Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Đánh giá hệ thống V-OFDM trong kênh Fading

Mӝt trong sӕ ÿyOjSKѭѫQJSKiSÿyOjKӋ thӕng V-OFDM, có thӇ [HPQKѭOjsӵ kӃt hӧp MIMO + OFDM = V-20ÿѫQăQJWHQ+Ӌ thӕng V-OFDM nKѭOjPӝt cҫu nӕi giӳa OFDM và SC-FDE nên nó có tính linh hoҥt[1] tron

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

PHẠM NGUYỄN QUỐC HƯNG

ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG V-OFDM TRONG KÊNH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phạm Nguyễn Quốc Hưng MSHV:11140020

Ngày, tháng, năm sinh: 16/02/1985 Nơi sinh: Khánh Hòa

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử Mã số : 605270

I TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG V-OFDM TRONG KÊNH FADING

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Đánh giá hệ thống V-OFDM thông qua kênh truyền fading đa đường Phân tích độ lợi phân tập, độ lợi mã của mỗi khối vector trong hệ thống V-OFDM để đưa ra đánh giá về chất lượng của hệ thống thông qua kênh truyền fading Đánh giá các phương pháp nâng cao hiệu suất của hệ thống V-OFDM và áp dụng các kỹ thuật ước lượng kênh truyền

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2012

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/07/2013

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN): PGS.TS Phạm Hồng Liên

Tp HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2013

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA….………

(Họ tên và chữ ký)

Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ này vào trang đầu tiên của tập thuyết minh LV

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, các thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức vô cùng quý báu trong suốt thời gian tôi học đại học.Những kiến thức ấy sẽ là nền tảng cho tôi tiếp tục bước đi trên con đường sau này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Phạm Hồng Liên, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, hỗ trợ tài liệu và định hướng nghiên cứu giúp tôi hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân ,các đồng nghiệp đã trực tiếp hay gián tiếp giúp đỡ, chia sẻ, động viên tôi rất nhiều để có thể hoàn thành bản luận văn này

Tôi xin gửi đến gia đình, Quý thầy cô, bạn bè, người thân lời kính chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2013

PHẠM NGUYỄN QUỐC HƯNG

LuұQYăQQj\WUuQKEj\YӅÿӅWjLµµĈiQKJLiKӋthӕQJ 92)'0 WURQJNrQK IDGLQJ´

SC-FDE.VìthӃnócótínhlinhhoҥttrongthiӃtkӃ

MөctiêucӫaluұQYăQQj\tìmhiӇuvӅÿӝlӧiphântұSYjÿӝlӧimãhóacӫamӕikhӕi vector VB tronghӋthӕng V-2)'0FNJQJQKѭOjWuPKLӇuvӅgiӟihҥnhiӋusuҩtcӫanótrongkênh fading

bҵngsӕOѭӧQJ[XQJÿӇÿҥWÿѭӧctӕLѭXYӅhiӋusuҩttoànphҫQYjÿӝphӭctҥp

This thesis presents an analytical study of V-OFDM over multi-pathfading channels As a bridge of connecting orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) with single-carrier frequency domain equalization (SC-FDE) techniques, Vector OFDM (V-OFDM) provides significant flexibility in system design

Our goal is to investigate the diversity gain and coding gain of each vector block (VB) in V-OFDM so as to ultimately reveal its performance limits over fading channel

By using algebraic number theory tools, we rigorously prove for the first time that a majority of VBs in V-OFDM can surely realize the diversity gain of min là min{M,G} where M is the length of each VB, and G is the total number of channel taps

Furthermore, some specific VBs, whose length equals the total number of channel taps, can not only harvest the maximum diversity gain but also achieve the maximum coding gain

It is further demonstrated that, even though VBs fail to benefit from additional diversity gain when M exceeds G, they can enjoy significantly increased coding gains

Our analysis concludes that it is preferable to choose the length of VBs to be equal to the number of channel taps in consideration of both overall system performance and computational complexity

/XұQYăQQj\OjNӃWTXҧFӫDTXiWUuQKWӵQJKLrQFӭXWӯFiFEjLEiRNKRDKӑFWUrQWҥSFKt,(((  WӯFiFHERRNYӅKӋWKӕQJOFDM FiFHERRNYӅѭӟFOѭӧQJNrQKWUX\ӅQ KӋWKӕQJfading,WURQJWUX\ӅQWK{QJNK{QJGk\ FiFWѭOLӋXÿmÿӅFұSWURQJSKҫQWjLOLӋXWKDPNKҧR1KӳQJNӃWTXҧQrXUDWURQJOXұQYăQOjWKjQKTXҧQJKLrQFӭXFӫDFiQKkQWiFJLҧGѭӟLVӵJL~SÿӥFӫDJLiRYLrQKѭӟQJGүQ

ÿRDQOXұQYăQQj\KRjQWRjQNK{QJVDRFKpSOҥLEҩWNuPӝWF{QJWUuQKQjRÿmFyWӯWUѭӟF

1.2.3 BiӇu diӉn toán hӑc tín hiӋu OFDM 20

1.2.4 6ѫÿӗ khӕLÿLӅu chӃ và giҧLÿLӅu chӃ cho OFDM 21

1.2.5 Tính toán bҵng bӝ ))7FѫVӕ 2 22

1.2.6 Khoҧng thӡi gian bҧo vӋ Cyclic Prefix 26

ѬXYjQKѭӧFÿLӇm cӫa kӻ thuұt OFDM 28

&+ѬѪ1*ĈÈ1+*,È&+Ҩ7/ѬӦNG Hӊ THӔNG V-OFDM TRONG KÊNH FADING 30

2.1 Khái quát kӻ thuұt V-OFDM 30

2.2 Nӝi dung chính 32

2.3 Mô tҧ hӋ thӕng V-OFDM 33

2.3.1 HӋ thӕng phát V-OFDM 34

2.3.2 HӋ thӕng thu V-2)'0««««««««««««««««««« 2.4 Ĉһc tính cӫa tín hiӋu vào và ra cӫa hӋ thӕng 35

2.5 Các tham sӕ chҩt Oѭӧng hӋ thӕng 37

2.5.1 Xác suҩt lӛi cһp (PEP) 37

Ĉӝ lӧi phân tұSÿӝ lӧi mã 39

2.5.3 Tham sӕ ǻl 43

2.6 Tóm lҥi 48

2.7 Các khӕi vector khác nhau 51

2.7.1 HӋ thӕng V-OFDM vӟLFiFNtFKWKѭӟc khӕi vector khác nhau««« 2.7.2 NhұQ[pW«««««««««««««««««««««««« 2.8 HӋ thӕng phân tұp 60

2.8.1 Phân tұp phát V-OFDM 60

2.8.2 Phân tұp nhұn V-OFDM 62

2.9 Phân tích so sánh V-OFDM vӟi các OFDM khác 62

2.9.1 So sánh vӟi Coded OFDM 63

2.9.2 So sánh vӟi Constellation-Rotated OFDM 64

2.9.3 So sánh vӟi Precoded OFDM 64

2.9.4 So sánh vӟi Asymmetric OFDM 65

2.9.5 So sánh hiӋu quҧ cӫa hӋ thӕng V-OFDM vӟi các hӋ thӕng nhұn tuyӃn tính 65

ѬXÿLӇPYjQKѭӧFÿLӇm cӫa hӋ thӕng V-OFDM 66

ѬXÿLӇm cӫa hӋ thӕng V-OFDM 66

1KѭӧFÿLӇm cӫa hӋ thӕng V-OFDM 66

&+ѬѪ1*.Ӻ THUҰ7ѬӞ&/ѬӦNG KÊNH 68

ѬӟFOѭӧng kênh trong kênh fading chұm 68

ѬӟFOѭӧng kênh trong kênh fading nhanh 69

ѬӟFOѭӧng kênh trong hӋ thӕng V-OFDM 70

3.4 Mô tҧ hӋ thӕng V-OFDM dӵDYjRѭӟFOѭӧng pilot 72

ѬӟFOѭӧng kênh dӵa vào pilot dҥng khӕi 74

&+ѬѪ1*&È&3+ѬѪ1*3+È3&ҦI THIӊN HIӊU SUҨT 79

4.1 Vector xoay CRV-OFDM 79

4.1.1 KӃt luұn 84

4.2 Dùng hӋ thӕng CI-V-2)'0ÿӇ cҧi thiӋn thông sӕ PAPR 85

4.2.1Khái quát hӋ thӕng 85

4.2.2 Mô phӓng 86

4.3 Dùng bӝ ÿLӅu chӃ và giҧi mã lһp cho hӋ thӕng V-OFDM 88

&+ѬѪ1* MÔ PHӒ1*9¬ĈÈ1+*,È+ӊ THӔNG V-OFDM 89

5.1 Các tham sӕ mô phӓng 89

5/ѭXÿӗ giҧi thuұt 90

5.3 Mô phӓng bҵng MATLAB 93

5.3.1Chӑn vector delay Pedestrian 93

5.3.1.1 So sánh Ber vӟi M=1(OFDM) và M=2(Vector OFDM) theo mӭc 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM Nhұn xét kӃt quҧ mô phӓng 93

