ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC-Mô phỏng truyền dẫn OFDM thích ứng trong thông tin vô tuyến

A. Nội dung B. Cơ sở lý luận  Nhu cầu sử dụng hệ thống thông tin di động ngày càng gia tăng, tức là nhu cầu chiếm dụng tài nguyên vô tuyến gia tăng. Hay nói cách khác tồn tại mâu thuẫn lớn giữa nhu cầu chiếm dụng tài nguyên và tài nguyên vốn có của thông tin vô tuyến.  Đặc điểm của truyền dẫn vô tuyến là tài nguyên hạn chế, chất lượng phụ thuộc nhiều vào môi trường: địa hình, thời tiết… dẫn đến làm hạn chế triển khai đáp ứng nhu cầu cho xã hội của các nhà công nghiệp và dịch vụ viễn thông. C. Cơ sở thực tiễn FDMA TDMA CDMASDMA  Song các hệ thống sử dụng công nghệ OFDM hiện nay như: DAB, DVB, HDTV, HiperLAN…đều không sử dụng cơ chế thích ứng, do đó chưa tối ưu hiệu năng cũng như chưa đối phó hiệu quả đối với những ảnh hưởng bất lợi của kênh truyền vô tuyến di động.  Trên cơ sở như vậy đồ án đã chọn chủ đề nghiên cứu giải pháp điều chế thích ứng tín hiệu số trong hệ thống truyền dẫn số nhằm đạt hiệu suất sử dụng băng tần cao. Từ đó xây dựng chương trình mô phỏng, cụ thể là: “ Mô phỏng truyền dẫn OFDM thích ứng trong thông tin vô tuyến”  Hạn chế của các kỹ thuật hiện hành  Các kỹ thuật trải phổ có khả năng chống lại pha đinh và nhiễu, song tồn tại những yêu cầu không thể thực hiện được chẳng hạn: Nếu người dùng cần có tốc độ 20 Mb/s ở giao diện vô tuyến và hệ số trải phổ là 128 (giá trị điển hình hiện nay), dẫn đến phải xử lý tốc độ 2,56 Gb/s theo thời gian thực, vì thế cần có độ rộng băng tần lớn không thực tế.  Các kỹ thuật đơn sóng mang đối phó kém hiệu quả đối với pha đinh và truyền lan đa đường, đặc biệt trong trường hợp tốc độ bit cao I. Giới thiệu I. Giới thiệu…  Yêu cầu  Truyền thông đa phương tiện không những yêu cầu băng thông rộng mà còn QoS cao  Làm thế nào truyền dữ liệu tốc độ cao qua giao diện vô tuyến mà vẫn đảm bảo QoS. Tuy đã có các biện pháp như cân bằng thích ứng song gặp trở ngại về thời gian thực ở tốc độ cao vài Mb/s với chi phí thấp  Giải pháp  Cần tìm kỹ thuật điều chế có khả năng dung hòa các yêu cầu đối ngược nhau theo cách tốt nhất có thể I. Giới thiệu…  Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM  OFDM là giải pháp phân tập tần số.  OFDM đạt hiệu suất sử dụng băng tần cao  OFDM cho phép giảm ảnh hưởng của trễ đa đường và và kênh pha đinh lựa chọn tần số  Do trải rộng pha đinh lên nhiều ký hiệu, nên làm ngẫu nhiên hóa lỗi cụm  Tính khả thi của OFDM cao do ứng dụng triệt để công nghệ xử lý tín hiệu số và công nghệ vi mạch VLSI I. Giới thiệu…  OFDM nhậy cảm với dịch Doppler cũng như lệch tần giữa các bộ dao động nội phát và thu  Vấn đề đồng bộ thời gian. Tại máy thu khó quyết định thời điểm bắt đầu FFT  Giá trị PAPR cao [...]... tần số: Một tần số được tăng cường trong khi đó các tần số khác bị suy hao  Các kênh vô tuyến là các kênh mang tính ngẫu nhiên: nó có thể thay đổi từ các đường truyền thẳng đến các đường bị che chắn nghiêm trọng đối với các giá trị khác nhau II Đặc tính kênh vô tuyến di động… Hình (a) Hình (b) Hình (c) II Đặc tính kênh vô tuyến di động Bảng 2.2 Các đặc tính kênh trong ba miền: không gian, tần số và... và thời gian Miền không gian Miền tần số Thông số d; Thăng giáng ngẫu nhiên BD; Nhược điểm Chọn lọc không gian Chọn lọc tần số Chọn lọc thời gian Giải pháp MIMO OFDM Thích ứng Mục đích Lợi dụng đa đường Pha đinh phẳng Pha đinh chậm ΒC  T  σ  Miền thời gian 1 50σ  TC  1 ; BD  BS  B D  σ II Đặc tính kênh vô tuyến di động… Hình 2.7 Phổ tín hiệu OFDM truyền qua mô hình kênh pha đinh Rice, với...  