Nâng cao dung lượng và chất lượng dịch vụ trong thông tin không dây bằng KT MIMO OFDM

MỤC LỤC 1.3.1.Ghép kênh theo tần số FDM .18 1.3.2.Ghép kênh theo thời gian TDM 18 1.3.4.Ghép kênh theo tần số trực giao OFDM 19 1.4.1.Hệ thống SISO 21 1.4.2 Hệ thống SIMO 21 1.4.3.Hệ thống MISO 21 1.4.4.Hệ thống MIMO 22 3.2.1 Điểm chuẩn IEEE 802.11n 67 3.2.2 MIMO cải thiện hiệu .70 3.2.3 Các đặc điểm bật MIMO 71 3.2.4 Cải tiến lưu lượng tốc độ truyền liệu .72 3.2.5 Hoạt động hiệu WLAN hành 73 3.2.6 Một số sản phẩm 802.11n draft 2.0 tiêu biểu 74 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hàm pdf theo phân bố Rayleigh 11 Hình 1.2: Hàm pdf Rician với giá trị khác K 12 Hình 1.4 : Các phương thức ghép kênh 18 Hình 1.5 Các phương thức ghép kênh hệ thống thông tin di động 20 Hình 1.6: Phân loại hệ thống thông tin không dây 20 Hình 2.1: Mô hình hệ thống MIMO tiêu biểu .23 Hình 2.2: Mô hình phân tập không gian 26 Hình 2.3: Mô hình tổ hợp kiểu lựa chọn .27 Hình 2.4: Bộ tổ hợp kiểu quét 28 Hình 2.5: Phương pháp kết hợp tỉ số cực đại .29 Hình 2.6: Phương pháp tỉ số cực đại với 1Tx 2Rx 30 Hình 2.7: Sơ đồ mã hoá Alamouti 33 Hình 2.8: Sơ đồ giải mã hệ thống STBC .35 Hình 3.1: Sơ đồ chung hệ thống đơn sóng mang 39 Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống đa sóng mang 39 Hình 2.10a: Bốn sóng mang trực giao .40 Hình 2.10b: Phổ sóng mang trực giao 41 Hình 2.11a: Kỹ thuật đa sóng mang 41 Hình 2.11b: Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 41 Hình 2.12: Sơ đồ hệ thống OFDM .42 Hình 2.13: Chùm tín hiệu M_QAM 45 Hình 2.14: Sơ đồ phát thu hệ thống MIMO-OFDM .52 Hình 2.15: Sơ đồ khối phát hệ thống MIMO_OFDM .53 Hình 2.16: Sơ đồ khối thu hệ thống MIMO_OFDM .53 Hình 2.17: Cấu trúc khung liệu MIMO-OFDM 54 Hình 2.18: Mô hình hệ thống STBC-OFDM 2x2 57 Hình 3.2: Logo chứng nhận sản phẩm đạt chuẩn 802.11n 68 Hình 3.3: MIMO với wifi 69 Hình 3.4: Hệ thống MIMO NxM .70 Hình 3.5 : Mỗi màu ứng với chuỗi liệu 71 Hình 3.6: Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu 802.11n 72 Hình 3.7: Các đặc điểm kỹ thuật IEEE 802.11 73 Hình 3.8: Sự tập hợp cải thiện hiệu chế độ Mixed 74 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nhu cầu truyền thông không dây ngày tăng Các hệ thống thông tin tương lai đòi hỏi phải có dung lượng cao hơn, tin cậy hơn, sử dụng băng thông hiệu hơn, khả kháng nhiễu tốt Hệ thống thông tin truyền thống phương thức ghép kênh cũ khả đáp ứng yêu cầu hệ thống thông tin tương lai việc đời ứng dụng công nghệ tiên tiến điều dễ nhận thấy Một giải pháp đưa kết hợp kỹ thuật MIMO kỹ thuật OFDM ứng dụng rộng rãi MIMO-WiFi, MIMO-UMTS, LTE, WiMAX Mạng thông tin di động có ưu điểm mà mạng có dây như: tính lưu động, nơi có địa hình phức tạp, không gian v v Vì người không ngừng nghiên cứu để cải tiến mạng di động ngày, từ mạng 2G lên 2,5G; 3G; 4G; xây dựng mô hình mạng WIFI, WIMAX Song song với hệ giải pháp đưa như: FDMA, TDMA, CDMA, OFDM, MIMO…Mỗi giải pháp có ưu điểm giải pháp cũ phát triển theo xu hướng sau: nâng cao tốc độ liệu, nâng cao chất lượng tín hiệu, mở rộng băng thông, chất lượng dịch vụ …Chuẩn IEEE 802.11n (wifi) chuẩn hóa dành cho công nghệ MIMO-OFDM bước khởi đầu để thiết bị theo chuẩn hãng sản xuất đưa thị trường sản phẩm ưu việt, phục vụ tốt cho nhu cầu giải trí đa phương tiện, nhiều người dùng xem phim chất lượng cao (HD, Full HD, Full HD 3D ), gọi điện thoại qua mạng Internet (VoIP), tải tập tin dung lượng lớn đồng thời mà chất lượng dịch vụ độ tin cậy đạt mức cao Vì hệ thống MIMO tăng dung lượng nhiều nên gây nhiều quan tâm nghiên cứu thông tin di động Trong môi trường giàu tán xạ, nhiều anten máy phát máy thu cải tiến đáng kể hiệu phổ tần Dung lượng hệ thống tỷ lệ tuyến tính số lượng anten sử dụng hai đầu cuối Tuy nhiên, dung lượng thu cách sử dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu phức tạp hai đầu phát thu Hơn nữa, nhiều anten yêu cầu nhiều luồng RF có giá thành cao Vì vậy, giá thành độ phức tạp hai nhân tố hạn chế sử dụng nhiều anten hệ thống truyền thông tương lai Nội dung đồ án chia làm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động Chương 2: Kỹ thuật MIMO kỹ thuật OFDM Chương 3: Đánh giá vấn đề nâng cao dung lượng chất lượng dịch vụ Đồ án không tránh khỏi hạn chế, em mong tiếp thu ý kiến đánh giá quý báu thầy cô bạn để em rút kinh nghiệm hoàn chỉnh đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thắng, người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa, bạn bè hỗ trợ tài liệu, động viên để em thực đồ án tốt Sinh viên thực Thân Văn Sơn CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển thông tin di động 1.1.1 Giới thiệu chung Thông tin di động hệ thứ phát triển vào năm cuối thập niên 70, sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiplex Access) Điển hình cho hệ số hệ thống như: AMPS (Advance Mobile Phone Service): Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến TACS (Total Access Communication System): Hệ thống thông tin truy nhập toàn NMT 450 (Nordic Mobile Telephone 450): Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 450 Mhz NMT 900: Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 900Mhz NTT (Nipon Telegraph and Telephone): Do Nhật Bản nghiên cứu sử dụng Một số đặc điểm hệ là: dung lượng thấp, số lượng dịch vụ không nhiều, chất lượng kém, cung cấp dịch vụ thoại … Thông tin di động hệ sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access) Hai thông số quan trọng đặc trưng cho hệ thống thông tin di động số tốc độ bit thông tin người sử dụng tính di động Một số hệ thống thông tin di động hệ hai điển hình như: GSM (Global System For Mobile Communication): Hệ thống thông tin di động toàn cầu IS-95 (Interim Standard 95): Tiêu chuẩn thông tin di động CDMA Mĩ Qualcomm đề xuất IS-136 (Interim Standard 136): Tiêu chuẩn thông tin di dộng TDMA cải tiến Mĩ AT&T đề xuất PDC (Personal Digital Cell ): Hệ thống tổ ong cá nhân Nhật Bản Đây hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bit thông tin người sử dụng 8-13Kbps Chúng có phát triển mạnh vào năm 1990 Tuy nhiên số thuê bao di động không ngừng tăng cộng với nhu cầu dịch vụ mới, đặc biệt dịch vụ truyền số liệu, roaming, yêu cầu chất lượng gọi …đã đòi hỏi nhà thiết kế phải đưa hệ thống thông tin di động Trong bối cảnh ITU đưa đề án tiêu chuẩn hóa thông tin di động hệ thứ ba với tên gọi IMT-2000 nhằm nâng cao tốc độ truy nhập, mở rộng nhiều loại hình dịch vụ, đồng thời tương thích với hệ thống thông tin di động có để đảm bảo phát triển liên tục thông tin di động Nhiều tiêu chuẩn cho IMT2000 đề xuất, hai hệ thống WCDMA CDMA-2000 ITU chấp nhận đưa vào hoạt động năm đầu thập kỉ 2000 Các hệ thống sử dụng công nghệ CDMA Điều cho phép thực tiêu chuẩn toàn giới cho giao diện vô tuyến hệ thống thông tin di động hệ thứ WCDMA phát triển hệ thống thông tin di động hệ thứ hai sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, PDC, IS-136 CDMA-2000 phát triển hệ thống thông