ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC-Ước lượng kênh truyền đa chặng biến thiên theo thời gian trong truyền dẫn MIMO-OFDM

Khoa Điện tử Viễn Thông Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng Người thực hiện: Trần Văn Dũng 08DT1 Trần Thị Thu Thủy 08DT3 Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Lê Hùng Ước lượng kênh truyền đa chặng biến thiên theo thời gian trong truyền dẫn MIMO-OFDM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ • TRẦN VĂN DŨNG • Thiết lập mô hình hệ thống. • Viết chương trình Matlab mô phỏng hệ thống two- way MIMO- OFDM. • Viết báo cáo chương 3, chương 4. • Viết bản tóm tắt đồ án. • TRẦN THỊ THU THỦY • Thiết lập mô hình hệ thống. • Viết chương trình Matlab mô phỏng hệ thống one- way relay. • Viết báo cáo chương 1, chương 2. • Làm slide thuyết trình. 2 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1 2 3 4 ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM NỘI DUNG 3 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG ĐÁP ỨNG KÊNH TRUYỀN 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1. GIỚI THIỆU 1.1. Mô hình kênh truyền              4 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 [1] H.1 1.2. Hệ thống thông tin đa chặng relay Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 5 1. GIỚI THIỆU H.2 H.3 One-way relay H.4 Two-way relay Kênh truyền fading đa đường trong truyền dẫn đa sóng mang Bất biến thời gian Biến đổi thời gian Ước lượng CIR Blind Pilot Semi- blind Thuật toán FISHER (LS, ML,…) Thuật toán BAYESIAN(MMSE, MAP,…) Phương pháp ước lượng Ước lượng, đồng bộ Semi- blind Pilot Ước lượng CIR Pilot Semi- blind Ước lượng CIR và đồng bộ Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 6 Thiết kế tối ưu pilot MSE CRLB Thiết kế tối ưu pilot MSE BCRLB Thiết kế tối ưu pilot MSE CRLB 2. CÁC KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG ĐÁP ỨNG KÊNH TRUYỀN 7 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 1. Mô hình Zheng •            •                     •                    2. Mô hình khai triển cơ bản. • Khai triển mũ phức (CE):    • Khai triển GCE:       • Khai triển hàm đa thức P:     3. ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM [11] [7]                                                      8 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06, năm 2013 3.3.    pháp 3. ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM 3. ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM 3.4. Mô hình hệ thống 9 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06, năm 2013 3.5. Mô hình tín hiệu ước lượng bằng Pilotrelay  Tín  phát  S và D:               (1)  Tín hiệu phát tại Relay                                                                (2)  Tín hiệu nhận tại 1 anten thu:                                       (3) 10 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 3. ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM [...]... hệ số của BEM  z : thành phần nhiễu • Hệ số được ước lượng bằng kỹ thuật ước lượng ML như sau: 𝑐 = arg max ln 𝑝(𝑦 𝐷 |𝑐) (8) 𝐜 = (𝐒 𝐇 𝐒)−𝟏 𝐒 𝐇 𝐲 (9) Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 13 3 ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM 3.6 Khôi phục dữ liệu  Quá trình truyền dữ liệu giống quá trình truyền pilot Dữ liệu nhận tại D 𝐷 ′ 𝑅 𝑏 𝑦 𝑛,𝑚 𝒅 = 𝐿−1... 