNB k t n i v i nhau b ng giao di n X2 ph c
v quá trình chuy n giao X2 So v i m ng 3G, ki n trúc c a m c rút gn
ng còn 1 ph n t duy nh t làm gi m giá thành và s phúc t p khi tri n khai
o trì h th ng m ng th truy n d n và gi m tr qua các node m ng.[15]
Hình 1.3: C u t o eNodeB (Samsung) Hình 1.3 minh h c u t o c a eNB: g m 2 thành ph n chính là DU- Digital a Unit và RU-m v x lý các dòng d u s : nén li
IP header và mã hóa d lii dùng, giao ti p v i MME và S- GW RU làm nhi m v qu n lý tài nguyên vô tuy n, thu và phát tín hi u vô tuy n v i UE- thi t b
Trang 17Ki ể m soát và b o m t d ả ậ ữ ệu ngườ li i dùng: Các mã hóa d lii dùng qua giao di n vô tuy c ch m d t trong các eNB Ngoài ra các mã hóa và toàn
v n b o v m d t trong các eNB
Thự c hi n kênh chia s : Vì các eNB s h u các cell vô tuy n nên ệ ẻ
qu n lý các kênh truy c p dùng chung, các kênh truy c p ng u nhiên truy n tín
hi u và truy c p kh i to
Phân đoạ n/ghép n i: ố Khi RLC, SDUs nh n t l p PDCP các gói d li u IP
c l c kh i mà l p v t lý có th truy n t i l thì p RLC s
h tr n và ghép n i d li phù h p v i kích c kh truy n t i ci a kênh truy n
HARQ: M lt u khi n truy c p ng MAC, l p yêu c u l p t
ng h n h p HARQ v i các thông tin ph n h i nhanh chóng cung c p m t pháp s a ch nhanh chóng h u h t các l i t kênh vô tuy n a t tr thp và s d ng hi u qu ngu n tài nguyên vô tuy n thì HARQ ho ng v i m t
t l l i th ch p cho các d ch v v i yêu c u t l l i v a ph i ch v VoIP
T l l i th c b ng cách cho phép m t l p bên ngoài t ng l i l i yêu c u (ARQ) trong eNB x lý các li HARQ
L p l ậ ị ch: L p l ch tr QoS h i hi u qu cho c vi l p k ho ch c UP, a
Đo lườ ng và báo cáo: eNB c hi n th chu hình và c hith môi
ng vô tuy n và các u ki n và bi n s n i b trong eNB Các d li u thu th p
c s d ng n i b trong qun lý tài nguyên vô tuy c báo cáo cho m
Trang 18B o trì và v n hành t ả ậ ự độ ng: eNB cung c p các ch t ng
liên k t các eNB xung quanh (ANR) và tích h p t ng c a RBS
tìm hi u v mã hóa kênh trong m ng 4G chúng ta c n n c c u trúc
khung và mô hình kênh vt lý và tín hi [7]:
Ta có m i gian th T s 1 15000 2048 ng truyng lên và
ng xuu có chung m t thi t l p khung vô tuy n T f 307200 T s 10(ms)
Có 2 i c u trúc khung vô tuylo c h c u trúc khung lo i 1 ( ng tr là
d ng cho DDF ) và c u trúc khung lo i 2 (ng d ng cho T DD )
dài là Tf = 307200.Ts=10ms và bao g m 20 khe th i gian (slot) có
chiu dài là Tslot = 15360.Ts t n 19 M i khung con
(subframe) là 2 khe th i gian liên ti p Khung th i gian lo i 1 áp d ng cho c FDD
song công và bán song công V i FDD c s d ng cho truy n
d ling xu c s d ng cho truy ng lên trong
khoc th c hi n riêng bi t trong mi n t n s .5) [12]
Trong FDD bán song công UE không th truy n và nh n cùng m t th m
i có th th c hi i v i FDD song công
Trang 19One slot,
T slot =15360 T s
GP UpPTSDwPTS
One radio frame, T f = 307200 T s = 10 ms
Subframe #2 Subframe #3 Subframe #4
