Nghiên ứu lớp vật lý mimo ofdm ủa hệ thống thông tin di động 4g

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Minh Trang NGHIÊN CỨU LỚP VẬT LÝ MIMO - OFDM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G Chuyên ngành: K thut vin thông LUH THUT K THUT VIN THÔNG NG DN KHOA HC: TS HÀN HUY  Trang phụ bìa Hà Ni  2017 17083300186177f5bdeb5-3319-41d3-95f3-f645a20de923 17083300186177e6c7238-2fc8-43d6-bdcd-7d3d4fa0cdaf 17083300186173c8e15dd-92a8-45b2-abe9-c2a543720bc3 - LỜI CAM ĐOAN c ht, xin gi li ci tp th thy cô Vin n t vi   i hc Bách Khoa Hà N  o m  ng thun li v  vt ch chun mơn q trình tơi thc hi tà     y cô Vii h n khóa hc này, tu kin cho hc viên nh có u kin thun l hc tp nghiên cc bit xin gi li cn thy giáo TS Hàn Huy n tình ch bng khoa hng dn, sa cha cho ni dung ca lu     ng ni dung ca lu         hiu, nghiên cu vit Tt c  c tơi thc hin cn thn có s nh ng sa cha cng dn Tôi xin chu trách nhim vi nhng ni dung lu Tác gi Nguyễn Minh Trang Nguyn Minh Trang  CB130631 - MỤC LỤC Trang ph bìa DANH MC CÁC HÌNH V DANH MC CÁC BNG BIU .6 DANH MC CÁC T VIT TT M U .9 g H THNG 4G 12 1.1 Gii thiu tng quan v h thng 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 Kt lu 36  2.1 H THNG MIMO-OFDM 37 H thng MIMO 37 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 khơng 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 thng OFDM 49 2.2.1 Tng quan h thng OFDM 49 2.2.2 m ca k thut OFDM 55 Nguyn Minh Trang  CB130631 - 2.2.3 Kt lun .56 2.3 H thng MIMO-OFDM .56 2.4 Kt lu 58  NG KÊNH MÙ VÀ MÔ PHNG 59 3.1 Gii thiu chung 59 3.2 ng kênh mù .60 3.2.1 Các mơ hình tín hiu gi thit 61 ng kênh: 3.2.3 Thit lp thut toán: 66 3.2.4 Phnh li 3.2.5 Kt qu mô phng 75 3.3 Kt lun 81 KT LUN .82 TÀI LIU THAM KHO 84 Nguyn Minh Trang  CB130631 - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 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 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: Mơ hình kênh DL-SCH 30 Hình 1.14: Ánh x lp vi codeword layer 33 Hình 1.15: Ánh x lp vi codeword 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 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: Chịm ca s1 s2 .72 Hình 3.3: So sánh NMSE ghép kênh khơng gian 77 Hình 3.4: So sánh SER ghép kênh không gian 78 Hình 3.5: So sánh NMSE s dng mã hóa Alamouti 79 Hình 3.6: So sánh SER s dng Mã hóa Alamouti 80 Nguyn Minh Trang  CB130631 - DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bng 1.1: Bng t nh ca mng 4G 14 Bng 1.2:Mơ hình hốn 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 3GPP phiên bn 12 34 Bng 1.5: Codebook cho truyn ti port {0,1} c 35 Bng 1.6: Large-delay CDD .36 Bng 3.1: Tp hp ma trn khônh cho h thng STBC khác nt  2,3, : 73 s dng s  Bng 3.2: Thi gian tính tốn trung bình cho mi thut toán (SM) 76 Bng 3.3: Thi gian tính tốn trung bình cho mi thut tốn (má hóa Alamouti) 80 Nguyn Minh Trang  CB130631 - DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ARP AWGN BER CCI CDD CRC CSI DFT DL-SCH DU EM FDD FFT HARQ HOS HSPA HSUPA ICA IDFT IFFT IP ISI LTE MAC MCH MIMO MME NMSE NOSTBC Automatic Repeat Request Additive White Gaussian Noise Bit Error Rate Co-Channel Interference Cyclic Delay Diversity Cyclic Redundancy Check Channel State Information Discrete Fourier Transform Downlink Shared Channel Digital Unit Expectation - Maximinization Frequency Division Duplex Fast Fourier Transform Hybrid Automatic Repeat