Nghiên cứu giảm BER bằng các phương pháp hợp tác chuyển tiếp trong LTEAdvance

Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung đồ án chép đồ án công trình có từ trước Nếu vi phạm em xin chịu hình thức kỷ luật Khoa Đà Nẵng, ngày 01,tháng 06, năm 2014 Sinh viên ký tên Lê Văn Vũ Mục lục MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI……………………… …52 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… …53 PHỤ LỤC………………………………………………………………… … 54 Lời cam đoan CÁC TỪ VIẾT TẮT 3G 3rd Generation 3GPP 3rd Generation Partnership Project 4G 4th Generation B3G Beyond 3rd Generation BER Bit Error Rate BPSK Binary Phase Shift Keying BS Base Station CDMA Code Division Multiple Access CP Cyclic Prefix DFT Discrete Fourier Transform DL Down link DMF De- Modulate and Forward ESNRC Enhanced Signal to Noise Combining eNB evolved Node B ERC Equal Ratio Combining FDMA Frequency Division Multiple Access FDD Frequency Division Duplex FFT Fast Fourier Transform FRC Fixed Ratio Combining GSM Global System for Mobile communication IFFT Inverse Fast Fourier Transform IMT International Mobile Telecommunications IMT-A International Mobile Telecommunications Advanced ITU International Telecommunication Union LOS Line Of Sight LTE Long Term Evolution LTE-A Long Term Evolution Advanced MIMO Multiple Input and Multiple Output Lời cam đoan MRC Maximum Ratio Combining NLOS Non Line Of Sight OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access PAPR Peak to Average Power Ratio QoS Quality of Service QPSK Quadrature Phase Shift Keying RF Radio Frequency RAN Radio Access Network RN Relay Node RX Receiver RS Relay Station SCFDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access SER Symbol Error Rate SNR Signal to Noise Ratio SNRC Signal to Noise Ratio Combining TDD Time Division Duplex TX Transmitter UE User Equipment UL Up link Lời cam đoan LỜI NÓI ĐẦU 3GPP phát triển tiêu chuẩn cho mạng truy cập di động băng thông rộng hứa hẹn đáp ứng yêu cầu thông lượng kênh truyền độ bao phủ mạng công nghệ di động hệ thứ tư(4G) gọi LTE-Advanced, phiên phát triển LTE Mục tiêu phát triển làm tăng tốc độ liệu, cải thiện hiệu suất phổ, cải thiện độ bao phủ đồng thời giảm trễ trình truyền Kết cuối mục tiêu nhằm tăng chất lượng dịch vụ cho người dùng, để giảm chi phí điều hành nhiều môi trường thông tin liên lạc khác Một thách thức chuẩn phát triển phải cung cấp tốc độ liệu cao vùng bao phủ trạm gốc Một giải pháp để tăng tốc độ liệu giảm tỉ lệ lỗi bit (BER) tỉ số SRN cho trước, đồng thời tăng độ bao phủ cách sử dụng trạm trung gian để chuyển tiếp liệu trạm gốc thiết bị di động gọi kỹ thuật chuyển tiếp Kỹ thuật chuyển tiếp bắt đầu nghiên cứu xem xét trình chuẩn hóa hệ thống truyền thông di động băng rộng hệ 4G Vì vậy, em định chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp là: “Nghiên cứu giảm BER phương pháp hợp tác chuyển tiếp LTE-Advanced ” Đồ án tốt nghiệp tập trung vào nghiên cứu kỹ thuật chuyển tiếp hệ thống LTE-Advanced đánh giá hiệu phương pháp kết hợp đầu thu hợp tác chuyển tiếp Cách tiếp cận vấn đề thiết kế, mô kênh truyền, phương thức chuyển tiếp trạm chuyển tiếp kết hợp với phương pháp kết hợp tín hiệu đầu thu nhằm giảm tỉ lệ bit lỗi cho mạng LTEAdvanced làm bật hiệu kỹ thuật chuyển tiếp Kết mô đồ án làm sáng tỏ phần lý thuyết trình bày, cho thấy kỹ thuật hợp tác chuyển tiếp giảm BER Qua làm sở để tăng tốc độ bit nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ cách hiệu Nội dung đồ án gồm hai phần lý thuyết mô phỏng, trình bày qua chương: Lời cam đoan Chương 1: Giới thiệu công nghệ vô tuyến LTE-Advanced Chương 2: Công nghệ Relay LTE-Advanced Chương 3: Chuyển tiếp mạng đa chặng hợp tác Chương 4: Mô kết phương pháp kết hợp Trong trình hoàn thành đồ án này, cố gắng không tránh khỏi thiếu sót, em mong quý thầy cô bảo thêm Nhân đây, em xin chân thành gửi lời xin lỗi đến thầy hướng dẫn em làm đồ án tốt nghiệp thầy Nguyễn Văn Cường tác phong học tập chưa tốt Em ghi nhớ trọng đến tác phong thái độ học tập làm việc lĩnh vực sống từ Qua đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô khoa Điện tử - Viễn thông cung cấp kiến thức cần thiết năm năm đại học để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này! Đó tảng để em tiếp tục học tập ứng dụng vào công việc sau Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Cường hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này! Em xin chân thành cảm ơn! Lời cam đoan CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÔ TUYẾN LTE-ADVANCED 1.1 Giới thiệu chương LTE-Advanced biết đến phiên mở rộng LTE, đáp ứng yêu cầu IMT-Advanced gọi công nghệ hệ 4G Vì LTE-A có phát triển bậc so với LTE chúng có điểm tương đồng cấu trúc mạng, đặc tính phổ tần, kỹ thuật phân tập…Nên nhắc đến LTE-A trước hết phải có kiến thức tổng quát 3G LTE Chương đồ án này, trình bày số khái niệm quan trọng LTE ( Phiên thứ 8), LTE-Advanced Sau trình bày số ưu điểm LTEAdvanced so sánh khác biệt LTE LTE- Advanced 1.2 Hệ thống vô tuyến 3G LTE Long Term Evolution ( LTE ) hệ thống vô tuyến hệ thứ ba (3G), dựa công nghệ truy cập vô tuyến LTE đà phổ biến tiếp tục phát triển với tốc độ nhanh Tuy nhiên , để đáp ứng nhu cầu bùng nổ thông tin tương lai, dịch vụ di động băng thông rộng cần phải truyền liệu tốc độ cao, trễ ngắn hơn, dung lượng lớn hơn… Đó thách thức nỗ lực nghiên cứu hệ 3G-LTE gọi truy cập vô tuyến hệ thứ tư (4G) Truy cập vô tuyến hệ thứ tư dự kiến cung cấp tốc độ liệu lên đến 100 Mbps với độ bao phủ rộng lên đến Gbps với độ bao phủ tập trung, đáp ứng yêu cầu hệ thống Beyond IMT-2000 Để đáp ứng yêu cầu cải tiến vượt bậc đó, 3GPP bắt đầu nghiên cứu LTE -A, với mục tiêu đạt bước nhảy vọt đáng kể cung ứng dịch vụ giảm chi phí LTE-Advanced giới thiệu phiên 10 1.3 Tổng quan LTE Nền tảng LTE-Advanced LTE Vì để kế thừa đặc điểm LTE trước tiên cần phải hiểu rõ hệ thống LTE tại, gọi LTE phiên Sau số đặc điểm LTE phiên Lời cam đoan 1.3.1 Phương thức truyền dẫn 1.3.1.1 Truyền tải đường xuống Trong hệ thống thông tin băng rộng hệ 3G-LTE, cốt lõi việc truyền tải vô tuyến đường xuống ghép kênh phân chia theo tần số trực giao(OFDM) với liệu truyền song song số lượng lớn sóng mang phụ trực giao Sử dụng sóng mang trực giao kết hợp với việc chèn thêm tiền tố tuần hoàn cyclic prefic (CP), kênh truyền vô tuyến OFDM vốn độc lập với miền thời gian (do tính trực giao) cần khoảng nghỉ symbol để tránh nhiễu symbol Cũng Symbol OFDM , tiền tố tuần hoàn truyền khoảng thời gian bảo vệ kết thúc OFDM symbol, thể hình 1.1 Hình 1.1 Tiền tố CP chèn vào OFDM Symbol Khoảng bảo vệ sử dụng để bên nhận thực giải điều chế với FFT liệu tích hợp