Nghiên cứu về ứng dụng của kỹ thuật điều chế OFDM trong chuẩn IEEE 802 1

NHIÊM VU ĐỒ ÁN •• Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật điều chế OFDM chuẩn IEEE 802.1 lẩ nội dung nghiên cứu gồm chuong: Chuơng 1: Tổng quan WLAẩ Chuơng 2: Chuẩn IEEE 802.1 lẩ Chuơng 3: Tìm hiểu kỹ thuật OFDM Chuơng 4: ứng dụng OFDM chuẩn IEEE 802.1 lẩ LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án kết nghiên cứu riêng em, không chép nội dung đồ án khác Sinh viên thực Nguyễn Xuân Nam DANH MUC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Một số phương pháp điều chế mã hoá dùng 802.1 la 48 Bảng 4.2 Các kỹ thuật điều chế với tốc độ tương ứng 49 THUÂT NGỮ VIẾT TAT Tên viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Adhoc Ad hoc network Mạng độc lập ngang hàng BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BSS Basic Service Set Bộ dịch vụ sở CSMA CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access CSMA with Collision Đa truy nhập cảm ứng sóng mang CSMA tránh xung đột FEC Advoidance Forward Error Correction Sửa lỗi tiến FHSS Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin toàn cầu cho communication điện thoại di động Hiper LAN High Performance LAN LAN chất lượng cao IBSS LAN Independed Basic Service Set Local Area Network Bộ dịch vụ sở độc lập Mạng cục LOS Line of Sight Tuyến tầm nhìn thẳng MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAN MIMO Metropolian Area Network Multiple Inputs Multiple Outputs Mạng khu vực đô thị Nhiều đầu vào nhiều đầu OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số OFDMA Multiplexing OFDM Access trực giao Đa truy nhập p hân chia theo tần số trực giao PDA Personal Digital Assistance Thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số PMP Point to multipoint Điểm - Đa điểm QoS SNR Quality of Service Signal to Noise Ratio Chất lượng dịch vụ Tỷ số tín/ tạp WLAN Wkeless Local Area Network Mạng vô tuyến cục MỞ ĐẦU Hiện nay, WLAN phát triển nhanh có xu hướng thay dần cho mạng LAN có dây truyền thống Các vấn đề đặt mạng máy tính không dây nói chung WLAN nói riêng thu hút nhiều nghiên cứu, WLAN coi thành phần tảng hệ thống thông tin di động hệ 3G 4G Tuy nhiên, WLAN tồn nhược điểm tốc độ truyền liệu chưa thể so sánh với mạng LAN có dây mức độ bảo mật chưa cao Đe cải thiện tốc độ truyền liệu WLAN, người ta nghiên cứu áp dụng kỹ thuật tiên tiến Đặc biệt, kỹ thuật ghép kênh theo tần số trực giao (OFDM) coi kỹ thuật tiềm cho phép tăng tốc độ truyền cho WLAN nhằm đạt tốc độ mạng LAN có dây Dự báo tương lai không xa, với OFDM, WLAN đạt chí vượt xa tốc độ mạng LAN có dây truyền thống Những tiến áp dụng kỹ thuật OFDM lĩnh vực mạng WLAN thực tế hoá chuẩn công nghiệp IEEE thông qua IEEE 802.1 la IEEE 802.1 lg với tốc độ truyền liệu cực đại đạt 54 Mbps Hiện nay, nhóm cộng tác IEEE 802.1 lẩ tập trung nghiên cứu áp dụng MIMO-OFDM vào WLAẩ để đạt tốc độ liệu tới 500 Mbps Xuất phát từ lý do, với định hướng cô giáo hướng dẫn, em chọn đề tài “ẩ ghiên cứu ứng dụng kỹ thuật OFDM chuẩn IEEE 802 llẩ” Thái Nguyên, tháng 05 năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Xuân Nam CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ WLAN WLAẩ hệ thống số liệu linh hoạt thực mở rộng mạng LAẩ hữu tuyến Mạng WLAẩ sử dụng sóng YÔ tuyến để truyền nhận liệu, tối thiểu hóa việc kết nối sử dụng dây dẫn, WLAẩ kết hợp việc kết nối