Hình 1.6: C u trúc khung TDD (Lo i 2) Hình 1.6 mô t c u trung khung lo c áp d ng cho TDD M i khung vô tuy dài là Tf=307200.Ts=10ms g m 2 n a khung (haft- dài mi
n a khung là 153600.T s =5ms M i n a khung g m có 5 khung con (subframe) có
dài là 30720.Ts=1ms, m i khung con có 2 khe th dài là
Tslot=15360.Ts=0.5ms M c bi t ch ng DwPTS, GP và UpPTS có t dài là 30720.Ts=1ms
Hình 1.7 mô t m t ví d v ch ng xu ng các khung trong
hong TDD Trong cùng m t sóng mang, nh ng khung con khác nhau c a m t khung có th c s d ng cho truy n d ng xu ng ho c truy n d ng lên, riêng v i c u trúc khung TDD thì khung con th nh t và khung con th 6 (khung coc ch nh cho truy n d ng
xu ng, các khung con còn l i có th c ch nh m t cách linh ho dùng cho
c ng truy n d n lên ho c xu ng Do các khung con th nh t và khung con th
6 ch a các tín hi ng b c nh sng truy n xu ng Các tín hing b c truyng truy n xu ng c a m i t c dùng vào m bào kh i t bào lân c n
Trang 20Hình 1.7: Ví d v vi c ch ng xu ng cho hoCác khung con có th i tu n hoàn theo chu k 5ms ho c 10ms cho ch c
ng truy n xu ng ho ng truy n lên
ng h p chu k chuy i ging xu ng là 5ms
c bi t t n t i trong c hai bán khung
ng h p chu k chuy i ging xu ng là 10ms
c bi t ch t n t i n u tiên
Radio Resource Control (RRC)
Transport channels Physical layer
Layer 1
Hình 1.8: Ki n trúc giao th c vô tuy n quanh l p v t lýHình 1.8 mô t t ng quan v ki n trúc giao di n vô tuy n E-UTRA [10] xung quanh l p v t lý L p v t lý (Physical layer) giao ti p v i MAC (Medium Access Control) là mt ph a ln c u khi n ngu n vô tuy n (RRC) c a lp th 3
L p v t lý giao ti p v i các l p trên thông qua các kênh truy n t i (transport channels), các kênh truy n t i mang thông tin chuy n vô tuyn
L p v u khi n vi c mã hóa, gi u ch/giu ch , ánh x
và các chp vt lý tiêu biu khác
Trang 21u khi n truy c u khi n vi c truy n l i Hybrid ARQ
và hong xu ng Ch nh v trong eNB và ch có 1 ph n t MAC cho m t t bào cho c ng xu ng Khi MAC cung c p các d ch v i dng kênh logic
u khi n ngu n vô tuy n (RRC) th c hi n, ghép nu khi n
vi c truy n l th t Do ki n tr c m ng vô tuy n 4G ch m có t lo nh v trong eNB
Hình 1.9 mô t m ng tín hilu ng xung
vt lý, kênh truy n t i và kênh logic [12]
Các kênh vật lý đường xuống bao gồm:
- Kênh chia s ng xu ng v t lý (PDSCH):
- Kênh qung bá v t lý (PBCH): kênh này mang thông tin h ng cho các th
thi t b u cu i khi yêu c u truy c p vào m ng, nó ch mang khi thông tin b n g c (MIB) và tin nhn
- Kênh ch nh du khi n (PCFICH): thông báo t i thi t b u
cui v nh d ng c a tín hi u nh c
Trang 22- u khing xu ng (PDCCH): mang thông tin l p l ch ch ính ca
các lo p l ng xu ng, ch d u khi n công
su t ng lên, cng lên, ch nh tìm ki m ho c thông tin h
thng
- Kênh ch báo cáo tr ng thái
Hybrid ARQ [11]
Các kênh Logic đường xuống ồm: g
- u khi n qu ng bá (BCCH): kênh này s cung c p thông tin h thng
ti tt c u cu k t n n eNB
- u khi c s d ng paging thông tin khi c n tìm ki m m t ph n t trong m ng
- u khi truy cp thông tin ngy nhiên ví d ng thi t l p mt k t n i.