số nguyên lần chu kỳ hình sin cho đường đến Đối với đường xuống, đặc tính quan trọng làm đơn giản hóa trình xử lý tín hiệu kênh dải nền, dẫn đến hệ giảm chi phí công suất tiêu thụ thiết bị đầu cuối Đây đặc điểm đặc biệt quan trọng truyền tải băng rộng đường xuống LTE chí hiệu suất truyền tải nhiều kết hợp OFDM với truyền tải đa anten phân tập không gian 1.3.1.2 Truyền tải đường lên Đối với đường lên, công suất thiết bị truyền lên bị hạn chế, nhỏ nhiều so với đường xuống Một yếu tố quan trọng thiết kế đường lên cho công suất truyền lên đạt hiệu cao lượng trình xử lý tín hiệu bên nhận Như cải thiện vùng phủ sóng giảm Lời cam đoan chi phí thiết bị đầu cuối công suất tiêu thụ máy phát Vì lý này, để cải thiện hiệu công suất phát RF thiết bị di động, truyền tải đường lên LTE dựa kỹ thuật truy cập phân chia theo tần số đơn sóng mang (SC-FDMA) SCFDMA có hiệu suất tương tự OFDMA cấu trúc tổng thể giống hệ thống OFDMA Tuy nhiên lợi bật SC-FDMA so với OFDMA tín hiệu SC-FDMA có tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình (PAPR) thấp Trong truyền tải tín hiệu điều vô có lợi cho thiết bị người dùng tính hiệu công suất truyền tải Khoảng thời gian bảo vệ với lặp lại theo chu kỳ chèn khối Symbol OFDM giải thích phía Trong OFDM, FFT áp dụng phía nhận khối (block) symbol OFDM IFFT phía máy phát Trong SC-FDMA, hai FFT IFFT áp dụng hai phía máy phát máy thu Tuy nhiên SC-FDMA yêu cầu truyền dải tần số liên tiếp, hạn chế hiệu suất phổ tần OFDMA 1.3.2 Tính linh hoạt phổ Tùy thuộc vào khu vực địa lý khác nhau, tần số vô tuyến cho hệ thống thông tin di động phân chia sẵn thành băng tần khác nhau, có kích thước khác nhau, băng tần kết hợp hay băng tần không kết hợp phân chia sẵn Băng tần kết hợp đường lên đường xuống giao cho tần số riêng biệt , băng tần không kết hợp đường lên đường xuống phải sử dụng chung dải tần Mức độ linh hoạt phổ cao đặc tính chủ yếu công nghệ truy nhập vô tuyến LTE Mục tiêu tính linh hoạt phổ việc cho phép triển khai truy nhập vô tuyến LTE nhiều phổ tần với đặc tính khác nhau, bao gồm khác xếp băng tần kết hợp hay không kết hợp, băng tần hoạt động, kích thước phổ tần khả dụng Ngoài ra, giai đoạn chuyển đổi ban đầu, công nghệ truy cập vô tuyến khác thường cần có khả hoạt động dãy phổ tần Phổ linh hoạt cho phép hệ Lời cam đoan thống hoạt động tất điều kiện khác đó, đặc tính chủ yếu công nghệ truy nhập vô tuyến LTE Hình 1.2 FDD(a) vs TDD(b) DL: đường xuống; UL: đường lên 1.3.2.1 Tính linh hoạt xếp song công Một phần quan trọng yêu cầu LTE mặt tính linh hoạt phổ khả triển khai truy nhập vô tuyến phổ tần theo cặp (kết hợp) không theo cặp(không kết hợp), LTE hỗ trợ xếp song công phân chia theo thời gian tần số FDD minh họa hình 1.2(a), theo truyền dẫn đường lên đường xuống xuất băng tần khác hoàn toàn tách biệt TDD theo minh họa hình 1.2(b), truyền dẫn đường lên đường xuống xuất khe thời gian không trùng băng tần Do vậy, TDD hoạt động với phổ không theo cặp FDD lại yêu cầu phổ theo cặp 1.3.2.2 Tính linh hoạt băng tần hoạt động LTE triển khai dựa sở theo nhu cầu, tạo phổ tần khả dụng cách ấn định phổ tần cho thông tin di động, chẳng hạn băng tần 2.6 GHz, cách dịch chuyển cho LTE phổ tần sử dụng cho công nghệ thông tin di động khác Ví dụ hệ thống GSM hệ thứ hai, chí công nghệ vô tuyến di động phổ Lời cam đoan sử