Tính trực giao  OFDM truyền dẫn song song đồng thời nhiều băng con chồng lấn nhau trên cùng một độ rộng băng tần cấp phát của hệ thống  Làm thế nào để tách các băng con từ băng tổng chồng lấn hay nói cách khác chúng không giao thoa trong miền tần số và miền thời gian  Vấn đề mấu chốt của truyền dẫn OFDM là nhờ tính trực giao của các sóng mang con III Nguyên lý hoạt động của OFDM Nếu ký hiệu các...  TFFT  Twin N / 2 1  NÕu kh¸c   Trong đó fc là tần số sóng mang RF III Nguyên lý hoạt động của OFDM III Nguyên lý hoạt động của OFDM III Nguyên lý hoạt động của OFDM III Nguyên lý hoạt động của OFDM (a) (b) Hình 3.26 Phổ của tín hiệu OFDM 52 sóng mang (a) và 1536 sóng mang con (b), không dùng bộ lọc, [sim _ofdm_ spectrum.m] (a) (b) Hình 3.27 Phổ tín hiệu OFDM 52 sóng mang không dùng bộ lọc (a)... được dùng trong hệ thống OFDM là si(t) và sj(t) Để đảm bảo tính trực giao cho OFDM, các hàm sin của các sóng mang con phải thỏa mãn: 1 T t s T  1,  s i  t .s  t  dt   0, ts * j i j i j  exp j2kft  , k  1,2,  N sk  t     0, III Nguyên lý hoạt động của OFDM Hình 3.2 Hình dạng phổ của tín hiệu OFDM băng tần cơ sở 5 sóng mang, hiệu quả phổ tần của OFDM so với FDM, [sim _ofdm_ mc.m]... 256, [sim _ofdm_ spectrum.m] III Nguyên lý hoạt động của OFDM  Nguyên lý  Phân chia toàn bộ băng thông cần truyền vào nhiều sóng mang con và truyền đồng thời trên các sóng mang này  Luồng số tốc độ cao được chia thành nhiều luồng tốc độ thấp hơn Vì thế có thể giảm ảnh hưởng của trễ đa đường và chuyển đổi kênh pha đinh chọn lọc tần số thành kênh pha đinh phẳng III Nguyên lý hoạt động của OFDM  Tính... Kaiser với (b), [sim _ofdm_ spectrum.m] III Nguyên lý hoạt động của OFDM  Các nhân tố ảnh hưởng của kênh pha đinh lên hiệu năng hệ thống truyền dẫn OFDM và các giải pháp khắc phục  Nguyên nhân: Do tính chọn lọc, tính phụ thuộc thời gian và tính bất ổn định của kênh pha đinh gây ra giao thoa giữa các ký hiệu (ISI) truyền qua nó  Hậu quả: Máy thu quyết định ký hiệu sai, khó khăn trong việc khôi phục... của tín hiệu OFDM băng tần cơ sở 5 sóng mang, hiệu quả phổ tần của OFDM so với FDM, [sim _ofdm_ mc.m] III Nguyên lý hoạt động của OFDM Hình 3.3 Phổ tổng hợp của tín hiệu OFDM trong băng tần cơ sở với 5 sóng mang con, [plot _ofdm_ mc.m] III Nguyên lý hoạt động của OFDM Tín hiệu OFDM phát phức băng tần gốc được xác định như sau: N 2 1     i    t  kT   w  t  kT   x i,k exp  j2π  T i ... của OFDM Hình 3.17 Nhiễu nền do ICI đối với số sóng mang con khác nhau, [sim_var_ICI.m] III Nguyên lý hoạt động của OFDM Hình 3.18 Ảnh hưởng của ICI tới tỷ số tín hiệu trên nhiễu, [sim_SNR_ici.m] III Nguyên lý hoạt động của OFDM Hình 3.19 Công suất ICI chuẩn hoá đối với tín hiệu OFDM N=102, [sim_var_ici_smtt_sm_b.m] III Nguyên lý hoạt động của OFDM là một phương pháp mà các điểm IQ cạnh nhau trong. .. NÕu kh¸c k     T là độ dài ký hiệu OFDM  TFFT là thời gian FFT, phần hiệu dụng của ký hiệu OFDM TG là thời gian bảo vệ, thời gian của tiền tố chu trình Twin là thời gian mở cửa tiền tố và hậu tố để tạo dạng phổ f = 1/TFFT là phân cách tần số giữa hai sóng mang N là độ dài FFT, số điểm FFT k là chỉ số về ký hiệu được truyền  III Nguyên lý hoạt động của OFDM  Tín hiệu đầu ra của bộ điều chế . suất sử dụng băng tần cao. Từ đó xây dựng chương trình mô phỏng, cụ thể là: “ Mô phỏng truyền dẫn OFDM thích ứng trong thông tin vô tuyến  Hạn chế của các kỹ thuật hiện hành  Các kỹ thuật. ảnh hưởng bất lợi của kênh truyền vô tuyến di động.  Trên cơ sở như vậy đồ án đã chọn chủ đề nghiên cứu giải pháp điều chế thích ứng tín hiệu số trong hệ thống truyền dẫn số nhằm đạt hiệu suất. có của thông tin vô tuyến.  Đặc điểm của truyền dẫn vô tuyến là tài nguyên hạn chế, chất lượng phụ thuộc nhiều vào môi trường: địa hình, thời tiết… dẫn đến làm hạn chế triển khai đáp ứng nhu