truyền số liệu với tính di động người sử dụng Sử dụng băng tần ISM 2,4GHz Vùng phủ sóng WLAẩ phạm vi khuôn viên trường đại học nhà văn phòng Sự đời cầu nối WLAẩ đem lại nhiều lợi ích khả di động khai thác mạng linh hoạt Với mạng WLAẩ, người dùng truy nhập thông tin dùng chung mà không cần 1.1 Lịch sử đời phát triển mạng WLAN Công nghệ WLAẩ lần xuất vào cuối năm 1990, nhà sản xuất giới thiệu sản phẩm hoạt động băng tần 900Mhz ẩ hững giải pháp (không thống nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền liệu lMbps, thấp nhiều so với tốc độ 10Mbps hầu hết mạng sử dụng cáp Năm 1992, nhả sản xuất bắt đầu bán sản phẩm WLAẩ sử dụng băng tần 2.4Ghz Mặc dù sản phẩm có tốc độ truyền liệu cao chúng giải pháp riêng nhả sản xuất không công bố rộng rãi Sự cần thiết cho việc hoạt động thống thiết bị dải tần số khác dẫn đến số tổ chức bắt đầu phát triển chuẩn mạng không dây chung Năm 1997, viện kỹ thuật điện điện tử Hoa Kỳ (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ) phê chuẩn đời chuẩn 802.11, biết với tên gọi Wi-Fi (Wireless Fidelity) cho mạng WLAẩ Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến tần số 2.4Ghz Năm 1999, IEEE thông qua hai bổ sung cho chuẩn 802.11 chuẩn 802.1 la 802.11b thiết bị WLAẩ dựa chuẩn 802.11b nhanh chãng trở thành công nghệ không dây vượt trội Các thiết bị WLAẩ 802.1 lb truyền phát tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền liệu lên tới lMbps IEEE 802.1 lb tạo nhằm cung cấp đặc điểm tính hiệu dụng, thông lượng bảo mật để so sánh với mạng có dây Năm 2003, IEEE công bố thêm cải tiến chuẩn 802.1 lg mà truyền nhận thông tin hai dãy tần 2.4Ghz 5Ghz nâng tốc độ truyền liệu lên đến 54Mbps Thêm vào đó, sản phẩm áp dụng 802 llg tương thích ngược với thiết bị chuẩn 802.11b Hiện chuẩn 802.1 lg đạt đến tốc độ 108Mbps Tháng 7/2007, Wi-Fi Alliance đưa dự thảo draft 2.0 với chuẩn 802.1 lẩ cho thông số thiết bị tuân theo chuẩn này, hoạt động hai dải tần 2.4Ghz 5Ghz Đáp ứng nhu cầu thông lượng cao tốc độ theo lý thuyết lên đến 600Mbps, thể vượt trội so với chuẩn khác có chuẩn 802.1 lẩ certified thức thông qua vào 15/9/2009 1.2 Phân loại mạng WLAN Dựa phương thức truyền liệu Có thể phân chia mạng WLAẩ thành loại sau : Mạng WLAẩ sử dụng sóng radio làm phương tiện truyền dẫn Mạng WLAẩ dạng sử dụng công nghệ CDMA, DSSS, FSSS, OFDM để truyền dẫn tín hiệu Đối với mạng này, phạm vi truyền dẫn rộng hơn, nhiên ta cần phải quan tâm tới kỹ thuật chống nhiễu vấn đề an ninh mạng Mạng WLAẩ thứ hai mạng WLAẩ sử dụng tia hồng ngoại làm phương tiện truyền dẫn Mạng sử dụng phạm vi diện tích hẹp không bị che chắn, sử dụng phạm vi phòng, tòa nhà w Đặc điểm mô hình mạng kiểu truyền dẫn tín hiệu trung thực bảo mật mạng tốt 1.3 Mô hình mạng WLAN Mạng WLAẩ gồm mô hình mạng sau: • Mô hình mạng độc lập (IBSS) hay gọi mạng Ad hoc • Mô hình mạng sở (BSS) • Mô hình mạng mở rộng(ESS) 1.3.1 Mô hình độc lập ỢBSS) hay gọi mạng Ad hoc Cấu hình mạng WLAN đơn giản mạng WLAN độc lập (hoặc ngang hàng) nếỉ PC với card giao tiếp không dây Khách hàng không dây giao tiếp trực tiếp với mà việc sử dụng AP không dây mạng có dây Hình 1.1 Một mạng ngang hàng không dây (IBSS) Bất kỳ thời điểm nút di động (máy tính có hỗ trợ card mạng không dây) tập trung lại không gian nhỏ, nằm phạm vi hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) chúng chủng thiết lập mạng độc lập Ở đây, nút di động