- u khiu khithông tin cn thi t cho phía thu multicast
Kênh truyền tải đường xuống ẽs bao g m: ồ
- Kênh qu ng bá (BCH) c dùng cho vi c truy n d n nh ng thông tin trên kênh logic BCCH
- Kênh chia s ng xu ng (Downlink Shared Channel - DL-SCH)
truy n t i d li ng xuc k t n i v i nhi u kênh logic
- Kênh Multicast channel (MCH): kênh này s d truy n t i thông tin
thi t l p truy n t i multicast
Trang 23- Kênh Paging (PCH): kênh này truy n t i PCCH
1.3 Đường xuống kênh vật lý
1.3.1 Quá trình xử lý truyền tải đường xuống cho DL-SCH
1.10 mô t quá trình x lý c kh truy n t i i v i DL-SCH, PCH,
MCHc x lý cho m i kh i truy n t i c a DL cell bao gm:[8]
- Thêm CRC vào kh truy n t i (Transport block CRC attachment) i
- n kh i mã hóa và ghép n i CRC vào kh i mã hóa (code block segmentation and code block CRC attachment)
- Mã hóa kênh (channel coding)
1 1
0 , a , , a A
a
1 1
)
0 , , , i
D r
i r
1 1
0 , f , , f G
f
Transport block CRC attachment
Code block segmentation Code block CRC attachment
Hình 1.10: Quá trình mã hóa kênh truy n t i cho DL-SCH
Trang 24Transport block CRC attachment:
Khi truy n t i dò tìm l i thông qua vi c ki a tu n hoàn (CRC),
d liu vào kh truy n t i i c s d tính toán bit ch CRC n l
u vào c a b tính toán CRC là a 0, a1, a2 A-1 và các bit ch n l là p0,
p1, p2 L-1 c kh i truy n t i và L là s bit ch n l Bit
thông tin b c th p nh t a 0 c ánh x t t c a kh truy n t i i
Bít n l ch c tính ra b i m c phát sinh n hoàn tu sau:
gCRC24A(Du vào b CRC là chu c hình thành t u
vào a0, a1, a2 A-1 n i v i L bit ch n l p0, p1, p2 L-1, ta có th bi u di n
i d
23
1 22
22 1
23 0
24 1
22 1
23
Chuu ra sau kh i CRC attachment là b 0, b1, b2, b3 B-1,
B=A+L, m i quan h gia sk, và bk c bi u di
bk=pk-A khi A+L-1 (1.4)
Code block segmentation and code block CRC attachment:
Chuu vào kh i code block segmentation là d li u ra c a kh i
CRC attachment: b0, b1, b2, b3 B-1, bits trong kh i truy n t i
m c CRC) u B lN c t a kh i mã hóa (Z=6144)
thì s thc hin chuu vào và thêm chu i CRC có L-24 bit vào
mi khi mã hóa
Trang 25Mã hóa kênh (Channel coding):
Chuu vào là chu i bit l y ra t khi mã hóa kênh là: c0, c1, c2K-1K là s c là
) 1
) 3
i
i
i d d d d
d D là s lu ng ra và i là ch s lu ng ra M i quan h gi a c k và ( ) i
k
d , gia K và ph D thupháp mã hóa kênh truy n
Khi mã hóa s d ng mã hóaTurbo mã hóa d li u, t mã hóa là 1/3 và 4
D K
B mã hóa Turbo: C u trúc c a b mã hóa Turbo là b mã hóa ch p k t n i song song (PCCC) v i 2 b mã hóa thành ph n 8 tr ng thái và 1 b mã hóa turbo
l ng vào bên trong t mã hóa c a b mã hóa turbo là 1/3, c c minh
ha trong ình H 1.11 áp d ng cho trellis termination)
Hàm truy n c a b mã hóa thành ph n 8 tr ng thái cho PCCC là :
( ,1
0
1
D g
D g
Trang 26interleaver Output
Output 1st constituent encoder