dụng, chuỗi bổ sung cần phải gửi để ước lượng chất lượng kênh Điều dẫn đến mát định băng thông - Ước lượng SNR sử dụng AF: (3.12) Với β hệ số khuếch đại trạm chuyển tiếp đề cập công thức (3.1) Công suất bên nhận sau: (3.13) SNR trạm chuyển tiếp ước lượng sau: (3.14) - Ước lượng SNR sử dụng DF: Để tính toán SNR cho liên kết đa chặng sử dụng DF, tính BER liên kết sau chuyển sang SNR BER một trạm chuyển tiếp liên kết hai chặng tính sau: (3.15) Để tính toán SNR, hàm nghịch đảo sử dụng: - Đối với tín hiệu điều chế BSPK tính sau: (3.16) - Đối với tín hiệu điều chế QPSK tính: (3.17) 3.3.4 Kết hợp tỉ số tối đa (MRC) Lời cam đoan Kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC) đạt hiệu suất tốt việc nhân tín hiệu đầu vào với độ lợi kênh liên hợp tương ứng Giả thiết độ dịch pha biên độ hoàn toàn biết bên nhận: (3.18) Sử dụng trạm chuyển tiếp , phương trình viết lại sau: (3.19) Dựa vào phương trình (3.18) ta thấy bất lợi lớn phương pháp môi trường đa chặng Thuật toán MRC xét tín hiệu đến chặng cuối liên kết đa chặng Vì vậy, MRC nên sử dụng kết hợp với giao thức DAF Còn vấn đề ý trạm chuyển tiếp gửi mẫu nhận không có ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất Vì vậy, việc sử dụng MRC đề nghị sử dụng mã sữa lỗi 3.3.5 Kết hợp tỉ số SNR nâng cao (ESNRC) Phương pháp kết hợp bỏ qua tín hiệu đến có tỉ số không đạt yêu cầu liệu đến từ kênh khác có chất lượng tốt nhiều, thỏa mãn tỉ số mong muốn chọn [n] = (3.20) Sử dụng phương pháp kết hợp này, bên nhận không cần phải biết xác đặc tính kênh Chỉ cần ước lượng xấp xỉ chất lượng kênh đủ để kết hợp tín hiệu Một ưu điểm kết hợp tỷ lệ không cần nhiều công sức tính toá, không phức tạp 3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kênh truyền môi trường tự nhiên 3.4.1 Mô hình kênh Trong mạng vô tuyến, liệu truyền từ nơi gửi đến nơi nhận môi trường không không khí (Air- interface) Vì vậy, tín hiệu bị biến dạng số tác động, tượng có không khí Trong phạm vi đồ án xem xét thất thoát , biến dạng tín hiệu tác động Path loss Rayleigh Fading Path Lời cam đoan loss Rayleigh Fading nhân lên nhiều lần truyền liệu xa, thêm vào nhiễu từ môi trường (3.21) với : Tín hiệu nhận đích : Tín hiệu truyền từ nguồn : Đáp ứng kênh truyền gồm Path loss () Và Fading ( [n]) : Nhiễu Hình 3.3 Mô hình kênh truyền ; [n] : Fading; [n]: Nhiễu 3.4.2 Nhiễu Những nguồn nhiễu mạng truyền dẫn vô tuyến can nhiễu nhiễu nhiệt Nhiễu nhiệt nhiễu sinh thiết bị điện tử khuếch đại, lặp…thường gặp nhiều can nhiễu, nhiễu môi trường mô tổng tất phần thực phần ảo vecter nhiễu, công suất nhiễu N0 = 2σ2n , σ phương sai 3.4.3 Tỉ số tín hiệu nhiễu Tỉ số tín hiệu nhiễu giá trị sử dụng phổ biến để đánh giá chất lượng tín hiệu đầu thu: SNR = = Với ξ = E[|xs|2] công suất truyền N0 công suất nhiễu tổng 3.4.4 Path loss and Fading (3.22) Lời cam đoan Tín hiệu truyền chủ yếu bị suy giảm ảnh hưởng Path loss không gian tự Fading, hai yếu tố thể công thức: (3.23) Với suy hao không gian tự do, tỷ lệ với hệ số pha đinh phân bố Gaussian có mean() = phương sai Khi khoảng cách bên gửi bên nhận không thay đổi nhiều, ta coi đại lượng số kênh truyền Công suất tín hiệu nhận bị suy giảm tỉ lệ với Trong mạng vô tuyến, Path loss xuất thường xuyên làm cho đường truyền thẳng (LOS) bị chặn Thay truyền trực tiếp, tín hiệu truyền đến đích theo