5.3.1.2 So sánh Ber cӫa 4-QAM; 16-QAM; 64-QAM trong OFDM và V-OFDM Nhұn xét và giҧi thích kӃt quҧ mô phӓng 94

5.3.1.3 So sánh Ber cӫa V-OFDM(M=2) ӣ V=5km/h, V=10km/h, V=15m/h, V=30km/h Nhұn xét và giҧi thích kӃt quҧ 95

5.3.1.4 So sánh Ber cӫa VOFDM vӟi các khӕi Vector khác nhau M=1(OFDM); M=2 và M= 4 (VOFDM) MӭFÿLӅu chӃ 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM Nhұn xét, giҧi thích kӃt quҧ 97

5.3.1.5 So sánh Ber cӫa V-OFDM(M=1;2;4) vӟLWUѭӡng hӧp mã hóa Convolution và không mã hóa Nhұn xét kӃt quҧ 99

5.3.1.6 So sánh Ber cӫa V-OFDM(M=2) ӣ FiFEăQJWK{QJ0+] và 20MHz Nhұn xét kӃt quҧ mô phӓng 102

5.3.1.7 So sánh Ber cӫa VOFDM (M=2) ӣ các tҫn sӕ 2GHz, 4GHz, 8GHz, 16GHz Nhұn xét kӃt quҧ mô phӓng 102

5.3.2 Chӑn vector delay vehicular 104

5.3.2.1 So sánh Ber vӟi M=1 (OFDM) và M=2 (VOFDM), mӭFÿLӅu chӃ 4QAM, 16QAM, 64QAM Nhұn xét kӃt quҧ 104

5.4 So sánh BER cӫa V-OFDM giӳa kênh truyӅn fading và AWGN nhұn xét kӃt quҧ 105

&+ѬѪ1*KӂT LUҰN 9¬+ѬӞNG PHÁT TRIӆN CӪA LUҰ19Ă1 107

6.1 KӃt luұn 107

6.2 Nhӳng hҥn chӃ YjKѭӟng phát triӇn cӫDÿӅ tài 107

6.2.1 Hҥn chӃ cӫDÿӅ tài: 107 +ѭӟng phát triӇn cӫDÿӅ tài: 108 TÀI LIӊU THAM KHҦO 109

DANH MӨC HÌNH VӀ VÀ BҦNG BIӆU

Hình 1.1 HiӋQWѭӧQJÿDÿѭӡng 7

Hình 1.2 ĈiSӭng tҫn sӕ WKD\ÿәi theothӡi gian 8

+uQK7iFÿӝng cӫDÿѭӡng truyӅn multipath 8

Hình 1.4 Fading Rayleigh khi thiӃt bӏ GLÿӝng di chuyӇn (ӣ tҫn sӕ 900MHz) 12

Hình 1.9 Phә cӫa mӝt tín hiӋu OFDM 19

Hình 1.10 6ѫÿӗ khӕi xӱ lý tín hiӋu OFDM 22

Hình 1.11 ))7ÿLӇm 25

+uQK/ѭXÿӗ ))7ÿLӇm 25

Hình 1.13 Tín hiӋu OFDM vӟi Cyclic Extension 27

Hình 1.14 Chèn khoҧng dӵ trӳ vào OFDM 28

Hình 2.1 Xӱ lý tҫn sӕ- không gian 32

Hình 2.2 6ѫÿӗ hӋ thӕng V-OFDM 33

Hình 2.3 Phân bӕcho mӛi khӕi vector (QPSK, M=4, N=256) 49

Hình 2.4 Phân bӕcho mӛi khӕi vector (4-PAM, M=4, N=256) 50

Hình 2.10 So sánh Coded OFDM vӟi V-OFDM (N=256, G=20) 57

Hình 2.11 Data rate overhead cӫa hӋ thông V-OFDM NKL0WăQJ 58

Hình 2.12 Data rate over head cӫa hӋ thӕng V-OFDM khi L WăQJ 58

Hình 2.13 Phân phӕi cho mӛi 60

Hình 2.14 KӃt quҧ mô phӓng vӟi phân tұp phát 62

Hình 2.15 HӋ thӕng Coded OFDM 63

Hình 3.1 KiӇu chèn pilot dҥng khӕi 70

Hình 3.2 Sҳp xӃp dҥQJOѭӧt 71

Hình 3.3 Sѫÿӗ khӕi cӫa hӋ thӕng V-OFDM có chèn pilot 72

Hình 3.4 KiӇu chèn pilot dҥQJOѭӧc 76

Hình 4.1 BER cӫa hӋ thӕng V-OFDM ӭng vӟLFiFVXEFKDQQHOWѭѫQJӭng, BPSK, M=2, N=32 79

Hình 46ѫÿӗ khӕi cӫa hӋ thӕng CRV-OFDM 80

Hình 4.3 BER cӫa CRV ӭng vӟLFiFVXEFKDQQHOWѭѫQJӭng 81

Hình 4.4 so sánh BER vӟLÿLӅu chӃ BPSK 81

Hình 4.5 so sánh BER vӟLÿLӅu chӃ QPSK 82

Hình 4.6 so sánh BER cӫa CRV-OFDM vӟi SNR cao 83

Hình 46ѫÿӗ khӕi hӋ thӕng CI-V-OFDM 85

Hình 4.8 PAPR trên mӛi mӭc phát 86

Hình 4.9 so sánh BER vӟi các thông sӕ ȕ 87

Hình 4.10 so sánh BER cӫa các hӋ thӕng 87

Hình 4Vѫÿӗ PmKyDÿLӅu chӃ lһp V-OFDM 88

Hình 56ѫÿӗ khӕi hӋ thӕng V-OFDM 89

Hình 5.2 So sánh Ber vӟi M=1(OFDM) và M=2(Vector OFDM), 4-QAM 93

Hình 5.3 So sánh Ber vӟi M=1(OFDM) và M=2(Vector OFDM), 16-QAM 93

Hình 5.4 So sánh Ber vӟi M=1 (OFDM) và M=2 (Vector OFDM), 64-QAM 94

Hình 5.5 So sánh hӋ thӕng OFDM vӟLÿLӅu chӃ 4-QAM; 16-QAM; 64-QAM 94

Hình 5.6 So sánh Ber cӫa VOFDM ӣ mӭFÿLӅu chӃ 4-QAM;16 - QAM; 64-QAM 95

Hình 5.7 So sánh Ber cӫa V-OFDM (M=2) ӣ V= 5km/h, V=10km/h 96

Hình 5.8 So sánh Ber cӫa V-OFDM (M=2) ӣ V= 5km/h, V=10km/h,V=15km/h 96 Hình 5.9 So sánh Ber cӫa V-OFDM (M=2) ӣ V= 5km/h, V=10km/h, 15km/h, 30km/h 97

Hình 5.10 So sánh Ber cӫa VOFDM vӟi các khӕi Vector khác nhau 98

Hình 5.11 So sánh Ber cӫa V-OFDM khi M=1(OFDM); M=2 và M=4(VOFDM), ÿLӅu chӃ 16-QAM 98

Hình 5.12 So sánh Ber cӫa V-OFDM tҥi M=1(OFDM) khi M=2 và M=4(VOFDM),

Hình 5.17 So sánh Ber cӫa V-OFDM (M=2) ӣ các tҫn sӕ 2GHz và 4GHz 102

Hình 5.18 So sánh Ber cӫa V-OFDM (M=2) ӣ các tҫn sӕ 2,4,8 GHz 103

Hình 5.19 So sánh Ber cӫa V-OFDM (M=2) ӣ tҫn sӕ 2,4,8,16 GHz 103

Hình 5.20 So sánh BER vӟi M=1 (OFDM) và M=2 (V-OFDM), MӭFÿLӅu chӃ 4-QAM 104

Hình 5.21 So sánh Ber vӟi M=1(OFDM) và M=2 (V-OFDM) mӭFÿLӅu chӃ 16-QAM 104

Hình 5.22 So sánh Ber ӣ M=1(OFDM) và M=2 (V-OFDM) mӭFÿLӅu chӃ 64-QAM 105

Hình 5.23 So sánh BER cӫa V-OFDM giӳa kênh truyӅn fading và AWGN 105

Bҧng 0.1 Sӵ phân bӕ WtFKONJ\ÿӕi vӟi phân bӕ 5D\OHLJK«««««««««12

Bҧng 0.2BҧQJGHOD\WKHRP{LWUѭӡQJ««««««««««««««««

CÁC CHӲ VIӂT TҲT

SC-FDE single-carrier frequency domain equalization PDF Probability density function

IDFT Inverse Discrete Fourier Transform IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IFFT Inverse Fast Fourier Transform

