Báo cáo luận văn cao học: Nghiên cứu kỹ thuật MIMOOFDM ứng dụng trong hệ thống thông tin không dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO LUẬN VĂN CAO HỌC NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MIMO-OFDM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN KHƠNG DÂY CBHD: TS TRẦN HỒI TRUNG HVTH: PHẠM MINH TRIẾT LỚP : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ K16 HCM-12/2011 Mục tiêu đề tài Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) Ưu điểm: Chống fading chọn lọc tần số, nhiễu liên ký tự (ISI)… Nhược điểm: PAPR lớn, nhạy với hiệu ứng Doppler, hiệu suất sử dụng đường truyền giảm Kỹ thuật sử dụng đa anten phát đa anten thu (MIMO) Ưu điểm: Tăng dung lượng kênh truyền, tăng tốc độ liệu, giảm xác suất lỗi bit… Nhược điểm: Hạn chế hệ thống băng rộng, tốc độ liệu tăng dẫn đến nhiễu liên ký tự tăng Các hệ thống thơng tin tương lai địi hỏi phải có dung lượng lớn, tốc độ cao, hạn chế nhiễu, sử dụng băng thông hiệu quả… Nội dung đề tài Chương I: Tổng quan hệ thống di động không dây Chương II: Kỹ thuật ghép kênh đa sóng mang trực giao Chương III: Hệ thống đa anten phát đa anten thu Chương IV: Kết hợp kỹ thuật OFDM với hệ thống MIMO ứng dụng hệ thống thông tin không dây Kết luận hướng phát triển đề tài Tổng quan hệ thống không dây Chương I SISO MISO SIMO Chương II Hệ thống OFDM Nối tiếp/ Song song Điều chế IFFT s (t ) Khoảng bảo vệ xT n xn Xn dn Dữ liệu vào Song song/ nối tiếp D/A sn OFDM TRUYỀN Kênh c(t) n (t)   dn Song song/ nối tiếp Dữ liệu X Giải điều chế ~ X n Cân n ~T xn ~ xn FFT Nối tiếp/ song song rn Tách khoảng bảo vệ + r (t ) A/D OFDM NHẬN Hệ thống MIMO Mã hóa Điều chế S/P Chương III Điều chế MIMO nhận Điều chế C = log2 (1+M.N.SNR) bit/s/Hz Mã khối không gian - thời gian Nguồn thông tin Mã khối KG-TG S/P Chương III Bộ thu STBC ( Space Time Block Codes): Khai thác độ lợi phân tập không gian phân tập thời gian Mã STBC đưa dạng ma trận Chương III Sơ đồ Alamouti Tx c1  c *  c1 c2   * c c1    h1 n1 n2  Tx r h2 T1 T T3 ~ r T4 T5 T6 Tx1 c  c* c3 c* c c* Tx2 * * c c1 c c c c 5* Rx1 r1 r r r4 r5 r Sơ đồ Alamouti anten phát anten thu với symbols phát thu Mã hóa V-BLAST Tx Dữ liệu Mã hóa VBLAST Rx Tx Chương III Rx Tx Giải mã VRx BLAST Dữ liệu Phía phát: Sẽ xếp bit thành symbols chia thành Nt luồng liệu con, phát đồng thời Nt anten phát Phía thu: Mỗi anten thu từ Nt anten phát xử lý giải thuật V_BLAST Zero-Forcing hay MMSE Bộ thu V_BLAST Zero-Forcing r Bộ thu ZF Loại trừ luồng Loại trừ luồng 1, Loại trừ luồng 1, 2,3…Nt-1 Bộ thu ZF Bộ thu ZF Bộ thu ZF Nt Giải mã luồng