có card mạng wừeless chủng ừao đểỉ thông tin trực tiếp với mà không yêu cầu sụ quản trị định cấu hình trước Vì mạng Ad hoc có thề thực nhanh dễ dàng nên chúng thường thiết lập mà không cần công cụ hay kỹ đặc biệt thích hợp để sử dụng hội nghị thương mại nhóm làm việc tạm thời Tuy nhiên chúng có nhược điểm vùng phủ sóng bị giới hạn, người sử dụng phải liên hệ với Hình 1.2 Mạng WLAN độc lập(IBSS) 1.3.2 Mạng không dây sở Với mô hình mạng thiết bị di động (máy tính có trợ card mạng không dây) khỉ nằm vùng phủ sóng cell giao tiếp với điểm truy nhập AP có gắn với mạng đường trục hữu tuyến AP đóng vai trò điều khiển cell điều khiển lưu lượng tới mạng Các thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp với mà giao tiếp với AP Các cell chồng lấn lên khoảng 10-15 % cho phép trạm di động di chuyển mà không bị kết nối vô tuyến cung cấp vùng phủ sóng với chi phí thấp Việc thiết lập điểm truy cập mở rộng phạm vi mạng, phạm vi thiết bị liên lạc mở rộng gấp đôi Khi điểm truy cập nối tới mạng nếỉ dây, khách hảng truy cập tới tài nguyên phục vô tới khách hàng khác Mỗi điểm truy cập điều tiết nhiều khách hàng, số khách hàng cụ thể phụ thuộc vào số lượng đặc tính truyền Nhiều ứng dụng thực tế với điểm truy cập phục vô từ 15 đến 50 thiết bị khách hàng IEEE 802.1 lẩ đề xuất phát triển Chuẩn tiếp tục sử dụng OFDM làm công nghệ tảng, cho tốc độ liệu vượt 100 Mbps đủ đáp ứng yêu cầu Đối tượng chuẩn 802.1 lẩ sửa đổi lớp vật lý lớp điều khiển truy cập môi trường (PHY/MAC) so với chuẩn gốc IEEE 802.11 để hỗ trợ tốc độ truyền liệu thấp 100 Mbps Yêu cầu tốc độ tối thiểu nhu cho thấy 802.1 lẩ có tốc độ cao gần hai lần so với mạng WLAẩ 4.4 Những giải pháp kỹ thuật đễ xuất để cải thiện tốc độ truyền liệu mạng WLAN Có nhiều giải pháp đưa để cải thiện tốc độ truyền liệu mạng WLAẩ Phần nêu hai nhiều phương pháp đề xuất sử dụng chuẩn IEEE 802.1 lẩ Đó cải thiện tốc độ truyền liệu với hệ thống nhiều anten (MIMO) Cải thiện tốc độ truyền cách sử dụng kỹ thuật MIMO kết hợp với kênh băng thông rộng 4.4.1 Cải thiện tốc độ truyền liệu với hệ thống nhiều anten (MIMO) Một vấn đề đặt với việc nghiên cứu để tăng tốc độ truyền liệu hệ thống mạng không dây 802.11 sử dụng hệ thống nhiều anten cho máy phát máy thu Công nghệ đề cập gọi công nghệ nhiều đầu vào nhiều đầu (Multiple-input multiple-output - MIMO) MIMO sử dụng phương thức phát nhiều tín hiệu vào môi trường vô tuyến thu nhiều túi hiệu từ môi trường vô tuyến nhằm cải thiện hoạt động vô tuyến Với việc sử dụng nhiều anten, kết họp với kỹ thuật chống nhiễu đầu vào chống nhiễu đầu ra, MIMO tăng hiệu sử dụng phổ mà không làm tính ổn định hệ thống MIMO sử dụng nhiều anten khác dò tìm kênh giống nhau, lần phát với đặc tính không gian khác Mọi phận nghe tín hiệu từ trạm phát tận dụng tính đa đường để nâng cao chất lượng thu Một đặc điểm khác công nghệ MIMO sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo không gian (Spatical Division Multiplering - SDM) SDM ghép mặt không gian nhiều luồng liệu độc lập cách đồng thời (tạo thành các kênh ảo) bên kênh phổ băng thông Kỹ thuật MIMO SDM làm tăng đáng kể tốc độ truyền liệu số lượng luồng liệu không gian xử lý tăng lên Mỗi luồng không gian đòi hỏi phải có cặp anten thu/phát đầu cuối truyền dẫn Điều quan trọng kỹ thuật MIMO yêu cầu chuỗi tần số YÔ tuyến riêng biệt biến đổi tương tự - số (ADC) cho anten MIMO cần có nhiều hai