tin di động hệ sử dụng công nghệ CDMA IS-95 Nhưng không dễ để phát triển từ hệ hai sang hệ ba vấn đề kỹ thuật hai hệ có điểm khác Thế giới có xu hướng độ lên hệ 2.5 trước triển khai hệ Các dịch vụ mạng cải thiện dịch vụ liên quan đến truyền số liệu nén số liệu người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao, dịch vụ vô tuyến gói đa số liệu 144 Kbps Thông tin di động hệ thứ ba hệ thông tin di động cho dịch vụ truyền thông cá nhân đa phương tiện Một số yêu cầu chung hệ thống thông tin di động hệ thứ 3: • Mạng phải băng rộng có khả truyền thông đa phương tiện Nghĩa mạng phải đảm bảo tốc độ bit người sử dụng đến 2Mbps • Mạng phải có khả cung cấp độ rộng băng tần theo yêu cầu Điều xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bit dịch vụ khác Ngoài cần đảm bảo đường truyền vô tuyến không đối xứng: tốc độ bit cao đường xuống tốc độ bit thấp đường lên • Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu Nghĩa phải đảm bảo kết nối chuyển mạch cho thoại, dịch vụ video khả số hóa dịch vụ số liệu • Chất lượng dịch vụ phải không thua chất lượng dịch vụ mạng cố định thoại • Mạng phải có khả sử dụng toàn cầu, nghĩa bao gồm thông tin vệ tinh Để đạt yêu cầu phải kể đến kỹ thuật góp phần giải vấn đề lĩnh vực thông tin di động: hạn chế dung lượng hệ thống, tốc độ truyền liệu người dùng, chất lượng dịch vụ, tuổi thọ pin thiết bị di động… 1.1.2 Khó khăn kỹ thuật lĩnh vực thông tin di động Dung lượng hệ thống thông tin di động hệ bị hạn chế nhiều sử dụng kỹ thuật đa truy cập FDMA, TDMA CDMA Các kỹ thuật xác định người dùng việc cấp phát tần số khe thời gian mã trải phổ họ đăng nhập vào hệ thống Nhưng phổ tần dành cho thông tin di động có hạn CDMA làm tăng dung lượng hệ thống đáng kể lại dẫn đến gia tăng nhiễu đồng kênh nhiễu xuyên kênh mật độ phân bố cao người dùng cell Do dung lượng hệ thống không cao Bên cạnh chất lượng dịch vụ người dùng giảm fading nhiễu đồng kênh, nhiễu xuyên kênh họ di chuyển Các hệ thống thông tin di động hệ thứ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm dịch vụ thoại số liệu tốc độ thấp dịch vụ số liệu tốc độ cao, video truyền Tốc độ cực đại người sử dụng lên đến 2MHz Nhưng tốc độ cực đại có ô pico nhà, dịch vụ với tốc độ 14.4Kbps đảm bảo cho di động thông thường ô macro Những khó khăn khắc phục kỹ thuật MIMO_OFDM.Trong đề tài trình bày kỹ thuật 1.2 Môi trường vô tuyến thông tin di động Trong kênh vô tuyến lý tưởng, tín hiệu thu bao gồm tín hiệu đến trực tiếp thu hoàn hảo tín hiệu khác Tuy nhiên, kênh thực tế, tín hiệu bị thay đổi suốt trình truyền, tín hiệu nhận tổng hợp thành phần bị suy giảm, thành phần phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ tín hiệu khác Quan trọng kênh truyền cộng nhiễu vào tín hiệu gây dịch tần số sóng mang máy phát thu di chuyển (hiệu ứng Doppler) Chất lượng hệ thống vô tuyến phụ thuộc vào đặc tính kênh truyền Do đó, hiểu biết ảnh hưởng kênh truyền lên tín hiệu vấn đề quan trọng Kênh truyền tín hiệu OFDM môi trường truyền sóng điện từ máy phát máy thu Trong trình truyền, kênh truyền chịu ảnh hưởng loại nhiễu như: nhiễu Gauss trắng cộng, Fading phẳng, Fading chọn lọc tần số, Fading nhiều tia…Trong kênh truyền vô tuyến tác động tạp âm bên nhiễu giao thoa lớn Kênh truyền vô tuyến môi trường truyền đa đường chịu ảnh hưởng đáng kể Fading nhiều tia, Fading lựa chọn tần số Sự phản xạ: xuất sóng điện từ truyền đi, va đập vật có chiều dài lớn so với bước sóng sóng điện từ Phản xạ xuất từ mặt