Giải mã luồng Giải mã luồng Chương III  x1  x  x Giải mã luồng Nt  x N t 10 Bộ thu V_BLAST MMSE r Bộ thu MMSE Loại trừ luồng Bộ thu MMSE Loại trừ luồng 1, Bộ thu MMSE Loại trừ luồng 1, 2,3…Nt-1 Bộ thu MMSE Nt Giải mã luồng Giải mã luồng Giải mã luồng Chương III  x1  x  x Giải mã luồng Nt  x N t 11 Chương IV Hệ thống MIMO-OFDM TX1 OFDM Truyền Điều chế Mã hóa STC TX2 T R1 TR2 OFDM Truyền OFDM Nhận TXn OFDM Truyền OFDM Nhận TRn Giải mã STC Điều chế OFDM Nhận Cấu trúc máy thu phát hệ thống MIMOOFDM bao gồm hệ MIMO N T anten phát NR anten thu 12 Chương IV Hệ thống MIMO-OFDM Alamouti Máy phát X (1) X (2) IFFT X 1( N ) (.)* IFFT *  F 1 X CP F 1 X 1* CP X (1) X (2) -(.)* IFFT F 1 X 1* CP F 1 X CP Điều chế IFFT X2 ( N ) Máy thu y1 (1) y1 (2) Tx [n1 , n2 ] FFT y1 ( N ) Bộ kết hợp Tx + Giải điều chế S/P Tách CP y2 (1) y2 (2) FFT Bộ ước lượng y2 ( N ) 13 Chương IV Hệ thống MIMO-OFDM V_BLAST Khối mã hóa STC X1 Điều chế Bộ truyền OFDM Tx1 X2 Bộ truyền OFDM Tx2 XN Bộ truyền OFDM TxN Khối mã hóa STC trường hợp S/P chia luồng liệu lớn thành NT luồng liệu nhỏ, sau NT luồng đưa vào NT phát OFDM 14 Chương IV Hệ thống MIMO-OFDM V_BLAST Khối giải mã STC Sóng mang phụ RX RX Bộ thu OFDM Bộ thu OFDM Giải điều chế Dữ liệu RX N Giải mã ZF/MM SE Giải mã ZF/MM SE Giải mã ZF/MM SE Giải mã ZF/MM SE Bộ thu OFDM Nt x N Symbol 15 Kết mô Hệ thống MIMO Alamouti với hai anten truyền anten nhận hai anten truyền hai anten nhận 16 Kết mô Hệ thống MIMO V_BLAST ZF MIMO V_BLAST MMSE 17 Kết mô Hệ thống MIMO-OFDM Alamouti MIMO-OFDM V_BLAST 18 Kết luận MIMO phương thức truyền dẫn liệu cho phép tăng nhanh dung lượng kênh truyền vô tuyến OFDM để chuyển kênh truyền băng rộng fading chọn tần số thành nhiều kênh truyền fading phẳng băng hẹp triệt nhiễu nhờ chèn thêm khoảng bảo vệ có chiều dài lớn độ trễ kênh truyền Với việc kết hợp hệ thống MIMO với kỹ thuật OFDM đặc biệt hai mô hình Alamouti mơ hình V_BLAST cho phép tăng dung lượng chất lượng hệ thống cách đáng kể 19 20 ... II: Kỹ thuật ghép kênh đa sóng mang trực giao Chương III: Hệ thống đa anten phát đa anten thu Chương IV: Kết hợp kỹ thuật OFDM với hệ thống MIMO ứng dụng hệ thống thông tin không dây Kết luận. .. tăng Các hệ thống thơng tin tương lai địi hỏi phải có dung lượng lớn, tốc độ cao, hạn chế nhiễu, sử dụng băng thông hiệu quả… Nội dung đề tài Chương I: Tổng quan hệ thống di động không dây Chương... thống thông tin không dây Kết luận hướng phát triển đề tài Tổng quan hệ thống không dây Chương I SISO MISO SIMO Chương II Hệ thống OFDM Nối tiếp/ Song song Điều chế IFFT s (t ) Khoảng bảo vệ xT