nhiều đường khác Hiện tượng đặc biệt xuất nhiều truyền tín hiệu môi trường thành phố, nơi có nhiều tòa nhà cao tầng chặn đường truyền thẳng LOS trực tiếp tới đích lại có nhiều đường gián tiếp khác tới đích phản xạ tín hiệu truyền Hiện tượng nhiều đường phản xạ gọi truyền dẫn đa đường Chỉ vài thay đổi nhỏ hệ thống tổng thể thay đổi đặc tính kênh truyền ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu Sự ảnh hưởng gọi Fading, thay đổi tín hiệu làm dịch pha suy giảm tín hiệu Hệ số Fading thường nhỏ so với hệ số suy hao khoảng cách nên đồ án đề cập đến Path loss Path loss có giá trị khác tùy vào môi trường truyền dẫn Pass loss xảy thất thoát không gian tự do, khúc xạ, nhiễu xạ, ánh xạ, hấp thụ…Giả sử P Tx công suất tín hiệu phát P Rx công suất nhận Path loss tính công thức sau: PL= (3.24) Tính đơn vị dB: L= 10 log() 3.4.5 Tốc độ liệu Theo định lý Shannon- Hartly : (3.25) Lời cam đoan C=BW* Log2(1+S/N ) Trong : (3.26) C: tối đa khả kênh lỗi (b/s) BW: Băng thông (Hz) S: Trung bình công suất tín hiệu N: Năng lượng nhiễu Ở thấy với tỉ lệ S/N cao hơn, bạn đạt tốc độ tối đa cao Sử dụng công nghê LTE, công suất tối đa không tăng lên Tuy nhiên theo 3GPP 11 tốc độ liệu sử dụng công nghệ LTE- A đường lên tỉ lệ thuận với công suất tối đa cách sử dụng toán tử σ = 0,4 Do công thức tốc độ liệu đường lên trở thành : C= 0.4*180kHz* Log2 (1+S/N ) (3.27) 3.5 Kết luận chương Chương trình bày ngắn gọn kỹ thuât hợp tác chuyển tiếp mô tả cụ thể cách thức xử lí liệu trạm chuyển tiếp Các phương pháp kết hợp sử dụng dùng hợp tác chuyển tiếp trình bày cụ thể công thức Trong chương sau đồ án tập trung mô truyền dẫn vô truyến sử dụng chặng chuyển tiếp cố định, sử dụng phương pháp kết hợp đầu thu mô tả công thức để kiểm chứng lý thuyết chương 1,2,3 trình bày Từ có sở để kết luận hiệu suất kỹ thuật hợp tác chuyển tiếp thành đạt đồ án Lời cam đoan CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG KẾT QUẢ CÁC PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP 4.1 Giới thiệu chương Trong chương trước ta khảo sát phương pháp sử dụng trạm chuyển tiếp LTE-Advanced số phương pháp kết hợp tín hiệu mô hình truyền thông tin đa chặng hợp tác Chương cuối đồ án ta mô hệ thống vô tuyến sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp kết hợp tín hiệu sau đánh giá BER tín hiệu nhận so sánh hiệu phương pháp kết hợp đầu thu Dùng phần mềm Matlab để mô 4.2 Các đặc điểm kỹ thuật kênh truyền sử dụng mô - Khoảng cách từ nguồn đến relay, từ nguồn đến đích từ relay đến đích nhau: = = - Kiểu điều chế QPSK BPSK: Dữ liệu truyền chuỗi bit nhị phân ngẫu nhiên điều chế kỹ thuật điều chế BPSK, QPSK Hình 4.1 Điều chế a) BPSK ; b) QPSK - Phương thức chuyển tiếp AAF : không giải mã, khuếch đại chuyển tiếp nên không chứa mã sửa lỗi tín hiệu đến Magic_genie =0 - Phương thức chuyển tiếp DAF : có giải mã nên chứa mã sửa lỗi, Magic_genie = biểu thị mã sữa lỗi - Kênh truyền No fading Relay fading - Có phương pháp kết hợp sử dụng đích: ERC, FRC, SNRC, ESNRC, MRC Lời cam đoan 4.3 Lưu đồ thuật toán mô BER S Đ S Đ Lời cam đoan 4.4 Kết mô nhận xét 4.4.1 Kết hợp MRC Hình 4.2 Kết mô MRC Nhận xét: - Phương pháp kết hợp MRC có mã sữa lỗi kèm với tín hiệu, mô magic genie = Relay sử dụng phương thức phương thức DAF để chuyển tiếp tín hiệu Vì mà nhìn vào đồ thị ta thấy hiệu kỹ thuật chuyển tiếp kết hợp với phương pháp MRC đích tốt so với truyền trực tiếp: với SNR cho trước đường màu xanh nằm đường màu vàng, điều có nghĩa tỉ lệ bit lỗi hơn, chất lượng kênh truyền có chuyển tiếp tốt so với kênh truyền liệu trực tiếp từ nguồn tới đích - SNR tăng, chất lượng kênh truyền tốt hiệu kết hợp MRC cao Ví dụ SNR 10, BER đường trực tiếp 10 -2, BER MRC 10-3.5 Lời cam đoan 4.4.2 Kết hợp ERC sử dụng DAF AAF Hình 4.3 Kết mô ERC- DAF ERC-AAF Nhận Xét: - Với kết mô hình 4.3 ta thấy sử dụng phương pháp kết hợp FRC cho kết BER thấp đường trực tiếp - Phương thức chuyển tiếp tín hiệu trạm chuyển tiếp sử dụng DAF tốt nhiều so với AAF, làm sáng tỏ ưu điểm DAF so với AAF lý thuyết chương trình bày Có thể lý giải mã sữa lỗi đính kèm với tín hiệu truyền có tác dụng, mô sử dụng đại lượng đặc trưng cho DAF magic_genie =1 Lời cam đoan 4.4.3 Kết hợp SNRC ESNRC Hình 4.4 Kết mô SNRC ESNRC Nhận xét - SNRC ESNRC cho kết gần nhau, kết không mong đợi ESNRC cần ước lượng kênh truyền với độ xác không cần cao đủ SNRC cần thông tin xác block tín hiệu nên SNRC cho kết tốt Có thể lý giải việc ước lượng kênh truyền chưa thực tốt yêu cầu SNRC nên thông tin kênh truyền ước lượng tín hiệu gửi khác không nhiều hai phương pháp kết xấp xỉ Tuy nhiên kết hình 4.4 thấy đường SNRC tốt ESNRC SNR lớn Lời cam đoan 4.4.4 Kết hợp FRC Hình 4.5 Kết mô FRC Nhận xét: - Nhìn vào đồ thị thấy sử dụng phương pháp kết hợp FRC ta thu liệu có tỉ lệ bit lỗi thấp đường truyền không qua relay Kết hợp ERC với trọng số tỉ lệ 3:1 tốt - Các hệ số nhân với đường trực tiếp đầu vào máy thu khác cho kết khác nhau, FRC 3:1 nghĩa ta nhân tín hiệu trực tiếp từ nguồn đến đích với trọng số 3, nhân tín hiệu chuyển tiếp với Việc chọn trọng số tỉ lệ tùy thuộc vào ước lượng chất lượng kênh truyền, từ chọn giá trị thích hợp để có kết tốt Có thể sử dụng trọng số 3:1 để so sánh hiệu FRC với phương pháp khác mô sau Lời cam đoan 4.4.5 Kết hợp năm phương pháp ERC, FRC, SNRC, ESNRC, MRC Hình 4.6 Kết mô ERC, FRC, SNRC, ESNRC, MRC Nhận xét: - Dựa vào hình vẽ cho ta có so sánh phương pháp: Phương pháp MRC cho kết tốt nhất, ERC cho kết - SNRC ESNRC tốt ERC/FRC hai phương pháp SNRC ESNRC sử dụng nhiều thông tin chi tiết kênh truyền để chọn hệ số tỉ lệ 4.5 Kết luận chương Bằng việc sử dụng phần mềm mô phỏng, chương cuối đồ án mô hệ thống truyền thông tin sử dụng chặng chuyển tiếp phương pháp kết hợp tín hiệu truyền thông hợp tác, vẽ đồ thị BER theo SNR phương pháp, so sánh phương pháp nêu nhận xét Kết mô cho thấy hiệu sử dụng kỹ thuật hợp tác chuyển tiếp làm giảm tỉ lệ bit lỗi, đáp ứng nhu cầu tăng hiệu suất việc truyền tải thông tin LTE-A Đó mục đích nghiên cứu đồ án Lời cam đoan KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận: Đồ án trình bày chứng minh lợi ích đạt truyền dẫn vô tuyến sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp phân tập hợp tác khả giảm BER tín hiệu Hệ thống chuyển tiếp mô đồ án cho thấy hiệu suất phương thức chuyển tiếp DAF tốt phương thức AAF Sự phân tập phương pháp kết hợp khác đầu thu cho ta BER tốt so với đường truyền trực tiếp, đồng thời cho thấy tầm quan trọng kỹ thuật chuyển tiếp truyền dẫn vô tuyến băng rộng hệ 4G tương lai Hướng phát triển đề tài : Có nhiều hướng phát triển thêm từ đồ án như: - Các trạm di động di chuyển xung quanh trạm