đất, tòa cao ốc… Sự nhiễu xạ: xuất đường truyền vô tuyến phát thu bị bề mặt có cạnh nhọn chặn lại, sóng phụ vật cản tạo khắp nơi Ở tần số cao, nhiễu xạ phản xạ phụ thuộc vào dạng hình học vật thể, biên độ, pha phân cực sóng tới điểm nhiễu xạ Mặc dù cường độ trường giảm nhanh thu vào vùng chắn (vùng tối), cường độ nhiễu xạ có thường đáng kể để tạo tín hiệu có ích Sự tán xạ: xuất sóng lan truyền qua môi trường mà độ dài vật thể nhỏ so với bước sóng số vật cản đơn vị thể tích môi trường lớn Các bề mặt nhấp nhô, vật thể nhỏ, thay đổi bất thường kênh truyền tạo sóng tán xạ Thực tế tán rậm, bảng đường, cột điện tạo tượng tán xạ thông tin di động Với đặc tính truyền tín hiệu sóng mang trực giao, phân chia băng thông gốc thành nhiều băng nhau, kỹ thuật OFDM khắc phục ảnh hưởng fading lựa chon tần số, kênh coi kênh fading không lựa chọn tần số Với việc sử dụng tiền tố lặp (CP), kỹ thuật OFDM hạn chế ảnh hưởng fading nhiều tia, đảm bảo đồng ký tự đồng sóng mang 1.2.1 Méo biên độ 1.2.1.1 Mô hình fading Rayleigh Mobile Station (MS) không nhận tín hiệu phát mà nhận nhiều phiên tín hiệu phát phản xạ nhiễu xạ từ tòa nhà yếu tố khác Pha tín hiệu nhận tổng pha tín hiệu, với pha thay đổi ngẫu nhiên khoảng [0, π ] Từ lí thuyết giới hạn trung tâm ta có dạng sóng nhận có 10 cầu 10% 1%, WER giảm xuống tương ứng đến dB dB Vì vậy, MIMO-OFDM kỹ thuật hứa hẹn truyền dẫn băng rộng hiệu quang phổ Năng lực hệ thống cải thiện đáng kể sử dụng nhiều anten truyền nhiều anten nhận để hình thành kênh MIMO Đối với truyền dẫn băng rộng xử lý space-time phải sử dụng để giảm thiểu nhiễu ký tự (ISI) Trong OFDM toàn kênh chia thành nhiều kênh hẹp song song, làm tăng symbol giảm bớt loại bỏ ISI gây đa đường Vì vậy, OFDM sử dụng truyền âm video kỹ thuật số phát truyền hình châu Âu lựa chọn đầy hứa hẹn tương lai cho hệ thống không dây tốc độ liệu cao 3.2.1 Điểm chuẩn IEEE 802.11n Một điều mong đợi người dùng thiết bị đầu cuối Wi-Fi không khác tốc độ tầm phủ sóng Theo đặc tả kỹ thuật, chuẩn 802.11n có tốc độ lý thuyết lên đến 600Mbps (cao 10 lần chuẩn 802.11g) vùng phủ sóng rộng khoảng 250m (cao chuẩn 802.11g gần lần, 140m) Hai đặc điểm then chốt giúp việc sử dụng ứng dụng môi trường mạng Wi-Fi cải tiến đáng kể, phục vụ tốt cho nhu cầu giải trí đa phương tiện, nhiều người dùng xem phim chất lượng cao (HD, Full HD, Full HD 3D ), gọi điện thoại qua mạng Internet (VoIP), tải tập tin dung lượng lớn đồng thời mà chất lượng dịch vụ độ tin cậy đạt mức cao 67 Hình 3.2: Logo chứng nhận sản phẩm đạt chuẩn 802.11n Bên cạnh đó, chuẩn 802.11n đảm bảo khả tương thích ngược với sản phẩm trước đó, chẳng hạn, sản phẩm Wi-Fi chuẩn n sử dụng đồng thời hai tần số 2,4GHz 5GHz tương thích ngược với sản phẩm chuẩn 802.11a/b/g Chuẩn 802.11n IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) phê duyệt đưa vào sử dụng thức Hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) kiểm định cấp chứng nhận cho sản phẩm đạt chuẩn Chứng nhận chuẩn Wi-Fi 802.11n bước cập nhật thêm số tính tùy chọn cho 802.11n, công ty Wi-Fi Alliance bắt đầu triển khai từ hồi tháng 6/2007; yêu cầu (băng tần, tốc độ, MIMO, định dạng khung, khả tương thích ngược) không thay đổi Mục tiêu công nghệ tăng tốc độ tầm phủ sóng cho thiết bị cách kết hợp công nghệ vượt trội tiên tiến (hình 3.3) 68 Hình 3.3: MIMO với wifi Với đặc tả kỹ, MIMO công nghệ bắt buộc phải có sản phẩm WiFi 802.11n MIMO làm tăng tốc độ lên nhiều lần thông qua kỹ thuật đa phân chia theo không