ITU International Telecommunication Union

SC Selection-Combining

SISO Single-Input Single-Output

LӠI NÓ,ĈҪU

Các thӃ hӋ mҥng không dây kӃ tiӃS ÿѭӧc mong chӡ cung cҩp cho các thuê bao vӟi các dӏch vө ÿD SKѭѫQJ WLӋQ NK{QJ Gk\ QKѭ WUX\ Fұp Internet tӕF ÿӝ cao, truyӅQKuQKGLÿӝng và máy tính tích hӧp thiӃt bӏ GLÿӝQJYY«6ӵ ÿzLKӓi các dӏch vө Qj\QKDQKFKyQJWăQJ nhanh dүQÿӃn yêu cҫu các kӻ thuұt truyӅn tӕFÿӝ FDRKѫQvà chҩWOѭӧng dӏch vө 4R6 FNJQJSKҧLWăQJWKHRWURQJNKLEăQJWK{QJNK{QJÿѭӧc phép mӣ rӝng NhӳQJQăPJҫQÿk\F{QJQJKӋ WK{QJWLQGLÿӝng thӃ hӋ thӭ Wѭ* UDÿӡLYjÿDQJGҫn hoàn thiӋn.HӋ thӕng OFDM làm nӅn tҧng cho sӵ phát triӇn mҥng GLÿӝng 4G HiӋn nay có nhiӅu nghiên cӭu cҧi tiӃn chҩWOѭӧng cӫa hӋ thӕng OFDM

Mӝt trong sӕ ÿyOjSKѭѫQJSKiSÿyOjKӋ thӕng V-OFDM, có thӇ [HPQKѭOjsӵ kӃt hӧp MIMO + OFDM = V-2)0ÿѫQăQJWHQ+Ӌ thӕng V-OFDM nKѭOjPӝt cҫu nӕi giӳa OFDM và SC-FDE nên nó có tính linh hoҥt[1] trong thiӃt kӃ, rҩt phù hӧp vӟi nhӳQJ P{LWUѭӡng nhiӉu cao, có fading nhanh ví dө QKѭ P{LWUѭӡQJGѭӟi QѭӟF« VectorOFDM(V-OFDM)kӃt hӧpOFDM vӟixӱ lý không gian khai thác phân tұp trongthӡi gian,tҫn sӕ, và không gian Ngày nay, cùng vӟi sӵ phát triӇn cӫa nhu cҫu truyӅQWK{QJWURQJFiFP{LWUѭӡng cҩu trúc phӭc tҥSÿzLKӓi mӝt hӋ thӕng có khҧ QăQJ WKӵc tiӉn và ít phӭc tҥp vì thӃ hӋ thӕng V-OFDM rҩt cҫn thiӃW ÿӇ nghiên cӭu trong hӑc tұp Vì thӃ ÿӅ WjL ³ĈiQK JLi KӋ thӕng V-OFDM trong kênh IDGLQJ´FNJQJSKөc vө mөFWLrXÿy

Ĉӕi vӟi hӋ thӕng V-OFDM, khác vӟi OFDM, V-OFDM dùng ma trұn kênh [1], [7] thay cho hӋ sӕ kênh cӫa OFDM vì thӃ V-OFDM có nhӳQJÿһFÿLӇm sau:

Loҥi bӓ can nhiӉu,GR ÿy OjP WăQJ sӵ loҥi trӯcan nhiӉX EăQJ Uӝng và can nhiӉXEăQJKҽp

Giҧm tӍ sӕ PAPR tӍ sӕ công suҩWÿӍnh tӭc thӡi trên công suҩt trung bình! Có ÿѭӧFÿLӅu này nhӡ V-2)'0FyNtFKWKѭӟc IFFT/FFT chӍ là L kí tӵ giҧPÿL0Oҫn so vӟi OFDM! Mà ӣ miӅn thӡi gian thì công suҩt cӫa tín hiӋXÿDVyQJPDQJOjWәng hӧp cӫa nhiӅu tín hiӋu rӡi rҥF ÿѫQVyQJ PDQJ QrQ NKL NtFK WKѭӟc IFFT/FFT giҧm xuӕng thì tӍ sӕ 3$35FNJQJJLҧm xuӕng

Giҧm tӍ sӕ CFO (carrier frequency offset) giҧm sӵ dӏch tҫQ FNJQJ QKѭ ҧnh Kѭӣng cӫa hiӋu ӭng Doppler ! Do trên 1 EăQJ WK{QJ Fӕ ÿӏQK WKu NKL NtFK WKѭӟc

IFFT/FFT giҧm xuӕng thì sӵ sai lӋch do phә tҫn sӕ FiFVyQJPDQJFRQFNJQJJLҧm xuӕng tӯ ÿyJLҧm nhiӉu ICI! Tӯ ÿy%(5Fӫa V-OFDM ít bӏ ҧQKKѭӣng bӣLFiFÿLӅu kiӋQÿӝ lӧi phân tұp khác nhau

Vector OFDM giҧm thiӇu sӵ phӭc tҥp cӫa các phép toán so vӟi OFDM.Vӟi OFDM, sӵ phӭc tҥp cӫa các phép toán là 2Nlog2N Trong khi Vector OFDM do NtFKWKѭӟc FFT là L ký tӵ nên sӵ phӭc tҥp các phép nhân cӫa Vector OFDM là:

LMLlog22 = 2Nlog2L'Rÿó Vector OFDM giҧm thiӇu sӵ phӭc tҥp cӫa các phép toán so vӟi OFDM

Cҩu trúc ma trұn[1] cӫa V-OFDM ҧQK KѭӣQJ ÿiQJ NӇ tӟi viӋc ChҩW Oѭӧng BER, vì viӋc chӑn lӵa dҥQJNtFKWKѭӟc khӕi ma trұQFyKѭӣQJÿӃQÿӝ lӧi phân tұp Yjÿӝ lӧi mã hóa Vì thӃ sӕ >@Oѭӧng các VB trong V-OFDM có thӇ ÿҥWÿӝ lӧi phân tұp là min{M,G} vӟi M là chiӅu dài cӫa mӛi khӕi, và G là tәng sӕ Oѭӧng xung kênh +ѫQQӳa, mӝWYjL9%ÿһt biӋt có chiӅu dài bҵng chiӅu dài xung kênh, có thӇ ÿҥWÿӝ lӧi phân tұp lӟn nhҩWYjÿӝ lӧi mã lӟn nhҩt KKLWăQJ0Yѭӧt quá G thì chúng ta chӍ WăQJÿӝ lӧLPmQJRjLUDÿӝ lӧi phân tұSNK{QJWăQJ9uWKӃ chӑn tӕLѭXOjFKӑn M bҵng sӕ OѭӧQJ[XQJÿӇ ÿҥWÿѭӧc tӕLѭXYӅ hiӋu suҩt toàn phҫQYjÿӝ phӭc tҥSĈӗng thӡi các tác giҧ ÿѭDUDWK{QJVӕ ǻl dùng trong viӋFSKkQWtFKÿӝ lӧi phân tұSYjÿӝ lӧi mã hóa

Mӝt yӃu tӕ >@FNJQJҧQKKѭӣQJÿӃn chҩWOѭӧQJ%(5OjѭӟFOѭӧng trong hӋ thӕng V-2)'0Ĉӕi vӟi hӋ thӕng V-OFDM vӟLP{LWUѭӡng fading chұm thì có kӇu chèn dҥng khӕi, chèn dҥng khӕi là dҥng chèn tuҫn tӵ theo thӡi gian, do dó phù hӧp vӟL P{L WUѭӡng fading chұm, thuұW WRiQ ѭӟF Oѭӧng kênh dùng là LS và MMSE, trong tài liӋu [3] các tác giҧ nhұQÿӏnh thuұt toán MMSE sӱ dөng hiӋu quҧ KѫQWKXұt toán LS Vӟi kiӇu chèn pilot dҥQJOѭӧt thì phù hӧp vӟi fading nhanh vì chèn theo miӅn tҫn sӕ, ngoài viӋc áp dөng 2 thuұt toán MMSE và LS nêu trên, các tác giҧ còn GQJFiFSKѭѫQJSKiSQӝLVX\ÿӇ ѭӟFOѭӧng các dӳ liӋu kênh con

Ngoài ra ӭng dөng thêm mӝt sӕ kӻ thuұt [2] xoay vector (CRV-OFDM) dùng tұSWUXQJÿѭӡng Ber ljPWăQJÿӝ lӧi phân tұp làm cho BER tәng thӇ ÿҥt chҩWOѭӧng tӕLѭX7LӃSÿӃn là hӋ thӕng CI-92)'0FNJQJOjKӋ thӕng [4] kӃt hӧp bӝ trҧi mã CI vӟi hӋ thӕng VOFDM làm dӗQWăQJGzQJQăQJOѭӧng cho các symbol thông tin có ích, còn các symbol không phҧi thông tin bӏ giҧP QăQJ Oѭӧng xuӕQJ GR ÿy JLҧm

nhiӉXYjWăQJKLӋu suҩW%(5OjP(WăQJÿiQJNӇ và PAPR giҧm Sau cùng[10] là hӋ thӕng coded VOFDM áp dөng bӝ PmKyDÿLӅu chӃ lһSÿӇ WăQJ%(5