N u kh i mã hóa th 0 th c hi n mã hóa và s y F>0 thì b mã hóa
s thi t l p ck-1) tu vào c a nó và s thi t l p (0)
Trang 27Sub-block interleaver
Sub-block interleaver
Bit collection
virtual circular buffer
Bit selection and pruning
) 0 ( k
d
) 1 ( k
d
) 2 ( k
d
k
e
) 0 ( k
v
) 1 ( k
v
) 2 ( k
v
k
w
Hình 1.12:Rate matching cho mã hóa turbo kênh truy n t i
- Sub-block Interleaver: Chui u vào c a kh i là )
1
) 2
) 1
)
D i i
Trang 282 )
1 (
1 )
1 (
)
1
(
1 2
2 1
1 2
1 0
TC subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock
TC subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock
TC subblock
C R C
R C
R C
R
C C
C C
C
y y
y y
y y
y y
y y
y y
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock
TC subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock TC
subblock
TC subblock
C R
C P C
R P C
R P C
R
P
C C
P C
P C
P C
P
C P P
P P
y y
y y
y y
y y
y y
y y
)1 (
)1 (
)1 (
) 2 ( )1
( ( )
) 2 ( )1
)
0
(
)1 (
) 2 ( )1
) 1
)
K i i
l y t c t u tiên x p ch ng lên c t ti c a ma trn hoán v c t có kích
2 ( 2 ) 2 ( 1 ) 2 (
v v v
subblock
TC subblock TC
subblock
mod 1 mod
) (
- Bit collection: u ra ca khi Bit collection là chui wk
Trang 29Chiu dài c a b m tu n hoàn là K W=3k, v i kh i mã hóa th c tính
) 0 ( k
k v
w v k-1
) 1 (
w
v k-1
- Bit selection and pruning:
E là chi u dài chu u ra c a b i v i kh i mã hóa th r,
rvidx = 0, 1,2 là s phiên b a cho vi c truy n t i Chu i bit u ra là e k trong
-1
Tùy thu u ch , s khn sóng và t ng s bít mà m t kh truy n t i có th truy n t i c ta có th tính ra
cb
N j
k
k w
e ( 0 )mod [8]
Ghép khối mã hóa (Code block concatenation):
Chuu vào cho kh i ghép kh i mã hóa là chu i erkvi r0, ,C1và 0, , r 1
k E u ra là chu i fkvi k0, ,G1 Erlà s bít c a kh i rate matching ca khi mã hóa th r, G là tng s ng truy n
Khi ghép kh i mã hóa th c hi n ghép liên ti u ra c a kh i rate matching cho các khi mã hóa khác nhau fk
Set k 0và r0while r C
Set j0while j E r
f e1
k k 1
j jend while 1
Trang 30v t lí bao g m: kh i xáo tr n (scramber), kh u ch (modulation), kh i ánh x
l p (layer mapping), kh i ti c khi t o ra symbol OFDM (precoding)
và kh i generation OFDM:
Khố i xáo tr n ộ u vào cho m i t mã codeword q, là kh i bit
) 1 (
( ) )mod 2 )
~( ) i b( ) i c( ) i
Trang 31c (q) i ) là th t xáo tr c kh i t o khi b u c a m i khung ph kh i t o ph thuc vào lo i kênh truy n t i (lu n ch
n kênh SCH) nên
nRNTI: nh danh m ng vô tuy t m th n i
ns: S th t khe trong mt khung vô tuyn
c kh i d li c nhi u giao thoa gi a các kh i bit khác nhau cho các User, và hi các chu i xáo tr n ng
c thi t k sao cho chúng tr c giao v i nhau
Khối điề u ch (Modulation): ế u ch có th là BPSK QAM, 16,QAM 64, 256QAM c s d ng theo mng kênh khác nhau, m
t bit truy u ch s V i m i t mã , các bit ng u nhiên ) q
) 1 (
), ,
0