gian (spatial multiplexing) - chia chuỗi liệu thành nhiều chuỗi liệu nhỏ phát nhiều chuỗi nhỏ song song đồng thời kênh - tương tự xe xa lộ Ngoài ra, MIMO giúp cải thiện phạm vi phủ sóng độ tin cậy (giảm tỉ lệ lỗi) thiết bị thông qua kỹ thuật gọi phân tập không gian (spatial diversity) Kết hợp với công nghệ MIMO kỹ thuật mã hóa liệu STBC (Space Time Block Coding) giúp cải thiện việc thu/phát tín hiệu nhiều anten (hình 3.4) 69 Hình 3.4: Hệ thống MIMO NxM 3.2.2 MIMO cải thiện hiệu MIMO tận dụng tượng tự nhiên sóng trung tần gọi đa đường: thông tin phát xuyên qua tường, cửa sổ vật chắn khác, anten thu tín hiệu nhiều lần qua định tuyến khác thời điểm khác Do đó, tín hiệu đa đường nguyên gốc bị "bóp méo" dẫn đến khó giải mã kéo theo hiệu WiFi MIMO khai thác tượng đa đường với kỹ thuật đa phân chia theo không gian (space-division multiplexing) Thiết bị phát WLAN chia gói liệu thành nhiều phần, phần gọi chuỗi liệu (Spatial Stream) phát chuỗi liệu qua anten riêng rẽ đến anten thu Chuẩn 802.11n cung cấp đến chuỗi liệu: 70 Hình 3.5 : Mỗi màu ứng với chuỗi liệu Số lượng chuỗi liệu gấp đôi đồng nghĩa với việc tăng gấp đôi tốc độ, nhiên kéo theo công suất tiêu thụ tăng, khả mở rộng giá thành sản phẩm cao Trong đặc tả kỹ thuật 802.11n draft yêu cầu phải có chế độ tiết kiệm lượng (MIMO power-save) Điều có nghĩa nên sử dụng kỹ thuật đa đường đạt lợi ích hiệu 3.2.3 Các đặc điểm bật MIMO Có tính kỹ thuật draft-n nhằm tập trung cải thiện hiệu MIMO: cực tạo búp sóng (Beam-forming) phân tập (Diversity) Beamforming kỹ thuật điều chỉnh tín hiệu trực tiếp anten, giúp tăng vùng phủ sóng hiệu suất cách hạn chế nhiễu Diversity khai thác nhiều anten cách tổng hợp tín hiệu đầu chọn tín hiệu tốt số anten Đây đặc tả kỹ thuật quan trọng 802.11n draft có anten, gặp phải trường hợp thiết bị có số lượng anten khác với Ví vụ, máy tính xách tay dùng anten kết nối đến access point (AP) có anten Trường hợp này, chuỗi liệu dùng dù AP hỗ trợ đến chuỗi liệu Với Diversity, thêm nhiều anten tốt Thiết bị nhiều anten có phạm vi phủ sóng xa Ví dụ, tín 71 hiệu phát anten kết hợp lại để thu chuỗi liệu khoảng cách xa Ý tưởng mở rộng để kết hợp tín hiệu đầu anten để thu chuỗi liệu có tốc độ cao, vùng phủ sóng rộng Diversity không bị giới hạn 802.11n WLAN Thực tế, cài đặt cho sản phẩm chuẩn 802.11a/b/g có anten Hình 3.6: Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu 802.11n 3.2.4 Cải tiến lưu lượng tốc độ truyền liệu Một đặc điểm khác 802.11n nhân đôi tốc độ cách tăng băng thông kênh truyền WLAN từ 20MHz lên 40MHz Điều làm giảm số lượng kênh gây bất lợi cho thiết bị khác Tần số 2,4GHz có đủ không gian cho kênh 20MHz không chồng lấn (non-overlapping), kênh 40MHz nhiều không gian cho thiết bị khác tham gia vào mạng hay truyền liệu 72 khu vực với chúng Do đó, việc chọn kênh 40MHz cải thiện hiệu cho toàn WLAN Hình 3.7: Các đặc điểm kỹ thuật IEEE 802.11 3.2.5 Hoạt động hiệu WLAN hành Đặc tính kỹ thuật 802.11n có khả tương thích với chuẩn trước Access Point 802.11n draft tương thích ngược với thiết bị chuẩn 802.11a tần số 5GHz chuẩn 802.11b 802.11g tần số 2,4GHz 802.11n hỗ trợ tốt với chế độ "mixed" 802.11g Thực tế, hiệu suất mạng phụ thuộc vào tỉ lệ băng thông sử dụng để phát liệu gói tin (Overhead) hay giao thức sử dụng để quản lý việc truyền thông mạng Một tính quan trọng kỹ thuật 802.11n draft để cải tiến hiệu chế độ hợp (mixed mode) tập hợp Thay gửi frame liệu, máy trạm phát gói gồm nhiều frame chung với Do