chuỗi anten RF thiết kế kỹ lưỡng để giảm giá thành đảm bảo yêu cầu hoạt động 4.4.2 Cải thiện tốc độ truyền cách kết hợp MIMO với kênh băng thông rộng Một phương pháp quan trọng khác để tăng tốc độ truyền vật lý sử dụng kênh băng thông rộng Việc sử dụng kênh băng thông rộng kết họp với kỹ thuật OFDM cải thiện đáng kể chất lượng hoạt động mạng, đặc biệt có ứng dụng mạng đòi hỏi băng thông lớn, chẳng hạn truyền video game đa phương tiện Các kênh băng thông rộng có hiệu cao trình xử lý tín hiệu số Các kênh băng thông rộng đạt kỹ thuật gọi liên kết kênh (Channel Bonding), ý tưởng liên kết kênh xuất phát từ sở định luật Shannon, tăng dung lượng kênh cách tăng băng thông Kỹ thuật liên kết hai kênh lân cận thành kênh có băng thông rộng Giả sử hai kênh 20 MHz lân cận hệ thống WLAẩ kết họp lại, băng thông mạng IEEE 802.11 tăng lên gấp hai làn, nghĩa đạt 40 MHz cấu trúc kết họp MIMO với kênh băng thông rộng đem lại hiệu truyền cao Cả hai công nghệ, MIMO liên kết kênh để tăng băng thông sử dụng để thoả mãn nhu cầu thông lượng cao ứng dụng thoại video Điều có ý nghĩa với môi trường mạng ứng dụng thông lượng cao đồng thời hoạt động, chẳng hạn vừa có ứng dụng thoại, vừa có video truyền hình chất lượng cao qua WLAẩ 4.4.3 Một số ứng dụng thử nghiệm MIMO-OFDM WLAN Hiện có nhiều thử nghiệm ứng dụng công nghệ MIMO- OFDM, số ứng dụng điển hình a Công nghệ MIMO cho máy tính xách tay Máy tính xách tay kết nối không dây trở nên thông dụng thời gian gần đây, lần công nghệ MIMO, tích hợp sản phẩm giúp tăng phạm vi tốc độ truy cập Hiện nay, xuất chip MIMO thử nghiệm tăng tốc độ truyền liệu mạng không dây lớn tới 200 Mbps phạm vi hoạt động 180 đến 275 một, phạm vi trung bình chuẩn 802.1 lg (Wi-Fi) đạt từ 45 đến 90 với tốc độ tối đa 54 Mbps Yí dụ dòng chip kể đến chip sử dụng công nghệ MIMO hãng Airgo (Mỹ) dựng thử nghiệm laptop Chip cho phép sử dụng hai thu phát vô tuyến, đa phần máy tính xách tay kết nối Wi-Fi (tích họp dòng chip Centrino Intel) cho phép sử dụng thu phát vô tuyến Sử dụng chip MIMO tránh tượng rớt tín hiệu thường xảy mạng WiFi b True-MIMO True MIMO hệ công nghệ MIMO True MIMO nhiều hãng sản xuất thiết bị không dây sử dụng, có Belkin, Netgear, Sohoware Phiên hoạt động với tốc độ 240 Mbps, dễ dàng vượt qua chuẩn Wi- Fi (54 Mbps) Ethernet (100 Mbps) Mạng có dây truyền thống kết nối thiết bị với tới Internet coi phương pháp nhanh đáng tin cậy ẩ gay mạng không dây tốc độ cao, dựa chuẩn Wi-Fi, dù trở nên phổ biến năm gần bị đánh giá chậm không an toàn so với mạng có dây truyền thống Tuy nhiên, phiên công nghệ với MIMO “phá vỡ rào cản tốc độ thay đổi lối suy nghĩ sáo mòn tin tưởng vào hệ thống dây dẫn”, ẩ hững sản phẩm sử dụng chip True MIMO máy tính xách tay, thẻ không dây, thiết bị định tuyến, máy in, ổ cứng v.v có mặt thị trường vào quý IV/2005 Trong buổi trình diễn công nghệ đầu năm 2006, hệ thống True MIMO hãng Aừgo truyền không dây phim DVD tới máy tính xách tay, đặt cách vài phũng vói bửc tường làm đá mà không bị mất, nhiễu hay giảm tín hiệu Với phiên mod True MIMO, khả truyền cũn cao cho phép tương thích với thiết bị gia dụng Wi~Fi nhu camera số, thiết bị cá nhân hệ thống loa v.v Bên cạnh đó, việc cải tiến công nghệ giúp giảm chi phí sản xuất Ví dụ, thiết bị định tuyến không dây sử dụng MIMO có giá 200 USD 4.5 ứng dụng OFDM IEEE 802.11N Chuẩn WLAẩ mởi - 802.1 lẩ đề xuất ứng dụng kỹ thuật