Request Higher Order Statistics High Speed Packet Access High Speed Uplink Packet Access Independent Componet Analysis Inverse Discrete Fourier Transform Inverse Fast Fourier Transform Internet Protocol InterSymbol Interference Long Term Evolution Medium Access Control Multicast Channel Multi-Input Multi-Output Mobility Manage Entity Normalized Mean Square Error Non-Orthogonal STBC OFDM OSTBC PCH PDCP PMI QOSTBC RLC Orthogonal Frequency Division Multiplexing Orthogonal STBC Paging Channel Packet Data Convergence Protocol Precoding Matrix Indicator Quasi-Orthogonal STBC Radio Link Control Nguyn Minh Trang  CB130631 - RRM RS RU SAE SD SER S-GW SISO SM SNR SOS STBC TTI TDD Radio Resource Management Reference Signal Radio Unit System Architecture Evolution Steepest Descent Symbol Error Rate Serving Gateway Single Input Single Output Spatial Multiplexing Signal to Noise Ratio Second Order Statistics Space - Time Block Coding Transmission Time Interval Time Division Duplex Nguyn Minh Trang  CB130631 - MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trong nh     c nghiên cu thông tin vô tuy   trin rc nhu cu phát trin nhanh ca dch v t cao chc ci thit b u cui truy nhp h thng vô tuyn b gii hn Sut nhi không ngng phát trin thit b vô tuyn chun 4G (th h mng th 4) h tr ng dng d lin t cao vi chìa khóa cơng ngh h thng MIMO-OFDM H thng MIMO mng li li ích kép, v     ng nh ghép kênh không gian trit fading nh phân tp thu/phát  h thng MIMO, v ng kênh cho h thng vô tuyn nhim v    yêu cu ca thit b u cui phân t   ng tham s ct khong tích s  phát  thu Vì vy, cn tìm hiu lp vt lý MIMO-OFDM ca h thng 4G  xung kênh mù nh m bo y ca tín hiu phía thu Tình hình nghiên cứu MIMO công ngh m c phát trin nh      nhanh chóng tr thành m  tài r      t nhiu cơng trình khoa hc, luc cp nghiên cu v i nhi Vi công ngh OFDM, nhng nghiên cu lâu, nhi u   hin rõ v mt thi gian phát trin ng d  i sng Mt nhng ng dng ni bt nhc phát truyn hình s qung bá Vic kt hp hai công ngh tiên ti quan tâm t nhà khoa hc, công ty, t chc khp th gi 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, mc phát tri l kt hp MIMO-OFDM vn nhic quan tâm, nghiên cu Nguyn Minh Trang  CB130631 - ng kênh truyn thành phn không th thiu bt kì h thng vơ tuyn Khác vi mt mng truyn dn có dây, tín hiu kênh truyn thông tin vô tuyn b ng bi nhiu yu t u x hay tán x các cơng trình kin trúc nm gia thit b phát thit b  u ng kênh phát k nhau, ng bi tn s phát k gia kênh, nhiu liên kí t      ng kênh truyn cho h thng MIMOt v cn s u nhiu Hin có rt nhiu     ng kênh vơ tuyn có th chia làm lo  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 tốn phc tp, tín hi  c có th khơi phc da vào chui hun luy    t  n dn ti gim t truyn d liu công ngh vô tuyn mi nhm m   cao t  d li i 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 khơi 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 tốn cao Lun  s tp trung vào tìm hi       ng kênh mù nh c phát qua giao din vô tuyn thit b u cui ngày phát trin, kh g x lý tín hiu ngày nhanh Mục đích nghiên cứu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Khi phát trin công ngh vô tuy     n hiu qu s di tin v chng tín hiu (ln hóa NMSE, t l li ký hiu SER) Do vy, lun  tìm hiu i   ng kênh mù truyn nhm ci ti    n thng Ngoài ra, lun   yêu cu cho kt qu nghiên cu phi có tính ng dng cao, phù hp cho trin khai thit b phn cng thc t Các thu Nguyn Minh Trang  CB130631 10