gốc, bên vùng phủ nên sử dụng trạm chuyển tiếp để mở rộng vùng phủ sóng mà không cần đến trạm RS thực sự, giảm chi phí xây dựng Tuy nhiên, trường hợp để tăng dung lượng cho MS nằm vùng phủ việc sử dụng MS khác RS khó khoảng cách từ RS đến trạm gốc phải ngắn MS Các máy di động di chuyển nên lúc có vị trí tốt đủ gần trạm gốc để thực chức trạm chuyển tiếp - Có thể nghiên cứu phương thức chuyển tiếp DMF chặng chuyển tiếp, giảm số bit lỗi nhiên độ phức tạp xử lý tín hiệu làm cho giá thành tăng cao nên chưa sử dụng nhiều - Tăng số đường tín hiệu đến thực phương pháp kết hợp đầu thu việc tăng số trạm chuyển tiếp phục vụ cho việc truyền liệu, việc dẫn đễn chiếm băng thông kênh khác Mà băng thông tài nguyên có hạn nên cần cân nhắc kỹ − Nghiên cứu mã sửa lỗi tốt phương thức chuyển tiếp DAF để giảm BER tốt thuật toán để ước lượng kênh truyền xác hơn, chi tiết phục vụ cho việc chọn trọng số phương pháp kết hợp đầu thu Lời cam đoan TÀI LIỆU THAM KHẢO − [1] Nguyễn Minh Tâm, “Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng”, Đồ án tốt Nghiệp, 2009 − [2] Phan Thái Hằng, “Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế Hệ Thứ Theo Công Nghệ LTE Và LTE Phát Triển”, Đồ án tốt nghiệp, Trường ĐHSPKT HCM, 2011 − [3] Trần Đại Nghĩa , “Nghiên cứu giải pháp RELAY mạng LTE”, luận văn thạc sĩ ,Hà Nội-2013 − [4] Trương Ngọc Phú, “Nghiên cứu kỹ thuật truyền thông tin đa chặng thông tin vô tuyến băng rộng”, luận văn thạc sĩ, Đà Nẵng-Năm 2013 − [5] Võ Nguyễn Quốc Bảo, “ BER Analysis of Multi-Hop Decode-andForward Relaying with Generalized Selection Combining”, Letter, IEICE Trans Commun., Vol E93-B,No.7 July 2010 − [6] Adnan Quaium, “Evaluation of Relay-Enhanced LTE-Advanced Networks”, April 2011 − [7] Ahmed Salah Ibrahim, “RELAY Deployment and Selection in Cooperative Wireless Networks”, Dissertation, 2009 − [8] Andreas Meier, “Cooperative Diversity in Wireless Networks”,Project, March 2004 − [9] Devdatta Ambre, “Relay Technologies for WiMax and LTE-Advanced Mobile Systems” − [10] Inam Ullah, “Performance Analysis of LTE-Advanced Relay Node in Public Safety Communication”, Thesis of Master, August 29, 2012 − [11] Ömer Bulakci, “On Backhauling of Relay Enhanced Networks in LTEAdvanced”, Licentiate Seminar, Department of Communications and Networking, Aalto University, 2010 − [12] Saransh Malik , “Smart Cooperative Relay Schemes in LTE-Advanced System”, project, 2011 Lời cam đoan − [...]... hai ưu điểm đó lên chính là kỹ thuật chuyển tiếp hay gọi là Relay Chương này sẽ giới thiệu về kỹ thuật chuyển tiếp: khái niệm các thành phần trong mạng chuyển tiếp, phân loại, phương thức chuyển tiếp, các phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp và ưu nhược điểm của kỹ thuật chuyển tiếp này 2.2 Giới thiệu công nghệ chuyển tiếp 2.2.1 Nhu cầu sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp Sự mong đợi về một kênh truyền tốc... dụng thêm các trạm chuyển tiếp làm tăng thêm độ trễ và chi phí trong hệ thống - Phân bố các tài nguyên (RS) và quản lý nhiễu trở thành các vấn đề quan trọng, chuyển tiếp trong băng sử dụng nhiều tài nguyên vô tuyến còn chuyển tiếp ngoài băng cần nhiều tạm thu phát - Triển khai trạm chuyển tiếp trên thực tế còn gặp phải các vấn đề điều kiện môi trường, chọn các phương thức chuyển tiếp cho phù hợp Ví dụ... trạng