tìm hiểu hệ thống mimo-ofdm và mạng wimax

1 I HC BÁCH KHOA HÀ NI VIN T - VIN THÔNG    :-  Yêm Nhóm sinh viên: - K54 - K54 - K54 K54 Hà Ni - 11/2012 2  Contents  4  5  5 1.  5 2.  5  6 1.  6 2.  7 3.  7  8 1.  8 2.  11 3.  16 4.   21 5.  24 6.  24 V. MIMO 25 1.  25 2.  25 3.  26 3 4. Mô  30 5.  32 6.  36 -OFDM 36 1. -OFDM 36 2. -OFDM 38 3. -OFDM n 40 4.  42  42 1.  42 2.  43 3.  43 4.  45 5.  46 6.  47 7.  48 8.  51  51 1.  51 2.  52  55  56 4  Trong thi hin nay, khi mà th gic vào k nguyên hi t ca thông o nên mt xã h ting. Các h thng t bào hing hiu là các h thng 2G) tuy c tch v thoi thi gian th  rt hn ch trong vic cung cp các dch v ng bi vì chúng có t truyn d liu chm và màn hình hin th nh. Các h th trong quá trình phát trin vi t d lii 384kbit/s (2Mbit/s v sau) và có màn hình hin th t thng 2G. Thông tin truyn qua Internet s ch v ng chng bao lâu na s y trong mng c nh da trên công ngh Internet th h tip theo. Tuy nhiên, kh a các h thng 3G không th c nhu cu ngày a các dch v t ra là phi có mt h thng thông tin mi có kh c các nhu cu ca truy n  h thng 4G. ng yêu cu ngày càng ln, t d liu ngày càng cao, trong khi i có gii hn. Yêu cu này khin cho h thu vào - u ra MIMO (Multi Input- c nghiên ci nhiu thành . H thng MIMO s dng k thut phân tp và mã hóa nhng kênh truyn, ci thin hiu qu ph mà không ph T truyn di vi t li bit BER ( Bit Error Rate), ng ca fading la chn tn s, nhiu liên ký t ISI (Inter- u v chng dch v  không vì th mà gi gii quyt v này, mt k thuu ch  c áp d thut ghép kênh phân chia theo tn s trc giao n ca OFDM là chia dòng d liu t cao thành các dòng d liu t thc giao. Nh vy, OFDM chuyn kênh truyng fading la chn tn s thành kênh truyn fading php và trit nhiu ISI da vào vic chèn thêm khong bo v. Chính bi nhng kh p dch v ca h thng MIMO và OFDM i nhng tin cho h thng thông tin hin nay, nên vic kt hp chúng thành mt h thng MIMO  OFDM là mt gii pháp vô cùng quan trng cho s phát trin 4G.  em la ch tài cho  :  Wimax 5   1.   Nghiên c  -  -OFDM  2.  2.1.   -   -   - WorldwideInteroperability for Microwave Access   - -   2.2.     6   -   1.       1.    12/09/2012 26/09/2012   2.      27/09/2012 18/10/2012   3.  19/10/2012 29/10/2012   4.   30/10/2012 08/11/2012   5. -   09/11/2012 23/11/2012    6.   24/11/2012    7 2.  3.          mimo-ofdm     matlab cho OFDM    MIMO-        Nam  8      .  1. OFDM 1.1.  K thut OFDM (vit tt ca Orthogonal frequency-division multiplexing) là mng hc bit cu ch  mang ph trc giao vi nhau, nh vy ph tính hiu  các sóng mang ph cho phép chng ln lên nhau mà phía thu vn có th khôi phc li tín hiu. S chng ln ph tín hiu làm cho h thng OFDM có hiu sut s dng ph lu so vi k thuu ch ng. 9 Trong nhc ghép kênh phân chia theo tn s trc giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) không ngc nghiên cu và m rng phm vi ng dng bi nhm ca nó trong tit kin và kh ng li Fading chn lc theo tn s p.K thuu ch OFDM là mng hc bit cu ch  man trc giao vi nhau, nh vy ph tín hiu  các sóng mang ph cho php chng ln lên nhau mà phía thu vn có th khôi phc li tín