Trong giӟi hҥQ ÿӅ tài, tôi tұS WUXQJ YjR ÿiQK JLi KӋ thӕng VOFDM trong kênKIDGLQJÿiQKJLiҧQKKѭӣng cӫa tӯng khӕi vector VB, nghiên cӭu cҩXWU~Fÿӕi xӭng cӫa khӕLYHFWRUÿiQKJLiFKҩWOѭӧng hӋ thӕng vӟi tӯng mӭFÿLӅu chӃ 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM, cùng vӟLÿiQKJLiҧQKKѭӣng cӫDP{LWUѭӡng truyӅQÿӃn chҩt Oѭӧng cӫa hӋ thӕng VOFM qua các thông sӕ là v, fc%YjYHFWRUGHOD\P{LWUѭӡng, ngoài ra tiӃn hành so sánh ҧQKKѭӣng cӫDP{LWUѭӡQJGHOD\YjP{LWUѭӡng AWGN ÿӕi vӟi hӋ thӕQJÿLӅXÿyJL~SFKRYLӋc kӃt luұn nhӳQJѭXÿLӇPÿLӇm cӫa hӋ thӕng DӵDWUrQFѫVӣ dӳ liӋu trӵc tuyӃn cӫa IEEE (hiӋp hӝi kӻ VѭÿLӋn tӱ Mӻ), tác giҧ VѭXtұp các bài báo khoa hӑFÿӇ nghiên cӭXÿiQKJLiFiFKӋ thӕng có sӱ dөng giҧi thuұt cӫa hӋ thӕQJ2)'0WURQJNrQKIDGLQJѭӟFOѭӧng kênh truyӅQSLORWÿmÿѭӧc phát triӇn bӣi các nhà nghiên cӭXJLiRVѭӣ FiFĈҥi hӑc, viӋn nghiên cӭu trên thӃ giӟi &ăQFӭ vào các giҧi thuұWÿmSKiWWULӇn, tác giҧ ÿmWULӇn khai hӋ thӕQJÿӇ ÿiQKJLiKӋ thӕng V-OFDM trong kênh fading kӃt hӧp các cҩu trúc pilot trong hӋ thӕng OFDM HӋ thӕng mô phӓQJ ÿѭӧc thӵc hiӋn bҵng phҫn mӅm Matlab.Công cө Matlab cho phép hiӇn thӏ các kӃt quҧ mang tính trӵc quan và kiӇm nghiӋm các phân tích lý thuyӃt

Cҩu trúc luұQYăQQj\Jӗm các phҫn sau: MӢ ĈҪ8 7UuQK Ej\ FiF SKѭѫQJ SKiS PөF ÿtFK QJKLrQ Fӭu, tóm tҳt vӅ thông sӕ hӋ thӕng VOFDM, các kӻ thuұWѭӟFOѭӧng kênh truyӅn, các cҩu trúc pilot, FiFSKѭѫQJSKiSQkQJFDRFKҩWOѭӧng BER và phҥm vi nghiên cӭu

&+ѬѪ1*&Ѫ6Ӣ LÝ THUYӂT[7]: - Tәng quan vӅ P{LWUѭӡng truyӅn dүn vô tuyӃQÿѭӧc giӟi thiӋu - &iFÿһc tính kênh truyӅn vô tuyӃn trong hӋ thӕQJ2)'0ÿѭӧc nhҳFÿӃn bao

gӗm: Sӵ suy giҧm tín hiӋu (Attenuation), hiӋu ӭQJÿDÿѭӡng, dӏch Doppler, nhiӉu AWGN, nhiӉu liên ký tӵ ISI, nhiӉu liên sóng mang ICI

- Các phân bӕ 5D\OHLJK ÿѭӧc sӱ dөQJ ÿӇ mô tҧ tính chҩt thӕQJ Nr WKD\ ÿәi theo thӡi gian cӫa tín hiӋu phading phҷQJÿѭӧc giӟi thiӋu

- Giӟi thiӋu vӅ OFDM, các thuұt toán và cách chèn khoҧng bҧo vӋ CP và các ѭXQKѭӧFÿLӇm cӫa OFDM

&+ѬѪ1*ĈÈ1+*,È+ӊ THӔNG V-OFDM [1],[7],[8],[12]: - 1JX\rQOêFѫEҧn cӫa V-OFDM

- 6ѫÿӗ khӕi hӋ thӕng V-OFDM: Bӝ ÿyQJJyLPDWUұn, bӝ chuyӇQÿәi nӕi tiӃp±song song, chuyӇQ ÿәi miӅn tҫn sӕ sang miӅn thӡi gian, chèn khoҧng bҧo vӋ, Pi\WKX9-OFDM, kênh truyӅn

- Ĉӝ lӧi phân tұSÿӝ lӧi mã hóa, hӋ sӕ ǻl- Giҧi thích các giҧQÿӗ mô phӓng cӫa [1] trong bài báo - So sánh V-OFDM vӟi các hê thӕng OFDM khác: coded OFDM, CRV-

OFDM, Precoded OFDM, asymmetric OFDM, so sánh vӅ hiӋu quҧ cӫa hӋ thӕng V-OFDM vӟi các hӋ thӕng nhұn tuyӃn tính

- ѬXÿLӇm - QKѭӧFÿLӇm cӫa hӋ thӕng V-OFDM &+ѬѪ1*&È&3+ѬѪ1*3+È3ѬӞ&/ѬӦNG KÊNH TRUYӄN[6] - Các dҥng phân bӕ Pilot: Phân bӕ Pilot dҥng khӕi và phân bӕ Pilot dҥQJOѭӧc - &iF SKѭѫQJ SKiS Qӝi suy nearest neighbor,nӝi suy tuyӃn tính(linear interpolation), nӝi suy bұc 2 (second order), nӝi suy lowpass, nӝi suy spline cubic

&+ѬѪ1*  &+ѬѪ1* 75Î1+ 0Ð 3+ӒNG VÀ CÁC KӂT QUҦ MÔ PHӒNG

Áp dөng các lý thuyӃWÿmWuPYjJLiRWUuQK>@W{LWKӵc hiӋQFiFOѭXÿӗ và các mô phӓng sau:

- /ѭX ÿӗ hoҥW ÿӝng hӋ thӕng V-OFDM dùng trong mô phӓQJ /ѭX ÿӗ hoҥt ÿӝng cӫDPi\SKiWOѭXÿӗ hoҥWÿӝng mô phӓng kênh truyӅQYjOѭXÿӗ hoҥt ÿӝng cӫa máy thu

Chӑn vector delay Pedestrian

- So sánh Ber vӟi M=1(OFDM) và M=2(Vector OFDM) theo tӯng mӭFÿLӅu chӃ 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM Nhұn xét kӃt quҧ mô phӓng

- So sánh Ber cӫa 4-QAM; 16-QAM; 64-QAM trong OFDM và V-OFDM Nhұn xét và giҧi thích kӃt quҧ mô phӓng

- So sánh Ber cӫa VOFDM(M=2) ӣ V= 5km/h, V=10km/h, V=15m/h, V=30km/h Nhұn xét và giҧi thích kӃt quҧ mô phӓng

- So sánh Ber cӫa VOFDM vӟi các khӕi Vector khác nhau M=1(OFDM); M=2 và M= 4 (VOFDM) MӭFÿLӅu chӃ 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM Nhұn xét, giҧi thích kӃt quҧ mô phӓng

- So sánh Ber cӫa VOFDM(M=1;2;4) vӟLWUѭӡng hӧp mã hóa Convolution và không mã hóa Nhұn xét kӃt quҧ mô phӓng

- So sánh Ber cӫa VOFDM(M=2) ӣ FiFEăQJWK{QJ0+]Yj0+]1Kұn xét kӃt quҧ mô phӓng

- So sánh Ber cӫa VOFDM (M=2) ӣ các tҫn sӕ 2GHz, 4GHz, 8GHz, 16GHz Nhұn xét kӃt quҧ mô phӓng

Chӑn vector delay vehicular - So sánh Ber vӟi M=1 (OFDM) và M=2 (VOFDM), MӭF ÿLӅu chӃ 4QAM,

16QAM, 64QAM Nhұn xét kӃt quҧ mô phӓng - So sánh BER cӫa V-OFDM giӳa kênh truyӅn fading và AWGN Nhұn xét

kӃt quҧ mô phӓng Ö KӃt luұn vӅ kӃt quҧ mô phӓng, nhұQ[pWYjÿiQKJLiNӃt quҧ &+ѬѪ1*  &È& 3+ѬѪ1* 3+È3 &ҦI THIӊU CHҨ7 /ѬӦNG HIӊU SUҨT [2], [4],[10]

- Áp dөQJFiFSKѭѫQJSKiSYHFWRU[RD\&59-OFDM kèm theo mô phӓng trong tài liӋX>@ÿӇ ÿiQKJLiKӋ thӕng so vӟi V-OFDM