OFDM dạng kết hợp MIMO-OFDM, hỗ ượ tốc độ cao cách sử dụng hai anten đầu tín hiệu (một để phát, để thu), thay anten đầu Ví dụ số thiết bị mạng thử nghiệm, bao gồm AP card mạng, thấy ưên hình 4.2 ẩ hững thử nghiệm ban đầu cho thấy thiết bị công nghệ mởi đạt tốc độ tối thiểu 135 Mbps tốc độ tối đa tới 540 Mbps với băng thông kênh truyền 40 MHz Hình 4.2 Hai anten mễỉ đầu thiết bị giúp chuẩn 802.1 lẩ tăng tốc độ không A Ặ Ạ A A I dây lên gap bôn lân Đề xuất chuẩn 802.1 lẩ dựa công nghệ MIMO-OFDM thiết kế để triển khai toàn cầu tương thích ngược với chuẩn Wi~Fi 802.11b, 802.11a 802.1 lg Bằng cách sử dụng định dạng kênh 20 MHz mà hàng triệu thiết bị WLAẩ sử dụng, chuẩn 802.1 lẩ có khả tương thích với hầu hết tảng mạng cài đặt trước, đồng thời nõng cao hiệu suất mạng WLAẩ dải tần số RF phõn bổ Yới MIMO-OFDM, 802.1 lẩ cho phạm vi phủ sóng WLAẩ ổn định với tốc độ truyền liệu siêu nhanh (có thể đạt tới 500 Mbps nữa), ẩ goài ra, chuẩn 802.llẩ cho phép người dựng thực nhiều công việc với WLAẩ , đặc biệt ứng dụng đa phương tiện 4.5.1 MIMO-OFDM Truyền dẫn đa đường đặc điểm tất môi trường truyền không dây Thông thường, có đường dẫn trực tiếp từ máy phát tới máy thu Nhưng thực tế, có nhiều tín hiệu truyền từ máy phát theo đường khác tới máy thu, tín hiệu đến thẳng máy thu gặp phải vật chắn đổi hướng, bị ảnh hưởng nhiễu v.v Tín hiệu truyền theo đường không trực tiếp, tới máy thu muộn tín hiệu theo đường trực tiếp chúng thường bị suy yếu so với tín hiệu truyền thẳng Chính vậy, hệ thống thông tin không dây nói chung chuẩn IEEE 802.1 lẩ nói riêng nghiên cứu nhằm cải thiện dung lượng khả chống lại tượng đa đường Có thể cải thiện tốt điều cách tăng công suất phát, tăng băng thông để tăng dung lượng, ẩ hưng công suất tăng đến mức giới hạn (vì công suất phát tăng hệ thống gây nhiễu cho hệ thống thông tin xung quanh, băng thông tăng lên việc phân bố băng thông định sẵn ẩ hư trình bày chương trước, OFDM phương thức truyền dẫn tốc độ cao với cấu trúc đơn giản lại chống phading chọn lọc tần số, cách chia luồng liệu tốc độ thành ẩ luồng tốc độ liệu thấp truyền qua ẩ kênh truyền sử dụng tập tần số trực giao Kênh truyền chịu phading chọn lọc tần số chia thành ẩ kênh truyền có băng rộng nhỏ hơn, ẩ đủ lớn kênh truyền chịu phading phẳng ẩ goài OFDM loại bỏ tượng ISI sử dụng khoảng bảo vệ đủ lớn, giảm độ phức tập lượng tử hoá, Và giải pháp đưa để giải vấn đề đa đường - MIMO MIMO không loại bỏ đa đường, mà ngược lại tận dụng tượng để hoạt động Hình 4.3 Mạng MIMO thiết lập môi trường đa đường Hệ thống MIMO có tính đa dạng không gian có nhiều anten riêng rẽ môi trường nhiều đường phân tán Hệ thống MIMO thực theo số kỹ thuật để tận dụng tượng pha đỉnh tăng hiệu công suất Có ba vấn đề cần đề cập kỹ thuật MEMO Thứ nhất, cải thiện hiệu công suất làm tăng tính đa dạng không gian Thứ hai, sử dụng lớp tiếp cận để tăng công suất Thứ ba, khai thác nội dung kênh máy phát Khai thác nội dung kênh máy phát phân tích đặc tính kênh sử dụng để đạt công suất phát hợp lý Và IEEE 802.1 lầ tận dụng ưu điểm hai kỹ thuật để kết hợp hệ thống Với công nghệ tổng hợp này, OFDM kết hợp với dàn anten máy phát máy thu để tầng tỉnh đa dạng tầng cường khả hệ thống biến thiên theo thời gian kênh lựa chọn tần số Hình sau mô tả cấu trủc hệ thống MIMO-OFDM Hình 4.4 Hệ thống MIMO-OFDM Symbol thu từ anten thứ I, sóng mang phụ thứ k symbol OFDM biểu