hiu u. S chng ln ph tín hiu làm cho h thng OFDM có hiu sut s dng ph liu so vi các k thuu ch ng. Nh  d liu t cao thành các dòng d liu t thng thi trên mt s các sóng mang, ta thy rng trong mt s u kin c th, có th  k cho h thng OFDM bng cách làm thích nghi t d liu trên mi sóng mang tu theo t s tín trên tp SNR c thut OFDM do R.W Chang phát  M. Trn nhiu công trình khoa hc v k thuc thc hin  kh gic bit là các công trình cu ch OFDM có th thc hin bng phép biI IDFT và phép giu ch bng phép biI DFT. Phát minh này cùng vI s phát trin ca k thut s làm cho k thuu ch OFDM c ng dng rng rãi. Thay vì s di ta có th s dng phép bin i nhanh IFFT cho b u ch OFDM, s dng FFT cho b giu ch OFDM. 1.2.   m ca k thut OFDM :  H thng OFDM có th loi b hoàn toàn nhiu phân tng (ISI) n dài chui bo v (guard interval length) l truyn dn ln nht ca kênh.  Phù hp cho vic thit k h thng truyn dng (h thng có tc  truyn dn cao),do ng ca s phân tp v tn s (frequency 10 i vi chng h thc gim nhiu so vi h thng truyn d  H thng có cu trúc b n.  m ca k thu      ca tín hiu phát không bng phu này gây méo phi tuyn  các b khui công sun nay ,nhiu k thu khc phm này [Pau98].  S s dng chui bo v c nhiu phân tng i làm git phn hiu sung truyn ,do bn thân chui bo v không mang tin có ích .  Do yêu cu v u kin trc giao gia các sóng mang ph ,h thng OFDM rt nhay cm vói hiu       dch tn (frequency offset) và dch thi gian (time offset) do sai s ng b. 1.3.                      thông   [...]... anten của hệ thống SIMO MRC 6 Với các ưu điểm về hiệu suất, khả năng triệt can nhiễu, dung lượng và chất lượng thông tin được nâng cao, hệ thống I O đang được nghiên cứu để ứng dụng vào các hệ thống thông tin tương lai Tuy nhiên, hệ thống MIMO không có khả năng chống lại fading chọn lọc tần số Chính vì vậy, việc kết hợp hai hệ thống MIMO và OFDM sẽ được tìm hiểu ở chương sau nhằm đưa ra một hệ thống thông... nguyên tần số có hạn, hệ thống giải quyết vấn đề này sẽ được giới thiệu ở chương 2 I O ra đời để MM 1 H nh 4.1 Hệ thống I O Hệ thống MIMO ( Multiple Input Multiple Output) được định nghĩa là hệ thống thông tin điểm – điểm với đa anten tại phía phát và phía thu Những nghiên cứu gần đ y cho thấy hệ thống MIMO có thể tăng đáng kể tốc độ truyền dữ liệu, giảm BER, tăng v ng bao phủ hệ thống vô tuyến mà không... Block Code) và STTC (Space-Time Trellis Code) được áp dụng H nh 4.4 Độ lợi không gian giúp cải thiện chất lượng hệ thống Thực tế, để hệ thống có dung lượng cao, BER thấp, chống được fading thì ta phải có sự c n đối giữa độ lợi phân tập và độ lợi ghép kênh trong thiết kế hệ thống 3.3 H th ng SISO: Hệ thống SISO (Single Input Single Output ) là hệ thống truyền thông chỉ sử dụng một anten phát và một anten... sử dụng trong mạng thông tin thành thị băng rộng Wima theo tiêu chuẩn IEEE 802.16a và hệ thống thong tin di động thế hệ thứ tư Trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư, kỹ thuật OFD c n có thể kết hợp với các kỹ thuật khác như kỹ thuật đa anten phát và thu ( I O technique) nhằm n ng cao dung lượng kênh