symb )
) 1 (
) 0 (
(q) symb ) ( )
(
M d d
q
ng vào các l p x i ) x(0)( i ) x(1) i )T vi i 01,, ,Msymblayer 1 theo B ng 1.3
B ng 1.3: B ng ánh x t mã sang l p cho ghép kênh không gian
Trang 34Hình 1.14 và Hình 1.15 mô t ví d ánh x t mã sang l ng h p v i
2 t mã 4 lp và 2 t mã 8 lp
Khố ền mã trướ i ti c khi th c hi n t o symbol OFDM (Precoding): thc ự ệ ạ
hi n x p x p l i gi u ch ng cao nht cho bên nhn nhi u
Các chế độ truy n dẫ ề n đư ờ ng xu ng trong LTE ố
TM 3 – Open loop spatial multiplexing with CDD
Trang 35Ch này h tr ghép kênh không gian c a 2-4 l p (ghép 2-
ng) c t d li u cao Nó yêu c thông tin ph n h i c a UE
v ng thái kênh (không có ch s ma tr n ti tr c dùng khi các
thông tin kênh b thi u hoi, ví d cho UE di chuy n
( ) )
) (
) 1 (
) 0 ( )
1 (
) 0 (
i x
i x U i D i W i y
i y
B ng 1.5: Codebook cho truy n t i trên port {0,1} c
và báo cáo CSI d a theo port {0,1} ho c {15,16}
0 1 2 1
1 1 2 1
Trang 36i j
3 4 3 2
1 1
1 1
1 3
j j
e e
e e
3 2
0 0
0 0
0 0
1
i j
i j
4 12 4 8 4 4
4 6 4 4 4 2
1 1 1
1 1
1 1 2
j
j j
j
j j
j
e e
e
e e
e
e e
4 4
4 2
0 0
0
0 0
0
0 0
0 1
i j
i j
i j
e e
symbol c a kh i Precoding và phát tra các ng truy n sóng
1.4 Kết luận chương
Nghiên c u và tìm hi u v l ch s phát tri n c a m ng 4G, ch a l p
v t lý v i ph n t duy nh t eNB N m v ng xu ng cho kênh truy n t i và kênh v t lý t eNB t i UE quan tr ng trong
ph n mô ph ng ti p theo Tìm hi c ng d ng c a h thng MIMO-OFDM trong lp vt lý ca 4G
Trang 37Chương 2 HỆ THỐNG MIMO -OFDM 2.1 Hệ thống MIMO
2.1.1 Giới thiệu về MIMO
H thn
m- m v t i phía phát và phía thu, có th t c
truy n d li u, gi h th ng vô tuy n mà không c n
th m r t l u
ki n tài nguyên vô tuy n v t n s h n h p hi n nay Tuy nhiên chi phí ph i tr
truy n d li u chính là vi n khai h th ng , không gian c n thi t cho h th th ph c t p c a h ng x lý s tín hi u
Hình 2.1: H th ng MIMO Hình 2.1 mô t m t h th n g m nhiu
Trang 382.1.2 Kỹ thuật phân tập
i h th ng MIMO là d a vào các k thu t phân t
hi u các k thu t phân t p giúp ta có cái nhìn sâu s MIMO Trong truy n thông không dây di d ng, k thu t phân t c s d ng r làm gim nh
ng cng và c i ti tin c y c a kênh truy n mà không yêu c u
t phát hon c n thi t K thu t phân t p yêu c u nhi u
b n sao tín hi u phát t t c mang cùng m quan r t nh n c a phân t p là n
nh n hai hay nhi u b n sao c a tín hi u m c l p thì nh ng m u này b suy
gi c l p vng tín hi u c b th suy ging tín hi u khác có th không b suy gi m Vì v y, s k t h p h p
lý c a các phiên b n khác nhau s làm gi m ng c a fading và c i thi tin cy cng truy n
Có nhi c phân t p:phân t p th i gian có th c qua mã hoá (Coding) và xen kênh (Interleaving): phân t p t n s n u c tính c a kênh truy n là ch n l c t n s , phân t p không gian s d ng nhi u phát ho c thu