diễn sau: r,a-) - Ậ (Ắ-),ĨLạ) + Á i Z ị k ) X 2ị k ) + A +Ẩ1Y ( k ) Ä \ ( k ) + V ị ( k ) y2( k ) = Ẵ 2t ( k ) X t { k ) + Ả u ị k ) X 2( k ) + A + Â N ĩ Ìk)Ă\ ( k ) + v 2( k ) M Y y h (*) = A.VÂJ ( k ) X t ( k ) + Ạv#ỉ (ẤT) + A + ;.AVVr (*)^íVr ( k ) + FVs (t) = 1,2,3,A , Với Xj(k) symbol phát ưên sóng mang thứ k Vj(k) nhiễu Gauss anten thu thứ i miền tần số, tức a - FFT nhiễu miền thời gian Aịj(k) độ lợi kênh truyền từ anten phát thứ j tới anten thu thứ ỉ sóng mang phụ thứ n Có hai loại hệ thống MIMO-OFDM hệ thống MIMO - OFDM Alamoutỉ với mục đích đạt độ lợi phân tập tối đa nhằm tối ưu chất lượng hệ thống hệ thống MIMO - OFDM VBLAST vói mục đích đạt độ lợi lớn nhằm tăng tối đa dung lượng hệ thống thông tin không dây môi trường phadỉng chọn lọc tần số 4.5.2 Mô hình hệ thống MIMO - OFDMA Alamoutì Hình 4.7 sơ đồ hệ thống MIMO-OFDM Alamouti với khối Sơ đồ Alamouti áp dụng nhằm đạt độ lợi phân tập lớn môi trường fading chọn lọc tần số với cấu trúc phần cứng đơn giản Tại phía phát liệu sau mapper điều chế đưa qua biến đổi nối tiếp sang song song đưa vào vector N symbol X! x2 F Ta kí hiệu F"1 ma trận biến đổi IFFT F ma trận biến đổi FFT (4.1) Trong chu kỳ symbol k Xi cho qua biến đổi IFFT tạo khối N symbol Si = F_1Xi (4 Sau Si chèn khoảng bảo vệ CP, vector liệu đưa anten phát thứ Cũng chu kỳ symbol thứ k, x2 cho qua IFFT tạo khối N symbol: s2 = F_1X2 (4.3) Sau s2 chèn khoảng bảo vệ CP, vector liệu đưa vào anten phát thứ hai Trong chu kỳ symbol thứ k+1, X! cho qua đảo lấy liên họp phức cho qua IFFT để tạo khối N Symbol =F-Ix; (4.4) Với ký hiệu X* cho liên họp X Sau s chèn khoảng bảo vệ CP, vector liệu đưa anten thứ hai Cũng chu kỳ symbol thứ k+1, x2 cho qua đảo lấy liên họp phức trước cho qua IFFT để tạo khối N symbol 4= (4.5) Sau s chèn khoảng bảo vệ CP, vector liệu đưa anten thứ Quá trình phát lập lại trình trình bày chu kỳ symbol k k+1 Tại phía thu, vector thu sau loại bỏ khoảng bảo vệ có dạng sau y x = H l s l +H s +v l = H l F~ X l +H F~ l X +v l YL =H ] s\ 2 2 +H2S'2 +V Ỉ =-H Ỉ F~ X * +H F l X * +V2 (4'6) 2 Sau qua FFT, tín hiệu thu ước lượng kênh truyền, vào giải mã maximum likelihood 4.5.3 Mỗ hình hệ thống MIMO - OFDM VBLAST SIC Coder .STC' Hình 4.8 Máy thu MIMO - OFDM VBLAST 4.6 Kết luân Chương trình bày ứng dụng kỹ thuật OFDM chuẩn 802.11, ừong đó, 802.1 IN ứng dụng kỹ thuật OFDM dạng kết hợp MIMO - OFDM để tận dụng ưu điểm hai kỹ thuật Với MIMO-OFDM, 802.1 IN cho phạm vi phủ sóng WLAN ổn định với tốc độ truyền liệu siêu nhanh (có thể đạt tới 500 Mbps nữa) Ngoài ra, chuNi 802.1 IN cho phép người dựng thực nhiều công việc với WLAN, đặc biệt ứng dụng đa phương tiện KẾT LUÂN Trong lĩnh vực công nghệ thông tin viễn thông nay, mạng cục không dây (WLAN) ngày phát hiển chiếm vị trí ngày quan trọng, ưu điểm lớn WLAN cho phép người dùng tự di chuyển vùng phủ sóng, triển khai vị trí mà mạng có dây truyền thống không thực được, tích hợp nhiều dịch vô khác .STC' thoại, video, game, ứng dụng đa phưomg tiện khác Thách thức lớn WLAN vấn đề tốc độ truyền liệu chưa cao Do vậy, lúc WLAN chưa thể thay cho mạng LAN có dây truyền thống Đặc điểm truyền dẫn WLAN truyền sóng vô tuyến Do vậy, tín hiệu truyền kênh thường bị ảnh hưởng nhiều hiệu ứng, chẳng hạn nhiễu xung, đa đường, nhiễu kênh lân cận, nhiễu kênh chung Các hiệu ứng gây xuyên nhiễu symbol (ISI), xuyên nhiễu bên sóng mang (ICI) v.v OFDM