- HӋ thӕng CI-VOFDM cҧi thiӋn thông sӕ PAPR Kèm theo mô phӓng trong tài liӋu [4]

- HӋ thӕng coded VOFDM áp dөng bӝ mã hóa lһSÿӇ WăQJFKҩWOѭӧng BER[10] &+ѬѪ1*.ӂT LUҰ19¬+ѬӞNG PHÁT TRIӆN CӪ$Ĉӄ TÀI

- Nêu ra nhӳng hҥn chӃ YjKѭӟng phát triӇn cӫDÿӅ tài - ĈiQK JLi KӋ thông VOFDM dùng các bӝ mã hóa, giҧi mã turbo, dùng các bӝ

lӑc, thuұWWRiQѭӟFOѭӧQJ« - Áp dөng hӋ thӕng MIMO- 92)'0WURQJP{LWUѭӡQJGѭӟLQѭӟc

&+ѬѪ1*&Ѫ6Ӣ LÝ THUYӂT 1.1 Lý thuyӃt vӅ truyӅQÿDÿѭӡng

1.1.1 6ӵVX\\ӃXFӫDÿѭӡQJWUX\ӅQ

TruyӅQÿD ÿѭӡng [7],[8]gây rafading.Trongmӝt hӋ thӕngkhông dây, ÿDÿѭӡnglà dosӵ phҧn xҥ cӫabúp chínhtӯ FiF ÿӕL Wѭӧngkhác nhau dӑc theo ÿѭӡngtruyӅQFKtQKQKѭWKӇ hiӋn trong hình1

Hình 1.1 hiӋQWѭӧQJÿDÿѭӡng [ebook]

MӛLÿѭӡng truyӅQQKѭFydelay liên quan, vàcác hiӋu suҩt tәng thӇcӫa tҩt cҧnhӳng phҧn xҥ này QKѭNӃt quҧtӯ sӵ kӃt hӧpcӫa sóngdelay Sӵ kӃt hӧpxҧy ratheo kiӇu vector tҥiphía nhұn, mӛi thành phҫn sóng tҥo ra phaNKiFQKDXYjÿӝ lӟntҥi mӛi ÿLӇmtrongkhông gian ĈLӅXQj\FKRSKpSWăQJÿӃn mӝWP{KuQKVyQJÿӭngtҥi mӛi tҫn sӕgiӳatruyӅn và nhұQăQJ WHQÿ{LNKLKLӇn thӏ WUrQÿҫutrong hình 2.Sӵ WKD\ ÿәi vӅmagnitudeso vӟiNK{QJJLDQÿѭӧc gӑi là fading

ThiӃt bӏ phát

ThiӃt bӏ thu LOS

Tán xҥ

Phҧn xҥ

Khúc xҥ

Hình 1.2 ĈiSӭng tҫn sӕ WKD\ÿәi theo thӡi gian [7]

Fadinggӗm 2 loҥi.Loҥi thӭ 1 là fading phҷng.Trong loҥi này,phәtín hiӋu nhұQ ÿѭӧcvүn là mӝtbҧn saogҫn giӕngcӫa phәtín hiӋu truyӅnngoҥi trӯ có sӵ thay ÿәLWURQJELrQÿӝ.1KѭP{ tҧ ӣ trên, sӵ WKD\ÿәi cӫDELrQÿӝ này cӫa phә tín hiӋu trong không gian vìsӵ can nhiӉu cӫacác sóng ÿLӋn tӯkӃt hӧp lҥi vӟi nhau Sӵ can nhiӉu nàycó thӇmang tính xây dӵnghayphá hoҥi,và kӃt quҧ là, nhӳQJÿLӅu mӡ (fade), thay ÿәi trongtín hiӋunhұQ ÿѭӧFFѭӡng ÿӝdofading phҷngcó thӇ làrҩt rõ,30 dBhoһFKѫQ Fading phҷngxҧ\UDNKLEuQKSKѭѫQJWUXQJEuQKRMS) trҧi trӉ cӫakênh nhӓ KѫQVRnhiӅu so vӟichu kǤsymbolcӫa tín hiӋu truyӅn

Hình 1.3 7iFÿӝng cӫDÿѭӡng truyӅn multipath [7] Chú thích: phҫn trên, phân tұp không gian ( spatial diversity), phҫQGѭӟLWKD\ÿәi theo thӡi gian

Khi sӵ trҧi trӉRMS cӫa kênh KѫQ NKRҧng10% cӫa chu kǤ symbol,các NrQKNK{QJGk\OjPWKD\ÿәiquang phәtín hiӋu nhұQÿѭӧc,tKuÿk\ÿѭӧc gӑi làfading chӑn lӑctҫn sӕ Trong fading chӑn lӑc tҫn sӕ, kênh làphân tán,vàdҥng sóng nhұn ÿѭӧccónhiӉu xuyên ký tӵ(ISI).Trong miӅntҫn sӕ, ÿiS ӭng kênh có thӇkhông FzQÿѭӧc coi là "phҷng", ELrQ ÿӝ cӫa nócósӵ WKD\ ÿәLÿiQJ NӇhoһcpha cӫa nókhôngtuyӃn tính vӟitҫn sӕ Trong miӅn thӡi gian, nhӳng symbolnhұQÿѭӧccó thӇ không còn [iF ÿӏnh riêng biӋt rõ ràng.Chúng can nhiӉu lүn nhau vìchúngbӏ phân tántheo thӡi gian vàchӗng lҩn lênnhau 7URQJ WUѭӡng hӧp này, cáchӋ thӕngkhông dâynên sӱ dөng kӻ thuұt xӱ lý sӕ tín hiӋuÿӇ loҥi bӓISInày Nhӳng kӻ thuұt này, nói chung,ÿѭӧc gӑi làkӻ thuұtcân bҵngkênh

1ӃXFiFYұW WURQJP{LWUѭӡQJNK{QJGLFKX\ӇQP{KuQKVyQJÿӭQJOjWƭQKWURQJNK{QJJLDQ'RÿyFKRPӝWÿLӇPFӕÿӏQKWURQJNK{QJJLDQFiFNrQKNK{QJdây là EҩW ELӃQ WKHR WKӡL JLDQ 7X\ QKLrQ QӃX FyFKX\ӇQ ÿӝQJ WURQJ P{L WUѭӡQJPһFGFҧPi\ phát OүQPi\WKXNK{QJGLFKX\ӇQ QyOjPWKD\ÿәLPӛLP{KuQKVyQJÿӭQJYjGRÿyFiFNrQKNK{QJGk\FNJQJWKD\ÿәLWKHRWKӡLJLDQ%ҧQFKҩWthay ÿәLWKHRWKӡLJLDQQj\ FӫDFiFNrQKNK{QJGk\OjPFKRYҩQÿӅFӫD FkQEҵQJNrQKthêm QKLӅX NKy NKăQ KѫQ VR YӟL FiF KӋ WKӕQJ KӳX WX\ӃQ QKѭYRLFHEDQG hay các PRGHPYzQJOһSWKXrEDR

Xemlҥihình ³1.3´ Phҫn trêncӫa hình cho thҩ\VyQJÿӭnggiӳa máy phát YjPi\ WKXGRÿD ÿѭӡng, hoһcmӡ dҫn.PhҫQ Gѭӟicӫahìnhminh hӑaҧQK Kѭӣng cӫafading chӑn lӑc tҫn sӕ WKD\ÿәi theo thӡi gian

7URQJFiFKӋWKӕQJNK{QJGk\GLÿӝQJFӕÿӏQKFNJQJQKѭÿLӋQWKRҥLGLÿӝQJ KӋWKӕQJY{WX\ӃQWӃEjR , can QKLӉX OjPӝW \ӃXWӕ KҥQFKӃÿiQJNӇ&iFFXӝFJӑLtrong PӝWFHOOOkQFұQWKӵFKLӋQFQJNrQKJk\UDQKLӉX ÿӗQJNrQK 7ăQJF{QJVXҩWPi\SKiWNK{QJORҥL EӓQKLӉXÿӗQJNrQKEӣLYuQyGүQÿӃQVӵFDQQKLӉX WăQJOrQÿӃQFiFFHOOOkQFұQVӱGөQJFQJNrQK1JRjLUDFyWKӇFyVӵFDQWKLӋSGRVӵWӗQWҥLFӫDFiFGӏFKYөNKiFWURQJEăQJWҫQ9tGөWURQJNKXYӵFYӏQK6DQ)UDQFLVFR VӵFDQQKLӉXYLGHRDQDORJ FyPһWWURQJKҫXQKѭWҩWFҧFiFNrQK00'6+rWKӕQJphân SKӕLOzYLVyQJÿDÿLӇPEăQJWҫQÿѭӧF FҩS SKpS WҥL-2,686 GHz cho FiFӭQJGөQJWUX\FұSNK{QJGk\EăQJUӝQJFӕÿӏQKӣ 0ӻ 