t cách nhau v i kho l n.Trong th c t , k thu t phân t p có th ng
d ng trong mi n không gian, s phân c c c a , mi n t n s và mi n th i gian Trong h ng th c t th c BER c a h ng theo yêu c u, ta k th t
h p hai hay nhi u h ng phân t th cung c p s phân t p nhi u chiu (multi-demnsional diversity)
Có 3 k thu t phân t
Phân t p không gian ậ : còn g i là phân t p , s d ng nhi u
ho c chu c s p x p trong không gian t i phía phát ho c phía thu Các
c phân chia nh ng kho l n sao cho tín hiquan v i nhau Yêu c u v kho ng cách gi a các ten tùy thu cao ca
ng lan truy n và t n s làm vi c Kho n hình kho ng
các tín hi i nhau Trong phân t p không gian, các phiên b n c a tín hi c truyo nên s
Trang 39tha trong mi n không gian Không gi p th i gian và t n s , phân
t p không gian không làm gi m hi u su c tính này r t quan tr ng trong truy n thông không dây t cao t trong nh ng k thut
c áp d ng trong h th ng m ng 4G
Phân t p t n s ậ ầ ố: s d ng các thành ph n t n s phát cùng mt thông tin Các t n s c m b o b ng c a fading m t
c l p Kho ng cách gi a các t n s ph i l ng nh t
m b o r ng fading trên các t n s i nhau Trong truy ng, các phiên b n c a tín hi c cung c d a trong mi n t n s c g i là tr i ph , ví
d i ph c titr u ch ng mang và nh y t n K thu t tr i ph r t
hi u qu t quán c a kênh truy n nh
nh t quán c a kênh truy n l i ph , tr i tr ng s nh chu k c a tín hi ng h p này, tr i ph là không hi u qu cung c p phân t p t n s Phân t p t n s gây ra s t n hao hi u su c vào s n s
Phân t p theo th i gian: ậ ờ có th c qua mã hóa và xen kênh Trong truyu khi n l i k t h p v c s phân
t p th i gian Các phiên b n c a tín hi i d a trong min th i gian Kho ng th i gian l p l i các phiên b n c a tín hi c quy
nh b i th c l p ngõ vào b gi i mã Vì t n
thi gian cho b xen kênh d n trì hoãn vi c gi i mã, k thu ng hi u
qu ng fading nhanh, i gian nh t quán c a kênh truy n nh
i v i kênh truy n fading ch m n u xen kênh quá nhi u thì có th d n trì hoãn
.[3]
2.1.3 Nguyên lý cơ bản của MIMO
Xét h ng truy th u ra (MIMO) s d ng nhi u ten t i c ng v c
l p gi a m i c p truy n và nh n, thì h ng truy n thông vô tuy n MIMO th
Trang 40c nh l qua nh ng h th ng n thng b i vi c l i d nh ng mô hình hi n t i trong ma tr n kênh bên trong khe i gian-t n s th a nh ng h th i th phân
t p quan tr ng qua nh ng h ng thông tin liên l c không dây truy n th ng b th i
vi c khai thác c hai vi c phân t p phát và phân t p thu nh s d ng nh
mã không gian-thi gian khác nhau c liên h t i hai l p khác nhau c a MIMO t c là mã không gian- i gian và ghép kênh không gian L p th u tiên có th c i thi tin cng truy n và l p th ng h s truy n
ca nhng h ng không dâyth
2.1.4 Ưu điểm của MIMO
Độ ợ l i m ng: ả Xem xét h th ng MIMO v i m t phát và hai thu (minh h a trong Hình 2.2) Hai thu s nhn nh ng b n sao khác nhau, s 1