đưa để giải vấn đề tốc độ WLAN giải pháp cho vấn đề xuyên nhiễu ISI ICI Tuy nhiên, việc thực OFDM có số khó khăn cần phải giải Đồ án trình bày tổng quan WLAN kỹ thuật OFDM, từ phân tích ứng dụng chủ yếu OFDM lĩnh vực WLAN nay, đặc biệt chuNi 802.11N Sau phân tích hạn chế chuNi WLAN có ứng dụng OFDM, đồ án đề cập đến nghiên cứu ứng dụng MIMO-OFDM chuNi WLAN IEEE 802.11N phát triển hứa hẹn giải vấn đề WLAN vấn đề tốc độ truyền liệu Do hạn chế thời gian, đồ án dừng nghiên cứu ứng dụng OFDM chuNi WLAN IEEE 802.11N Đồ án chưa sâu nghiên cứu giải pháp kết hợp số công nghệ then chốt, chẳng hạn MIMO-OFDM với kỹ thuật liên kết kênh để đạt băng thông rộng truyền dẫn WLAN, vấn đề kỹ thuật thích ứng đa người dùng OFDM nghiên cứu mang tính liệt kê nêu khái niệm Mặc dù OFDM xuất từ lâu, ứng dụng OFDM WLAN vấn đề phức tạp Để nghiên cứu đầy đủ cần có thời gian kiến thức nhiều Đề tài định hướng nghiên cứu sâu kết hợp MIMO-OFDM với kỹ thuật điều chế khác, mở rộng băng thông tăng cường chất lượng dịch vô Cũng tiếp tục nghiên cứu đề đồ án với thay đổi chuNi IEEE 802.1 IN nhằm tìm đặc điểm trội so với chuNi khác xây dựng mô hình mạng WLAN thực tế Những nghiên cứu tiếp tục tương lai TÀI LIÊU THAM KHẢO [1] , Trịnh Anh Vũ, “THÔNG TIN DI ĐỘNG”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004 [2] Nguyễn Văn Đức, sách kỹ thuật thông tin Số-Tập 2: “LÝ THUYẾT VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT OFDM”, Nhà xuất bản: Khoa học kỹ thuật, Quý II/ năm 2006, tr 15-40 [3] , R.van Nee, R.Prasad, “OFDMFOR WIRELESS MULTIMEDIA COMMUNICATION”, Artech House, Boston, 2000 [4] Terry J, Heiskala J, “OFDM WRIELESS LANS”, Indiaanpolis, Ind: Sam, 2002 [5] Wiley, “Theory and Applications of OFDM and CDMA Wideband Wireless Communication ” , LinG OCR 7.0 lotB, 2005 NHẢN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN [...]... tốc độ thấp và có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng 802. 11 a Song hành với 802. 11 b, IEEE tiếp tục đưa ra chuẩn mở rộng thứ hai cũng dựa vào 802. 11 đầu tiên 802. 1 la Chuẩn 802. 1 la sử dụng tần số 5GHz, tốc độ 54Mbps tránh được can nhiễu từ các thiết bị dân dụng Đồng thời, chuẩn 802. 1 la cũng sử dụng kỹ thuật trải phổ khác với chuẩn 802. 11 b kỹ thuật trải phổ theo phương pháp họp kênh phân chia tần... draft 2.0 của 802. 1 lẩ vào tháng 7/2007 và thông qua chuẩn 802. 1 lẩ chính thức vào ngày 15 /9/2009 Khà nâng tương thĩcn ngược Sản phám tổt cỏng ty uy tin (J ấWf Wi n thể hê mởi 802 11 « Fi IB C E RT IF IED * sản phẩm đả được kiẻm đinh Hình 2 .1 Chứng chỉ kiểm định chuẩn 802. 1 lẩ 2.2 Đặc trimg kĩ thuật chuẩn IEEE 802. 1IN 2,2 .1, Đặc điểm cơ bản của chuẩn 802. 1IN Một trong những điều mong đợi nhất của người... 802. 11 theo tên của nhỏm giám sát sự phát triển của chuẩn này Lúc này, 802. 11 sử dụng tần số 2,4GHz và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp nhưng chỉ hỗ trợ băng thông tối đa là 2Mbps tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng Vì lý do đó, các sản phẩm chuẩn không dây này không còn được sản xuất nữa 802. 11 b Từ tháng 6 năm 19 99, IEEE bắt đầu mở rộng chuẩn 802. 11 ban đầu và tạo ra các đặc tả kỹ thuật cho 802. 11 b... nổi lên trên thị trường, chuẩn này cố gắng kết hợp tốt nhất 802. 1 la và 802. 11 b Chuẩn 802 llg hỗ trợ băng thông 54Mbps và sử dụng tần số 2.4Ghz cho phạm vi phủ sóng lớn hơn và tương thích ngược với 802. b Tháng 7/2003, IEEE phê chuẩn 802. 