vô tuyến và kết hợp với công nghệ D nhằm phục vụ dịch vụ đa truy cập của mạng ột vài hướng nghiên... trường hợp đơn giản là kênh truyền có hệ số truyền ác định (không có fading mà chỉ có hệ số suy giảm và ồn) và được biết trước qua ph p ước lượng kênh, băng tần hẹp bất biến với thời gian Một hệ thống gồm N anten phát và M anten thường được gọi là hệ thống MIMO MxN Một hệ thống như vậy thường được mô tả mối quan hệ ngõ vào - ng ra như sau: 1 y = Hs + z 30 trong đó: z là thành phần tạp âm; H là ma trận... được thiết kế cho mạng máy tính không dây WLAN.Tốc độ truyền dẫn lớn nhất hệ thống có thể cung cấp vào khoảng 54Mbit/s tùy thuộc vào môi truongf truyền dẫn.Bề rộng băng tần sử dụng là 20 hz và được khai thác ở vùng tần số khoảng 5GHz ôi trường truyền daanxlaf ở trong nhà và giữa các tòa nhà Khoảng cách truyền dẫn tương đối nhỏ khoảng vài một đến vài trăm m t 5.3 WiMax( IEEE802.16a,e) WiMax [IEEE-1] ra... độ lớn, về pha của đường truyền giữa N anetn phát và M anten thu Mô hình toán học được diễn tả như sau: Hình 4.5 Quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra của hệ thống MIMO Ma trận H có dạng: H=[ ] Các vecto phát, thu và tạp m tương ứng là: s=[ ] y=[ ] z=[ ] Phương tr nh tổng quát: =H + Mối quan hệ giữa tín hiệu phát và tín hiệu thu biểu diễn qua phương tr nh hệ thống: y=√ Hs + z với PT là tổng công suất phát t... vẫn dùng 6 Qua chương này, ta có thể hiểu được một số vấn đề cơ bản của hệ thống OFD như cấu trúc một hệ thống OFDM, tính trực giao của tín hiệu, cấu trúc tín hiệu OFDM Hệ thống này giúp cải thiện đáng kể chất lượng của hệ thống thông tin tốc độ cao Nhưng với nhu cầu thông tin hiện nay, không chỉ đ i hỏi về chất lượng thông tin mà c n đ i hỏi về cả dung lượng hệ thống Để đáp ứng được yêu 24 cầu này,... Máy phát và máy thu chỉ có một bộ cao tần và một bộ điều chế, giải điều chế Hệ thống SISO thường dùng trong phát thanh, phát hình hay các kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến cá nh n như Wifi, luetooth… Dung lượng hệ thống phụ thuộc vào tỉ số tín hiệu trên nhiễu được ác định theo công thức Shanon: C = log2(1+SNR) bit/s/Hz H th ng MISO: Hệ thống MISO (Multi Input Single Output) sử dụng nhiều anten phát và một... cho ADSL và WLAN .Hệ thống WiMax có khả năng cung cấp đường truyền với tốc độ lên đến 70Mb/s và với bán kính phủ sóng của một trạm anten phát lên đến 50km.Mô hình phủ sóng của mạng Wi a tương tự như mạng tế bào  Tram phát :Giống như các trạm BTS trong mạng thông tin di động với công suất lớn có thể phủ sóng một vùng rộng tới 80000 km2  Trạm thu:có thể là các anten nhỏ như các ard mạng c m vào hoặc . thành kênh truyn fading php và trit nhiu ISI da vào vic chèn thêm khong bo v. Chính bi nhng kh p dch v ca h thng MIMO và OFDM i nhng tin. sau s d phân tích tín hiu vào min tn s. Cui cùng thông tin  d và pha cc giu ch thành các lung s và chuyn tr li thành d liu s. luu vào thành d liu phát trong mi ký hing mi ký hiu phát gm 40-4000 bit. Vic phân b d liu phát vào mi mi ký hiu ph thuu ch c dùng và s