2𝐿−2 𝑟=1 𝑎=1 𝑙1 =0 𝑅 𝑆 𝑅 𝑎 𝑇 𝑥 𝑛−𝑙1𝑟,𝑚 𝑝 𝑏 𝑛,𝑚 𝑝 𝑐 𝑞,𝑙1 + 𝑁 𝑟 2𝐿−2 𝑟=1 𝑏=1 𝑙2 =0 Trong đó: 𝑏 𝑛,𝑚 𝑝 = 𝑏 𝑛,1,𝑚 𝑝 , … , 𝑏 𝑛,𝑄,𝑚 𝑝 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 𝑇 𝐷 𝑅 𝑏 𝑇 𝐷 𝑥 𝑛−𝑙2𝑟 𝑏 𝑛,𝑚 𝑝 𝑐 𝑞,𝑙2 + 𝑤 𝑛,𝑚 𝑝 (6) và 𝑐 𝑙 𝑖 = 𝑐1,𝑙 𝑖 , … , 𝑐 𝑄,𝑙 𝑖 𝑇 12 3 ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM • Dạng vector : 𝐷  𝑦 = 𝑦 𝑇 𝑚1 , … , 𝑦 𝑇 𝑇 𝑚𝑃 𝑦 𝐷 = 𝑆𝑐 + 𝑧 (7)... =0 𝑅𝑟 𝐷 ′ 𝑆 𝑅 𝑏 𝑎 𝑟 𝑕 𝑙′′ ,𝑛,𝑚 𝑕 𝑙,𝑛−𝑙′′,𝑚 𝑝 𝑆 𝑅 𝑝 𝐷 𝑅 𝑅𝑟 𝐷 ′ 𝑝 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 𝑝 𝐷 𝑅 𝑟 𝑏 𝑏 𝑟 𝑥 𝑛−𝑙2𝑟 = 𝛼 𝑛−𝑙′′ ,𝑚 𝑥 𝑛−𝑙′ −𝑙′′ ,𝑚 𝐷 𝑅 𝑏 𝑟 𝑕 𝑙′′ ,𝑛,𝑚 𝑕 𝑙′′𝑏,𝑛−𝑙′′ ,𝑚 𝑆 𝑅 𝑟 𝑎 𝑎 𝑟 𝑥 𝑛−𝑙1𝑟 = 𝛼 𝑛−𝑙′′,𝑚 𝑥 𝑛−𝑙−𝑙′′ ,𝑚 𝑝 𝑝 𝑝 𝑝 11 3 ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM Dùng mô hình BEM để biểu diễn 𝑆 𝑎 𝑅 𝑟 𝐷 𝑏′ 1 ,𝑛,𝑚 𝑝 𝛾𝑙 𝐷 𝑏 𝑅 𝑟 𝐷 𝑏′... ước lượng càng xấu Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 19 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận: • Xây dựng mô hình ước lượng CIR trong môi trường fast- fading bằng phương pháp ML • Sử dụng BEM xấp xỉ CIR • Thực hiện khôi phục dữ liệu với BER thấp Hướng phát triển đề tài: • Kết hợp ước lượng đồng thời CFO và CIR • Kết hợp SDMA vào hệ thống • Khảo sát dung lượng hệ thống Đà Nẵng, ngày 19 tháng... antennas NTx - NRx Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 -5 4 10 0 5 10 15 20 25 SNR of overall relay channel 30 35 40 18 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT  Sử dụng kỹ thuật ML để ước lượng kênh truyền cho kết quả tương đối tốt với MSE nhỏ  Tỉ số bit lỗi (BER) phụ thuộc vào mô hình khai triển được chọn, số lượng hàm Q, vận tốc user, mức điều chế  Trong hệ thống multi- relays, số lượng relay, anten phát, anten...3 ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM  Thay (2 ) vào (3) ta được: 𝑅 𝐷 ′ 𝑏 𝑦 𝑛,𝑚 𝑝 = 𝐿−1 𝑁 𝑡 𝐿−1 𝑅𝑟 𝐷 ′ 𝑟 𝑟=1 𝑙 ′′ =0 𝑅 𝑆 𝑅 𝑆 𝑅 𝑏 𝑎 𝑟 𝑎 𝑟 𝛼 𝑛−𝑙′′ ,𝑚 𝑕 𝑙′′,𝑛,𝑚 𝑕 𝑙,𝑛−𝑙′′ ,𝑚 𝑥 𝑛−𝑙−𝑙′′,𝑚 𝑝... 𝑛−𝑙′′ ,𝑚 𝑕 𝑙′′ ,𝑛,𝑚 𝑕 𝑙′ ,𝑛−𝑙′′ ,𝑚 𝑥 𝑛−𝑙′ −𝑙′′ ,𝑚 + 𝑤 𝑛,𝑚 𝒅 + 𝒅 𝑟=1 𝑙 ′′ =0 𝑏=1 𝑙 ′ =0 𝒅 exp −𝑗2𝜋𝑘𝑛 𝑁 𝒅 𝒅  Dữ liệu trong miền tần số 𝐷 𝑌 𝑘,𝑚 𝑑 = 1 𝑁 𝑁−1 𝑛=0 𝐷 𝑏′ 𝑦 𝑛,𝑚 𝑑 = 𝑋1,𝑘,𝑚 𝑑 𝐻1,𝑘,𝑘,𝑚 𝑑 + 𝑋2,𝑘,𝑚 𝑑 𝐻2,𝑘,𝑘,𝑚 𝑑 + 𝐼𝐶𝐼 + 𝜍 𝑘,𝑚 𝑑  Tín hiệu ước lượng: 𝑋 𝑘,𝑚 𝑑 = arg min Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 𝑋∈𝜒 𝑀 𝐷 𝑌 𝑘,𝑚 𝑑 − 𝐻 𝒊,𝑘,𝑘,𝑚 𝑑 𝑋 2 14 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT MSE with ML detection and different... triển đề tài: • Kết hợp ước lượng đồng thời CFO và CIR • Kết hợp SDMA vào hệ thống • Khảo sát dung lượng hệ thống Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 20 CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI ! Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 21 ... -2 10 BER BER 10 -3 10 -3 10 -4 -4 10 10 -5 10 Trials =300, 3pilots/21symbols [1 10 21], BPSK, G coe=4, N bases=3 10 -5 20 30 40 50 60 70 80 Mobile Speed of overall relay channel 90 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 100 10 0 5 10 15 20 25 SNR of overall relay channel 30 15 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT BER with ML detection and different levels of CSI 0 10 MSE with ML detection and CIR 0 10 -1 TI... km/h Trials =300, 3pilots/21symbols [1 10 21], BPSK, G coe=2, N bases=3,Vkph=50 -5 10 1 km/h 5 km/h 10 km/h 50 km/h 100 km/h 200 km/h -6 10 15 20 25 SNR of overall relay channel 30 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 35 40 10 0.0001 0.0006 0.0012 0.0062 0.0123 Normalized Doppler Frequency (F D.Ts ) 0.0247 0.0494 16 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT Different User speed km/h 0 BER with ML detection and . 19 tháng 06, năm 2013 3.3.    pháp 3. ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG MIMO- OFDM 3. ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN CHỌN LỌC THỜI GIAN, . đa chặng relay Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2013 5 1. GIỚI THIỆU H.2 H.3 One-way relay H.4 Two-way relay Kênh truyền fading đa đường trong truyền dẫn đa sóng mang Bất biến thời gian. Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng Người thực hiện: Trần Văn Dũng 08DT1 Trần Thị Thu Thủy 08DT3 Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Lê Hùng Ước lượng kênh truyền đa chặng biến thiên theo thời