1 lg Chuẩn này cũng sử dụng phương thức điều chế OFDM tương tự 802. 1 la nhưng lại dùng tần số 2,4GHz giống với chuẩn 802. 1 lb Điều thú vị là chuẩn này vẫn đạt tốc độ... ra các đặc tả kỹ thuật cho 802. 11 b Chuẩn 802. 11 b hỗ trợ băng thông lên đến 1 lMbps, ngang với tốc độ ethemet thời bấy giờ Đây là chuẩn WLAẩ đầu tiên được chấp nhận trên thị trường sử dụng tần số 2,4 GHz Chuẩn 802. 1 lb sử dụng kỹ thuật điều chế khóa mã bù (Complementary Code Keying-CCK) và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp giống như chuẩn 802. 11 nguyên bản Với lợi thế về tần số (băng tần nghiệp dư ISM... kênh truyền OFDM là một phương thức điều chế hấp dẫn cho các kênh có đáp tuyến tần số không phẳng Đe đi sâu vào tìm hiểu kỹ thuật OFDM, chương này sẽ giới thiệu về các khái niệm, nguyên lý cũng như thuật toán của OFDM Các nguyên lý cơ bản của OFDM, mô tả toán học, kỹ thuật đơn sóng mang, đa sóng mang và các kỹ thuật điều chế trong OFDM Bên cạnh đó các ứng dụng và ưu nhược điểm của hệ thống OFDM cũng... ngược với các sản phẩm chuẩn 802. 1 la/b/g Chuẩn 802. 1 lẩ đã được IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) phê duyệt đưa vào sử dụng chính thức và cũng đã được Hiệp hội Wi-Fi kiểm định và cấp chứng nhận cho các sản phẩm đạt chuẩn 2.2.2 Một số cải tiến về công nghệ của chuẩn 802. 11 N So với các chuẩn trước, đặc tả kỹ thuật của 802. 1 lẩ "thoáng" hơn nhiều, có nhiều chế độ tùy chọn, nhiều... tả kỹ thuật 802. 1 lả được thiết kế để cải thiện tính năng của 802. 1 lg về tổng băng thông được hỗ trợ bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và anten 802. 1 lẩ cũng cho tầm phủ sóng tốt hơn các chuẩn Wi-Fi trước đó nhờ tăng cường độ tín hiệu chuẩn 802. 1 lẩ có tốc độ lý thuyết lên đến 600Mbps (cao hơn 10 lần chuẩn 802. 1 lg) và vùng phủ sóng rộng khoảng 250m (cao hơn chuẩn 802. 1 lg gần 2 lần, 14 0m)... Data Unit) làm tăng kíchthước tối đa của các khung 802. 1 lẩ được phát đi lên đến 64Kbyte (chuẩn trước chỉ có 2304byte) 2.3 Các lớp trong 802. 11 N Chuẩn IEEE 802. 1 lẩ cũng như các chuẩn khác trong họ các chuẩn của IEEE, nó tập trung vào 2 tầng thấp nhất trong mô hình OSI, là tầng VẬT LÝ (PHYSICAL) và tầng LIÊN KẾT DỮ LIỆU (DATALINK) Do đó, hệ thống mạng theo chuẩn 802. 11 N có 2 thành phần chính là MAC (MEDIA... Division MultiplexingOFDM) Đây được coi là kỹ thuật trội hơn so với trải phổ trực tiếp (DSSS) Do chi phí cao hơn, 802. 1 la thường chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp, ngược lại 802. 1 lb thích họp hơn cho nhu cầu gia đình Tuy nhiên, do tần số cao hơn tần số của chuẩn 802. 1 lb nên tín hiện của 802. 1 la gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên tường và các vật cản khác Do 802. 1 la và 802. 11 b sử dụng tần số khác ... dựa vào 802. 11 802. 1 la Chuẩn 802. 1 la sử dụng tần số 5GHz, tốc độ 54Mbps tránh can nhiễu từ thiết bị dân dụng Đồng thời, chuẩn 802. 1 la sử dụng kỹ thuật trải phổ khác với chuẩn 802. 11 b kỹ thuật. .. thích ngược với 802. b Tháng 7/2003, IEEE phê chuẩn 802. 1 lg Chuẩn sử dụng phương thức điều chế OFDM tương tự 802. 1 la lại dùng tần số 2,4GHz giống với chuẩn 802. 1 lb Điều thú vị chuẩn đạt tốc... Chuẩn 802. 11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến tần số 2.4Ghz Năm 19 99, IEEE thông qua hai bổ sung cho chuẩn 802. 11 chuẩn 802. 1 la 802. 11 b