đó, việc tập hợp liệu hiệu 73 Hình 3.8: Sự tập hợp cải thiện hiệu chế độ Mixed Điều dễ dàng cho thiết bị 802.11n draft tồn với 802.11g 802.11a tất dùng phương thức điều chế OFDM Vì thế, có nhiều tính đặc tả kỹ thuật thiết bị tăng hiệu cho mạng sử dụng OFDM Chẳng hạn tính giảm khoảng không frame (Reduced InterFrame Spacing, hay RIFS), chi tiết có thời gian trì hoãn lần phát ngắn Để đạt hiệu tốt, đặc tả kỹ thuật 802.11n draft cung cấp chế độ gọi "cánh đồng xanh" (Greenfield) - thiết bị 802.11n hoạt động mạng Các sản phẩm phiên draft đời, tháng 6/2007 Wi-Fi Alliance lấy mốc 802.11n draft 2.0 (tốc độ 300Mbps) 3.2.6 Một số sản phẩm 802.11n draft 2.0 tiêu biểu Băng tần kép, LAN gigabit D-Link DIR-885 tích hợp Wi-Fi 802.11n draft 2.0 với tốc độ lý thuyết 300Mbps, băng thông 20MHz/40MHz cho phép hoạt động đồng thời băng 74 tần 2,4GHz 5GHz Điểm bật DIR-885 có đến cổng LAN gigabit, cổng USB (phục vụ chức Share Port) hình OLED cho phép quan sát trạng thái hoạt động router cách thuận tiện nhanh chóng Chú ý đến chất lượng sử dụng cho người dùng, sản phẩm trang bị tính QoS, WMM (Wi-Fi Multimedia) giúp ưu tiên băng thông cho ứng dụng VoIP, xem phim HD, chơi game trực tuyến DIR-885 trang bị công nghệ Green Ethernet giúp tự động điều chỉnh lượng điện tiêu thụ giúp tiết kiệm điện tiêu thụ; Good Neighbor Policy tránh gây nhiễu với thiết bị lân cận khác Thử nghiệm với USB adapter DWA-160 chế độ "mixed" (2 băng tần) cho thấy, tốc độ tải xuống/lên DIR-885 đạt mức cao, kết nối ổn định môi trường văn phòng (bảng so sánh tốc độ) Ở tần số 5GHz, tốc độ tăng lên rõ rệt (từ 13% đến 16%) kết nối không ổn định vùng phủ sóng chế độ "mixed" Sản phẩm đạt tốc độ cao, kết nối ổn định, khả linh động cao hứa hẹn khả tương thích tốt, tính phong phú Đa "mode" Điểm bật Edimax BR-6524n khả hỗ trợ đến chế độ hoạt động: Access Point (AP), Station (Infrastructure), AP Bridge (Point to Point), AP Bridge (Point to MultiPoint), AP Bridge (WDS – Wireless Distribution System) Universal Repeater Edimax BR-6524n trang bị tính quản lý chất 75 lượng dịch vụ QoS (Upload/Download) cho phép quản trị mạng phân chia băng thông cho địa IP Thử nghiệm Wi-Fi với USB adapter EW-7718UN đạt kết khả quan: tốc độ mức cao so với thiết bị chuẩn 802.11b/g, kết nối ổn định môi trường văn phòng Hình 3.9: so sánh kết thử nghiệm khoảng cách 2m 10m môi trường văn phòng Thử nghiệm Wi-Fi với USB adapter EW-7718UN đạt kết khả quan: tốc độ mức cao so với thiết bị chuẩn 802.11b/g, kết nối ổn định môi trường văn phòng LinkPro WLN-322R-I1 tích hợp Wi-Fi 802.11n draft 3.0 có tốc độ lý thuyết 300Mbps 80.111n draft 2.0 LinkPro WLN-322R-I1 có đến chế độ hoạt động: Bridge, Gateway, Ethernet Converter AP Client Sản phẩm hỗ trợ chức QoS cho phép định băng thông từ mức 64k đến 60Mbps cho hướng tải xuống tải lên; WMM giúp nâng cao tốc độ truyển liệu dạng audio, 76 video mạng Wi-Fi LinkPro WLN-322R-I1 hỗ trợ đến SSID hỗ trợ chức WDS với chế độ tùy chọn: Lazy (tương tự chế độ Auto), Bridge (làm cầu nối cho tín hiệu Wi-Fi), Repeater (khuếch đại tín hiệu Wi-Fi) Thử nghiệm Wi-Fi với USB adapter WLN-322U-I1 đạt kết tốt: tốc độ mức cao, kết nối ổn định môi trường văn phòng Với tính phong phú, khả hỗ trợ 802.11n draft 3.0 đầy hứa hẹn, tốc độ Wi-Fi cao ổn định Wi-Fi hệ 802.11n draft 2.0 draft 3.0 thật mang đến hiệu thiết thực cho người dùng Bằng chứng tốc độ thực tế tăng lên nhiều so với chuẩn 802.11a/b/g trước 77 KẾT LUẬN Dù đời lâu MIMO công nghệ thu hút nhiều ý