Sӵ suy giҧm tín hiӋu là sӵ suy hao mӭc công suҩt tín hiӋu trong quá trình truyӅn tӯ ÿLӇP Qj\ ÿӃQ ÿLӇm khác Suy hao truyӅn dүn trung bình xҧy ra do các hiӋQ WѭӧQJ QKѭ Vӵ mӣ rӝng vӅ mӑL Kѭӟng cӫa tín hiӋu, sӵ hҩp thu tín hiӋu bӣi QѭӟFOiFk\«YjGRSKҧn xҥ tӯ mһWÿҩt Suy hao truyӅn dүn trung bình phө thuӝc vào khoҧng cách và biӃn ÿәi rҩt chұm ngay cҧ ÿӕi vӟi các thuê bao di chuyӇn vӟi tӕFÿӝ cao

Tҥi anten phát, các sóng vô tuyӃn sӁ ÿѭӧc truyӅQÿLWKHRPӑLKѭӟQJQJKƭDOjVyQJÿѭӧc mӣ rӝng theo hình cҫu) Ngay cҧ NKLFK~QJWDGQJDQWHQÿӏQKKѭӟQJÿӇ truyӅn tín hiӋX VyQJ FNJQJ ÿѭӧc mӣ rӝQJ Gѭӟi dҥng hình cҫX QKѭQJ PұW ÿӝ QăQJOѭӧQJNKLÿyVӁ ÿѭӧc tұp trung vào mӝWYQJQjRÿyGRWDWKLӃt kӃ Vì thӃ, mұWÿӝ công suҩt cӫa sóng giҧm tӍ lӋ vӟi diӋn tích mһt cҫX+D\QyLFiFKNKiFOjFѭӡQJÿӝ sóng giҧm tӍ lӋ vӟLEuQKSKѭѫQJNKRҧng cách

PKѭѫQJ WUuQK   WtQK F{QJ VXҩW WKX ÿѭӧc sau khi truyӅn tín hiӋu qua mӝt khoҧng cách R:

2

4 ¸¹·¨©§

RG

GPPRTTR

SO

(1.1) 7URQJÿy

PR: Công suҩt tín hiӋu WKXÿѭӧc (W) PT: Công suҩt phát (W)

GRĈӝ lӧLDQWHQWKXDQWHQÿҷQJKѭӟng) GTĈӝ lӧi anten phát

: %ѭӟc sóng cӫa sóng mang R: Khoҧng cách truyӅn

Hoһc ta có thӇ viӃt lҥi là:

(1.2) Gӑi Lpt là hӋ sӕ suy hao do viӋc truyӅn dүn trong không gian tӵ do: Lpt(dB)=PT(dB) - PR(dB)

=-10log10GT-10log10GR+20log10F +20log10R-47.6dB (1.3)

Tәng quát, truyӅn dүn trong không gian tӵ do rҩWÿѫQJLҧn, chúng ta có thӇ xây dӵng mô hình chính xác cho các tuyӃn thông tin vӋ tinh và các tuyӃn liên lҥc

O

RTR

TR

T

GGfRcG

GRP

22

¸¹·¨©§¸

¹·¨©

OS

trӵc tiӃp (không bӏ vұt cҧQ QKѭFiFWX\Ӄn liên lҥFYLEDÿLӇm nӕLÿLӇm trong phҥm vi ngҳn Tuy nhiên, cho hҫu hӃt các tuyӃn thông tin trên mһW ÿҩW QKѭ WK{QJ WLQ GLÿӝng, mҥQJ/$1NK{QJGk\P{LWUѭӡng truyӅn dүn phӭc tҥSKѫQQKLӅXGRÿyYLӋc tҥR UD FiF P{ KuQK FNJQJ NKy NKăQ KѫQ 9t Gө ÿӕi vӟi nhӳng kênh truyӅn dүn vô tuyӃQGLÿӝQJ8+)NKLÿyÿLӅu kiӋn vӅ không gian tӵ GRNK{QJÿѭӧc thӓa, chúng ta có công thӭFWtQKVX\KDRÿѭӡng truyӅQQKѭVDX

Rh

hG

GLpt 10log10 T 10log10 R20log10 BS 20log10 MS 40log10 (1.4) vӟi hBS, hMS5Ojÿӝ cao anten trҥm gӕc BS (Base Station) và anten cӫa trҥm di ÿӝng MS (Mobile Station)

1.1.2+LӋXӭQJÿDÿѭӡQJ

Trong hӋ thӕng thông tin vô tuyӃn, do các hiӋQ WѭӧQJ QKѭ SKҧn xҥ, tán xҥ, khúc xҥ, nhiӉu xҥ« WtQ KLӋu truyӅn tӯ bӝ phát tӟi bӝ thu sӁ bӏ tách thành nhiӅu thành phҫn (giӕng vӟi tín hiӋu gӕc) và mӛi thành phҫn sӁ có nhӳQJÿѭӡQJÿLNKiF nhau HiӋQ WѭӧQJ Qj\ ÿѭӧc gӑi là truyӅn dүQ ÿD ÿѭӡng (multipath propagation) TruyӅn dүQÿDÿѭӡng dүQÿӃn sӵ trҧi rӝng (spreading) cӫa tín hiӋu trong miӅn thӡi gian, tҫn sӕ«&iFÿҥLOѭӧQJÿһFWUѭQJFKRKLӋQWѭӧng này là: trҧi trӉ (delay (time) spread), trҧi phә 'RSSOHU'RSSOHUVSUHDG «

1.1.3Rayleigh fading

7URQJÿѭӡng truyӅn vô tuyӃn, tín hiӋu RF tӯ máy phát có thӇ bӏ phҧn xҥ tӯ các vұt cҧQ QKѭ ÿӗi núi, nhà cӱa, xe cӝ sinh ra nhiӅX ÿѭӡng tín hiӋX ÿӃn máy thu.dүQÿӃn lӋch pha giӳa các tín hiӋXÿӃn máy WKXOjPFKRELrQÿӝ tín hiӋu thu bӏ suy giҧm Mӕi quan hӋ vӅ pha giӳa các tín hiӋu phҧn xҥ có thӇ là nguyên nhân gây ra nhiӉu có cҩu trúc hay không có cҩX WU~F ĈLӅX Qj\ ÿѭӧc tính trên các khoҧng cách rҩt ngҳQWK{QJWKѭӡng là mӝt nӱa khoҧng cách sóng mang), vì vұy ӣ ÿk\Jӑi là fading nhanh.MӭFWKD\ÿәi cӫa tín hiӋu có thӇ WKD\ÿәLÿѭӧc trong khoҧng tӯ 10-30dB trên mӝt khoҧng cách ngҳn

+uQKGѭӟLÿk\mô tҧ các mӭc suy giҧm khác nhau có thӇ xҧy ra do fading

Hình 1.4 Fading Rayleigh khi thiӃt bӏ GLÿӝng di chuyӇn (ӣ tҫn sӕ 900MHz) [ebook]

Phân bӕ 5D\OHLJKÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ mô tҧ thӡi gian thӕng kê cӫa công suҩt tín hiӋu thu Nó mô tҧ xác suҩt cӫa mӭc tín hiӋXWKXÿѭӧc do fading

Mӭc tín hiӋu (dB)

Xác suҩt cӫa mӭc tín hiӋu nhӓ KѫQJLiWUӏ

hiӋu thu do nhiӉu Toàn bӝ tín hiӋu có thӇ bӏ mҩWWUrQÿѭӡng truyӅQEăQJKSQӃu NK{QJFyÿiSӭng tҫn sӕ xҧy ra trên kênh truyӅn Có thӇ khҳc phөc bҵng hai cách:

TruyӅn tín hiӋX EăQJ Uӝng hoһc sӱ dөQJ SKѭѫQJSKiS WUҧi phә QKѭ &'0$nhҵm giҧm bӟt suy hao

Phân toàn bӝ EăQJ Wҫn thành nhiӅX NrQK EăQJ Kҽp, mӛi kênh có mӝt sóng mang, mӛi sóng mang này trӵc giao vӟi các sóng mang khác (tín hiӋu OFDM) Tín hiӋXEDQÿҫXÿѭӧc trҧLWUrQEăQJWK{QJUӝng, không có phә xҧy ra tҥi tҩt cҧ tҫn sӕ sóng mang KӃt quҧ là chӍ có mӝt vài tҫn sӕ sóng mang bӏ mҩt Thông tin trong các sóng mang bӏ mҩt có thӇ khôi phөc bҵng cách sӱ dөng các kӻ thuұt sӱa lӛi thuұn FEC

1.1.57UҧLWUӉ

Tín hiӋu vô tuyӃQWKXÿѭӧc tӯ máy phát bao gӗm tín hiӋu trӵc tiӃp và tín hiӋu phҧn xҥ tӯ các vұt cҧQ QKѭ FiF WzD QKj ÿӗi núL« 7tQ KLӋu phҧn xҥ ÿӃn máy thu chұPKѫQVRYӟi tín hiӋu trӵc tiӃp do chiӅu dài truyӅn lӟQKѫQ7Uҧi trӉ là thӡi gian trӉ giӳa tín hiӋXÿLWKҷng và tín hiӋu phҧn xҥ cuӕLFQJÿӃQÿҫu vào máy thu