rảnh của trạm chuyển tiếp RS Thông lượng tổng cộng phục vụ cho một MS đó được tính bằng tổng các thành phần phục vụ liên kết trong ma trận C 2.4.3.2 Phương pháp bắt cặp phân phối Trong phương pháp bắt cặp này, trạm chuyển tiếp sẽ tự chọn các MS mà nó liên kết, các RS này phục vụ cho hệ thống thông tin nhiều hơn hai chặng Các RS sẽ thu thập thông tin kênh truyền từ các trạm chuyển tiếp và thiết bị... 2.6 Trạm chuyển tiếp lớp 2 Ngày nay, một truyền dẫn không dây rất hiếm khi truyền tương tự và trạm chuyển tiếp có đủ công suất cho tính toán, vì vậy DAF là phương pháp ưa thích để xử lý các dữ liệu trong chuyển tiếp Các tín hiệu nhận được sẽ được giải mã và sau đó tái mã hóa tại trạm chuyển tiếp Vì vậy, không có nhiễu khuếch đại các tín hiệu được gửi như trong trường hợp sử dụng giao thức AAF Trong loại... ra sự phối hợp truyền dẫn từ đa điểm Lời cam đoan Hình 1.5 Truyền dẫn đa điểm phối hợp 1.4.4 Các bộ lặp và các bộ chuyển tiếp Từ việc xem xét quĩ đường truyền, các giải pháp chuyển tiếp khác nhau được dùng để giảm khoảng cách đường truyền trực tiếp từ máy phát và máy thu dẫn đến hệ quả hiển nhiên là tốc độ dữ liệu sẽ tăng Các bộ lặp đơn giản sau khi nhận dữ liệu sẽ khuếch đại và chuyển đi tiếp tục đến... là chuyển Lời cam đoan tiếp “giải mã và chuyển tiếp Khi nút trung gian giải mã hóa và tái mã hóa khối dữ liệu thu được thì tạo ra trễ đáng kể, lâu hơn độ dài khung con LTE 1ms Tuy nhiên, các nút chuyển tiếp không truyền tiếp các tạp âm và sự thích nghi tốc độ có thể được thực hiện một cách riêng rẽ cho mỗi kết nối Hình 1.6 Chuyển tiếp trong LTE-Advanced Ngoài ra có thể kết hợp kỹ thuật chuyển tiếp. .. trạm chuyển tiếp về các thông số kênh truyền hay lộ trình đường đi của dữ liệu (tín hiệu điều khiển), trạm chuyển tiếp chia làm hai loại đó là trạm chuyển tiếp minh bạch (Transparent) và trạm chuyển tiếp không minh bạch (Non-transparent) Trong chuyển tiếp minh bạch, tín hiệu điều khiển được truyền riêng biệt với dữ liệu, nó không được truyền qua trạm chuyển tiếp mà truyền trực tiếp từ BS sang MS Trong. .. bởi vì nó xử lý các vấn đề về nhiễu liên kênh khi Direct link và Access link sử dụng chung tần số sóng mang con như trong trường hợp chuyển tiếp trong băng 2.4.4.4 Chuyển tiếp cố định và chuyển tiếp di động Dựa vào cơ sở hạ tầng, trạm chuyển tiếp cũng có thể được phân thành 2 loại chính là trạm chuyển tiếp cố định hoặc chuyên tiếp di động, nó có thể được đặt trên một chiếc xe đang di chuyển để mở rộng... tạp đối với một nút chuyển tiếp đồng thời độ trễ tín hiệu sẽ tăng theo độ phức tạp Chuyển tiếp lớp 3 cũng thực hiện giải điều chế và giải mã tín hiệu RF thực hiện mã hóa rồi phát lại dữ liệu hoàn toàn giống DAF ở lớp 2 2.4.3 Các phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp Trong cấu trúc mạng truyền thông băng rộng sử dụng trạm chuyển tiếp, trong mỗi tế bào sẽ có rất nhiều trạm chuyển tiếp RS và nhiều thiết... phí lớn để khiển khai các trạm và duy trì chúng Tuy nhiên, vẫn có thể tăng tốc độ dữ liệu bằng cách giảm khoảng cách của người dùng đến trạm gốc bằng cách dùng chặng chuyển tiếp Lời cam đoan Đây là một công nghệ mạnh mẽ đầy hứa hẹn để tăng tốc dộ dữ kênh truyền và tăng độ bao phủ, chỉ cần xây dựng thêm các trạm chuyển tiếp vào cấu trúc mạng đã có 2.2.2 Ưu điểm của kĩ thuật chuyển tiếp - Sự cải thiện