người dùng khả tăng dung lượng cho mạng Với kỹ thuật công nghệ cập nhật cải tiến, kết hợp MIMO-OFDM tạo ưu cho thông tin không dây, nâng cao dung lượng chất lượng tín hiệu, tạo mạnh cho công nghệ phát triển mạnh mẽ phục vụ ngày cao nhu cầu giải trí, truyền tải đa phương tiện… MIMO-OFDM lên kế hoạch sử dụng 3GPP 3GPP2, WiMAX, High-Speed Packet Access cộng (HSPA +) Long Term Evolution (LTE)… Hơn nữa, để hỗ trợ đầy đủ cho công nghệ di động, nghiên cứu MIMO bao gồm tập đoàn lớn NOKIA, SAMSUNG…, họ đề xuất hướng giải phải nhiều người sử dụng MIMO (MU-MIMO) … MIMO-OFDM phát triển kết hợp với công nghệ khác để tạo đột phá công nghệ, ngày đáp ứng tốt nhu cầu người thông tin liên lạc, giao lưu văn hóa, xã hội / 78 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AMPS Advance Mobile Phone Service AWGN Addition White Gaussian Noise BER Bit Error Rate BLAST Bell labs Layered Space Time CDMA Code Division Multiple Access CP Cyclic Prefix CNR Carrier Noise Rate CSI Channel State Information DFT Discrete Fourier Transform EGC Equal Gain Combiner FDMA Frequency Division Multiple Access FEC Forward Error Correcting FFT Fast Fourier Transform GSM Global System For Mobile Communication IS-95 Interim Standard 95 IS-136 Interim Standard 136 ISI InterSymbol Interference ITU International Telecom Union IDFT Inverse Discrete Fourier Transform IFFT Inverse Fast Fourier Transform ICI InterChannel Interference MS Mobile Station MIMO Multi Input Multi Output MMSE Minimum Mean Square Error MRC Maximum Ratio Combiner ML Maximum Likelihood NMT450 Nordic Mobile Telephone 450 NTT Nipon Telegraph and Telephone 79 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PDC Personal Digital Cell PSK Phase Shift Keying PAPR Peak to Average Power Ratio PSAM Pilot Signal Assisted Modulation PLL Phase Lock Loop pdf Power Density Function QAM Quadrature Amplitude Modulation RS Reed-Solomon code SC Selection Combiner STC Space Time Coding STBC Space Time Block Coding STTC Space Time Trellis Coding SNR Signal to Noise Ratio TACS Total Access Communication System TDMA Time Division Multiple Access TC Turbo convolutional code WCDMA Wideband CDMA WIFI Wireless Fidelity WIMAX World Interoperability Microwave Acces 80 Tài liệu tham khảo: [1] MIMO-OFDM for Wireless Communications: Signal Detection With Enhanced Channel Estimation - IEEE transactions on communications, vol 50, no 9, september 2002 [2] MIMO system technology for wireless communications - Edited by Alexander Poularikas [3] multiple input multiple output (mimo) introduction to hsdpa mimo rel-7 and mimo impact on hsdpa rrm [4] http://www.behardware.com [5] http://www.pcworld.com.vn [6] http://www.scribd.com [7] http://www.mathworks.com [8] http:// www.vntelecom.org [9] http://www.4tech.com.vn [10] http://www.tapchibcvt.gov.vn [11] http:// www.andromida.hubpages.com/hub/mimo-ofdm [12]http://www.pcworld.com.vn 81 [...]... tin di động, trong đó OFDM đang được nghiên cứu để ứng dụng vào hệ thống thông tin di động thứ tư 1.4 Các mô hình hệ thống thông tin không dây Các mô hình hệ thống thông tin không dây có thể được phân loại thành bốn hệ thống cơ bản là SISO, SIMO, MISO, và MIMO như hình 1.6 Hình 1.6: Phân loại hệ thống thông tin không dây 20 1.4.1.Hệ thống SISO Hệ thống SISO là hệ thống thông tin không dây truyền thống... triệt can nhiễu, dung lượng và chất lượng hệ thống MIMO 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, vì vậy kỹ thuật kết hợp