Trong hӋ thӕng sӕ, trҧi trӉ có thӇ dүQÿӃn nhiӉu liên ký tӵ ISIĈLӅu này do tín hiӋu ÿDÿѭӡng bӏ trӉ chӗng lҩn vӟi ký tӵ theo sau, và nó có thӇ gây ra lӛi nghiêm trӑng ӣ các hӋ thӕng tӕFÿӝ ELWFDRÿһc biӋt là khi sӱ dөng ghép kênh phân chia theo thӡi gian TDMA

Hình 1.5: Trҧi trӉ ÿDÿѭӡng [ebook]

Hình 1.5Cho thҩy ҧQKKѭӣng cӫa trҧi trӉ gây ra nhiӉu liên ký tӵ Khi tӕFÿӝ ELWSKiWÿLWăQJOrQWKuPӝWOѭӧng nhiӉX,6,FNJQJWăQJOrQPӝWFiFKÿiQJNӇ Ҧnh Kѭӣng thӇ hiӋn rõ ràng nhҩt khi trҧi trӉ lӟQKѫQNKRҧng 50% chu kǤ bit (bit time)

0{LWUѭӡng Trҧi trӉ Chênh lӋFK TXmQJ ÿѭӡQJ ÿL Oӟn

nhҩt cӫa tín hiӋu

Bҧng 0.2 Bҧng GHOD\WKHRP{LWUѭӡng [ebook] ĈѭDUDFiFJLiWUӏ trҧi trӉ thông dөng

Trҧi trӉ lӟn nhҩt ӣ môi WUѭӡng bên ngoài xҩp xӍ là 20PVGRÿyQKLӉu liên ký tӵ có thӇ xҧ\UDÿiQJNӇ ӣ tӕFÿӝ thҩp nhҩt là 25Kbps

NhiӉu ISI có thӇ ÿѭӧc tӕi thiӇu hóa bҵng nhiӅu cách: Giҧm tӕF ÿӝ ký tӵ bҵng cách giҧm tӕF ÿӝ dӳ liӋu cho mӛL NrQK QKѭ FKLDEăQJWK{QJUDQKLӅXEăQg con nhӓ KѫQQKѭVӱ dөng OFDM) Sӱ dөng kӻ thuұt mã KyDÿӇ giҧm nhiӉX,6,QKѭWURQJ&'0$

1.1.6'ӏFK'RSSOHU

Khi nguӗn tín hiӋu và bên thu chuyӇQ ÿӝQJ WѭѫQJ ÿӕi vӟi nhau, tҫn sӕ tín hiӋu thu không giӕng bên phía phát Khi chúng di chuyӇn cùng chiӅX Kѭӟng vӅ nhau) thì tҫn sӕ nhұQÿѭӧc lӟQKѫQWҫn sӕ tín hiӋXSKiWYjQJѭӧc lҥi khi chúng di chuyӇn xa nhau thì tҫn sӕ tín hiӋu thu bӏ giҧm xuӕQJĈk\Jӑi là hiӋu ӭng Doppler Khoҧng tҫn sӕ WKD\ ÿәi do hiӋu ӭng Doppler tùy thuӝc vào mӕi quan hӋ chuyӇn ÿӝng giӳa nguӗn phát và nguӗn thu và cҧ tӕFÿӝ truyӅQVyQJĈӝ dӏch Doppler có thӇ ÿѭӧc tính theo công thӭc:

cvff |r 0

7URQJÿy 'f là khoҧQJWKD\ÿәi tҫn sӕ cӫa tҫn sӕ tín hiӋu tҥi máy thu

v là tӕFÿӝ WKD\ÿәi khác nhau giӳa tҫn sӕ tín hiӋu và máy phát f0 là tҫn sӕ tín hiӋu, c là tӕFÿӝ ánh sáng

Dӏch Doppler lҥi là mӝt vҩQÿӅ nan giҧi nӃXQKѭNӻ thuұt truyӅn sóng lҥi bӏ nhiӉu vӟi dӏch tҫn sӕ VyQJPDQJQKѭ2)'0)

1.1.71KLӉX$:*1

Bҧn chҩt biӃQÿәi mӝt cách ngүu nhiên theo thӡi gian cӫa kênh truyӅn gây ra nhӳng ҧQKKѭӣng không thӇ OѭӡQJWUѭӟc làm cho cҩu trúc bӝ thu, kӻ thuұt sӱa lӛi ngày càng phӭc tҥp TҥLÿҫu thu, các tín hiӋXWKXÿѭӧc cӝng lҥi vӟi nhau tҥo nên mô hình nhiӉu Gauss không cӝng (AWGN ± Non-additive White Gaussian Noise) ӣ các kênh truyӅn không dây (Hình1.)

Hình1.60{LWUѭӡng truyӅn dүn vӟi sӵ có mһt cӫa nhiӉu trҳng [ebook]

Tín hiӋu thu có công thӭFQKѭVDX

)()(*)()(txthnt

NhiӉu có thӇ ÿѭӧc tҥo tӯ nhiӉu nhiӋt, nhiӉX ÿLӋn trong các bӝ khuӃFK ÿҥi máy thu và can nhiӉu giӳa các tӃ bào; sӵ biӃQÿәi thӡi tiӃt; can nhiӉu giӳa các ký tӵ (ISI), can nhiӉu giӳa các sóng mang (ICI) Các nguӗn nhiӉu này làm giҧm tӍ sӕ SNR, giӟi hҥQÿiQJNӇ hiӋu quҧ phә cӫa hӋ thӕng.KӃt quҧ là chҩWOѭӧng truyӅn dүn trong thông tin vô tuyӃn bӏ giҧP ÿiQJ NӇ.Hҫu hӃt các dҥng nhiӉu trong hӋ thӕng thông tin vô tuyӃQÿѭӧc mô hình hóa chính xác nhӡ dùng nhiӉu trҳng Gauss

ĈӇ tái tҥo lҥi tín hiӋu x(t), máy thu phҧi tҥo ra hàm truyӅQQJѭӧc H-1

chính [iF4XiWUuQKWuPÿѭӧc H-1ÿѭӧc gӑLOjѭӟc lѭӧng kênh truyӅn

1.1.8MӝWVӕJLҧLSKiS

CácgiҧL SKiSWKѭӡQJ ÿѭӧc sӱ dөngnhҩt ÿӕi vӟimultipath fadingtrong hӋ thӕng dӳ liӋu không dâytӕF ÿӝcaocӕ ÿӏnhlàlӵa chӑQ ÿӏD ÿLӇmcҭn thұnvà kӻ thuұt.MөF ÿtFK Oj ÿӇcung cҩp mӝt ÿѭӡng truyӅnduy nhҩt,không bӏ cҧn trӣgiӳatruyӅn và nhұn Vì vұy rҩt cҫn thiӃW ÿӇthiӃt lұp mӝtLine-of-Sight /26 ÿѭӡng dүn giӳDDQWHQSKiWYjăQJ-tenthu.Quá trình lӵa chӑQÿӏDÿLӇmcҭn thұn

này rҩWNKyÿӇ thӵc hiӋQÿѭӧcWKѭӡng yêu cҫucaonӛ lӵFYjFKLSKt$QWHQÿӏQKKѭӟng FDR  ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ loҥi bӓsӵ phҧn xҥ $QWHQ ÿӏQK KѭӟQJ WKѭӡng ÿҳt tiӅn KѫQYjkhá cӗng kӅnh.Ngoài ra,thiӃt lұp mӝWFRQ ÿѭӡngLOSgiӳD Pi\ SKiW YjăQJ-tenthulàkhôngthӇ ӣtҩt cҧ cácvùngthuê baotrongmӝt hӋ thӕQJÿLӇm-ÿDÿLӇm

Hҥn chӃphҥm vikӃt nӕi vàcung cҩpmӝt FѭӡQJ ÿӝ tín hiӋucó thӇhiӋu quҧ chӕng lҥifading phҷng CѭӡQJ ÿӝ tín hiӋu(hoһc mӡ) cҫn thiӃt là rҩt lӟn(hàng chөcdB).Ngoài ra,phân tұp không gian( space) bҵng nhiӅX ăQJ-tencó thӇ giúpgiҧi quyӃt vҩQ ÿӅ Vӟiphân lyăQJ WHQ ÿҫ\ ÿӫ,khitín hiӋu nhұQ ÿѭӧccӫamӝWăQJ-tenbӏ fade, xác suҩt tӕt màcác FѭӡQJÿӝ tín hiӋXYjRăQJ-ten khácvүQFzQÿӫ lӟn ĈLӅu này làm giҧPÿiQJ NӇ sӕ Oѭӧng fade'R ÿyKDLăQJ-ten tách biӋtkhông gian táchlàm WăQJYQJSKӫ sóngvàphҥm vi cӫa mӝthӋ thӕngmà không WăQJF{QJVXҩt.Ví dө, mӝt bӝ khuӃFK ÿҥicông suҩt nhӓ KѫQӣFiFÿѫQ Yӏthuê baocó thӇ ÿѭӧcsӱ dөng kӃt hӧpvӟinhiӅu antentҥi trҥm gӕc ( base station).Trong cùng mӝt cách, phân tұp phátcó thӇÿѭӧc sӱ dөQJ ÿӇlàm giҧmphҫn fadeӣ vùng downstream bҵng cách sӱ dөQJKDLăQJ-tentruyӅntҥi các trҥmgӕc