giữa MIMO và OFDM cũng đang được nghiên cứu trong các chuẩn không dây như chuẩn IEEE 802.11n (WLAN), IEEE 802.16e (WIMAX) Hệ thống MIMO sẽ được xem xét kỹ hơn trong chương sau... kênh không gian Tăng dung lượng kênh mà không cần tăng công suất phát và băng thông 2.1.1.2 Khuyết điểm của hệ thống MIMO Tăng độ phức tạp trong xử lí tín hiệu phát và thu Kích thước của thiết bị di động tăng lên Nhiễu đồng kênh: do sử dụng nhiều anten truyền dữ liệu với cùng một băng tần 23 Nhiễu liên kênh: do nhiều người dùng sử dụng cùng hệ thống MIMO 2.1.2 Dung lượng kênh truyền của hệ thống MIMO. .. anten phát và một anten thu 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 và phát hình, và các kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến cá nhân như Wi-Fi hay Bluetooth Dung lượng hệ thống phụ thuộc vào tỉ số tín hiệu trên nhiễu được xác định theo công thức Shanon: C = log2(1+SNR) bit/s/Hz (1.28) 1.4.2 Hệ thống SIMO Nhằm cải thiện chất lượng hệ... vào độ lợi ghép kênh cung cấp bởi kỹ thuật mã hoá không gian_thời gian V-BLAST Khi thông tin kênh truyền được biết tại cả nơi phát và thu, hệ thống có thể cung cấp độ lợi phân tập cực cao và độ lợi ghép kênh cực đại, dung lượng hệ thống trong trường hợp phân tập cức đại có thể xác định theo biểu thức 1.31 C = log2(1+NT.NR.SNR) (1.31) Dung lượng hệ thống trong trường hợp đạt độ lợi ghép kênh cực đại có... này, bằng các sử dụng tập tần số trực giao các băng thông nhỏ này có thể chộng lấn lên nhau (hình 1.4d), do đó không cần dãi bảo vệ, nên sử dụng hiệu quả và tiết kiêm băng thông hơn hẳn FDM Kỹ thuật này sẽ được xem xét kỹ hơn trong chương sau 19 Hình 1.5 Các phương thức ghép kênh trong hệ thống thông tin di động Hình 1.5 cho ta thấy các ứng dụng của các kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống thông tin di... KỸ THUẬT MIMO VÀ KỸ THUẬT OFDM 2.1 KỸ THUẬT MIMO 2.1.1 Giới thiệu Kỹ thuật MIMO là kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu 22 Anten phát dữ liệu vào Bộ chuyển đổi MIMO Anten thu * * * Hij Bộ giải chuyển đổi MIMO dữ liệu ra Hij là hệ số đặc tính kênh truyền, truyền từ anten j đến anten i Hình 2.1: Mô hình một hệ thống MIMO tiêu biểu Các kỹ thuật MIMO thường gặp: phân tập theo không gian,... truyền dẫn trong không gian tự do: Lpt(dB)=PT(dB) - PR(dB) =-10logGT -10log10GR+20logf+20logR-47.6dB (1.7) Nói chung truyền dẫn trong không gian tự do rất đơn giản, chúng ta có thể xây dựng mô hình chính xác cho các tuyến thông tin vệ tinh và các tuyến liên lạc trực tiếp (không bị vật cản) như các tuyến liên lạc vi ba điểm nối điểm trong phạm vi ngắn Tuy nhiên, cho hầu hết các tuyến thông tin trên mặt... Block Code (STBC) Mã hoá lưới không gian-thời gian Tiếng Anh là Space Time Trellis Code(STTC) Trong đồ án này em trình bày về mã hoá khối không gian-thời gian (Space time block Codes) STBC là một kỹ thuật được sử dụng trong truyền thông không dây để truyền nhiều phiên bản của dòng dữ liệu qua nhiều anten và sử dụng các phiên bản của dữ liệu nhận khác nhau để nâng cao chất lượng tín hiệu nhận Thực tế... tùy theo độ cao anten, môi trường truyền và tần số Khoảng cách điển hình khoảng vài bước sóng Phân tập không gian không gây tổn thất trong sử dụng hiệu quả băng tần như phân tập thời gian H11 x(nT) x(nT) Tín hiệu vào Y1(nT) H12 Y2(nT) combination (nT) x’(nT) Hình 2.2: Mô hình phân tập không gian Phân tập không gian còn được gọi là phân tập anten Phân tập không gian gồm có: Phân tập phân cực Trong phân