Cáckӻ thuұWWK{QJ WKѭӡngchӕng lҥifading chӑn lӑc tҫn sӕlà sӱ dөngbӝ cân bҵng 3KѭѫQJ SKiSFkQ Eҵngsӱ dөng rҩt hiӋu quҧ Cân bҵng hӗi tiӃp quyӃW ÿӏnh (DFE) ÿѭӧcbiӃt là cung cҩp gҫQQKѭhiӋu suҩt tӕLѭXNKLFiFWKXұt toáncân bҵng hӝi tөhoһc hoàn toànthích nghi +ѫQ Qӳa, các thuұt toán cân bҵngvӟimӭF ÿӝ khác nhaucӫatӕF ÿӝ hӝi tө, tính toán phӭc tҥp, vàsӵ әQ ÿӏnh ThuұW WRiQ EuQK SKѭѫQJtrung bình tӕi thiӇu(LMS) làthuұW WRiQWtQK WRiQÿѫQ JLҧn vàәQ ÿӏnh, QKѭQJKӝi tөtӯ tӯ ThuұW WRiQ EuQK SKѭѫQJ QKӓ nhҩW ÿӋ quy(RLS) hӝi tөmӝt cách nhanh FKyQJQKѭQJSKӭc tҥSKѫQ nhiӅu so vӟi/061JRjL UD Qyÿmÿѭӧc biӃWÿӃnvҩQÿӅ әn ÿӏnh Cҧ haithuұW WRiQÿzL Kӓi phҧi có chuӛi training(kӻ thuұt mùtӗn tҥi QKѭQJNK{QJKLӋu quҧ) ĈLӅXQj\ÿһc biӋtquan trӑng cho viӋc truyӅngói tinӣ QѫLmàkênh có thӇWKD\ÿәLÿiQJNӇgiӳatruyӅncác gói dӳ liӋukhác nhau 1KѭVӁ ÿѭӧc thӇ hiӋn sau,sӵ phӭc tҥpcӫa DFE WăQJÿiQJNӇvӟitӕFÿӝ truyӅn tҧi

7URQJ PӝW KӋ WKӕQJ QKҩW ÿӏQK SKѭѫQJ SKiS WUX\ӅQ WKӕQJ ÿӇ JLҧP WKLӇXQKLӉXÿӗQJNrQKOjWăQJNKRҧQJFiFKJLӳDFiFcell QѫLPjFiFNrQKFQJPӝWWҫQVӕÿѭӧFVӱGөQJYtGөEҵQJFiFKJLҧPWiLVӱGөQJWҫQVӕ7X\QKLrQYLӋF JLҧPWiLVӱGөQJWҫQVӕOjPJLҧPGXQJOѭӧQJ9tGөQJѭӡLWDFyWKӇJLӳFKRSKәWәQJNK{QJ

ÿәLYjWăQJVӕOѭӧQJFiF kênh WҫQVӕ6DXÿyQJѭӡLWDFyWKӇWăQJVӕOѭӧQJFiFcell WURQJP{KuQKWiLVӱGөQJGRÿyFiFQKLӉXÿӗQJNrQKFӫDKӋWKӕQJJLҧPFQJYӟLGXQJOѭӧQJFDSDFLW\ FӫDKӋWKӕQJ

Giҧm thiӇusӵ can nhiӉX EăQJhҽpcó thӇ ÿҥW ÿѭӧcbҵng cách trҧicác tín hiӋu WUrQFiFEăQJWҫn 7URQJNKLÿLӅu nàycó thӇ ÿѭӧcthӵc hiӋn thông quacác kӻ thuұttrҧi phә, QyFNJQJFyWKӇthӵc hiӋn bҵng cáchsӱ dөQJ2)'0YjPmKyDWUrQFiFEăQJWҫn sӕ Quҧ thӵc, mã hóa vàOFDMthӇ hiӋn mӝtÿӝ lӧi trҧiWѭѫQJWӵcác kӻ thuұttrҧi phә

Không giӕQJ QKѭNӻ ÿѫQ VyQJ PDQJ,trongOFDM, mӝt bӝ cân bҵQJNK{QJ ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ cân bҵnghoһFÿҧRQJѭӧckênh

&K~QJ W{LOѭX ê Uҵngcách trình bàyWURQJÿѫQ JLҧn hóa Trong thӵc tӃ,hình dҥng cӫa cácdҥQJVyQJWѭѫQJӭng vӟi mӛichӍ sӕtҫn sӕsubchannellà mӝt hàmcó dҥng sin(fk)/ fk màmӛidҥng sóngÿҥt giá trӏ lӟn nhҩt tҥi tҫn sӕsubchannelfkvà nó có giá trӏ zero tҥi các tҫn sӕ subchannel khác 'R ÿyFy Vӵ chӗng chéotrongtҫn sӕgiӳa cácdҥng sóng này

2)'0ÿm ÿѭӧc giӟi thiӋXYjR QăP  Tính chҩt cӫD Qyÿm ÿѭӧc nghiên cӭutrongnhӳQJ QăP tӟi nhӳQJ QăP 90vӟimӝt sӕ thành tӵuxuҩt hiӋntrongthұp niên 80.Nó trӣ nênphә biӃn rӝng rãi trong kӻ thuұt phát sóng âm kӻ thuұt sӕ(DAB) và truyӅQKuQKÿӝ nét cao(HDTV) ӣ châu Âu,vàkӻ thuұt ÿѭӡng thêu bao sӕ bҩWÿӕi xӭng(ADSL) QKѭ mӝt cách gӑi khácMultitonerӡi rҥc(DMT).Trong OFDM, vìsӵ ra ÿӡi cӫamӝtthӡi gian bҧo vӋÿѭӧc gӑi là tiӅn tӕ vòng cyclic prefix ,tích chұp trong miӅn thӡi gian cӫa kênh ÿiSӭng xung chuyӇn thànhWtFKY{Kѭӟng trong miӅn tҫn sӕ: mӝtphép nhân phӭc cӫa nhӳng symboldӳ liӋuvӟi ÿiSӭngtҫn sӕ kênh ĈLӅu này loҥi bӓcan nhiӉu intersymbolvàlàm giҧm bӟtsӵ cҫn thiӃt cӫa cácbӝ cân bҵng Vì tính chҩt này Pj2)'0ÿmWUӣ nên phә biӃntrong các hӋ thӕngdӳ liӋu tӕFÿӝcao.ĈLӅu Qj\ÿѭӧc minh hӑamӝtVector(V-OFDM) hӋ thӕng OFDM V-OFDMsӁ ÿѭӧc mô tҧtrongphҫn tiӃp theochi tiӃt.Phҫn sau vӟi sӵ phӭc tҥp cӫa nó làgҩp M lҫnsӵ phӭc tҥp cӫaOFDM,vӟi M làsӕ OѭӧngchiӅu không gian

Hình 1-10 cho ta thҩy sӵ khác biӋt giӳa kӻ thuұWÿDVyQJPDQJNK{QJFKӗng lҩn WK{QJWKѭӡng và kӻ thuұWÿLӅu chӃ ÿDVyQJPDQJWUӵc giao

Hình 1.8Kӻ thuұW ÿD VyQJ PDQJ NK{QJ FKӗng lҩn (a) và kӻ thuұW ÿD VyQJ

mang trӵc giao (b) [ebook]

Theo hình vӁ, bҵng cách sӱ dөng kӻ thuұWÿLӅu chӃ ÿDVyQJPDQJWUӵc giao, chúng ta tiӃt kiӋPÿѭӧc EăQJWK{QJ

Xét vӅ mһt phә WKuÿLӇm phә FyQăQJOѭӧng cao nhҩt cӫa sóng mang này sӁ UѫLYjRÿLӇm không cӫa sóng mang kia:

Hình 1.9Phә cӫa mӝt tín hiӋu OFDM [ebook]

Vұy OFDM ± ghép kênh phân chia theo tҫn sӕ trӵc giao ± là mӝt kӻ thuұt ÿLӅu chӃ ÿDVyng mang, dung nhӳng tín hiӋu trӵc giao bӏ chӗng lҩQOrQQKDXÿӇ phân chia mӝt dҧi kênh rӝng ± lӵa chӑn tҫn sӕ thành nhӳng kênh dҧi hҽp ± phҷng Mӝt khӕi nhӳng ký tӵ mã hóa dùng kӻ thuұt biӃQÿәi Fourier nhanh ( FFT ± Fast Fourier 7UDQVIRUP