Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh MIMO OFDMA

Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .5 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 11 PHẦN MỞ ĐẦU .12 Lý chọn đề tài 12 Mục đích nghiên cứu 13 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 13 Phƣơng pháp nghiên cứu 13 Cấu trúc luận văn .14 CHƢƠNG I: ĐẶC ĐIỂM CỦA KÊNH VÔ TUYẾN 15 1.1 Phân loại hệ thống SISO, SIMO, MISO, MIMO 15 1.1.1 Hệ thống SISO ( Single Input Single Output) 15 1.1.2 Hệ thống SIMO ( Single Input Multiple Output) 15 1.1.3 Hệ thống MISO ( Multiple Input Single Output) 16 1.1.4 Hệ thống MIMO ( Multiple Input Multiple Output) .16 1.2 Đặc điểm kênh vô tuyến Rice, Rayleigh 17 1.2.1 Đặc điểm kênh vô tuyến Rice 17 1.2.2 Đặc điểm kênh vô tuyến Rayleigh 18 1.3 Dung lƣợng kênh vô tuyến SISO, SIMO, MISO, MIMO .21 1.3.1 Dung lƣợng kênh SISO 21 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 1.3.2 Dung lƣợng hệ thống đa sóng mang SIMO, MISO 21 1.3.3 Dung lƣợng hệ thống MIMO 22 CHƢƠNG II: HỆ THỐNG MIMO – OFDMA 28 2.1 Hệ thống OFDM 28 2.1.1 Kỹ thuật OFDM 28 2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống OFDM 29 2.1.2.1 Bộ chuyển đổi nối tiếp/song song 30 2.1.2.2 Mã hóa kênh hệ thống OFDM (Coding) 31 2.1.2.3 Sắp xếp (Mapping) 31 2.1.3 Tiền tố lặp CP (Cyclic Prefix) .31 2.1.4 Điều chế RF 32 2.1.5 Đồng 32 2.1.5.1 Đồng ký tự .32 2.5.1.2 Đồng tần số sóng mang .34 2.5.1.3 Đồng tần số lấy mẫu 35 2.1.6 Ƣu, nhƣợc điểm hệ thống OFDM 35 2.1.6.1 Ƣu điểm 35 2.1.6.2 Nhƣợc điểm 36 2.2 Hệ thống OFDMA .36 2.2.1 Giới thiệu chung hệ thống OFDMA 36 2.2.2 Mô hình hệ thống OFDMA .39 2.2.3 Ƣu điểm hệ thống OFDMA 40 2.2.4 Nhƣợc điểm hệ thống OFDMA 41 2.3 Hệ thống MIMO .42 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 2.3.1 Giới thiệu chung hệ thống MIMO 42 2.3.2 Mô hình hệ thống MIMO 43 2.3.3 Kỹ thuật phân tập 45 2.3.4 Các độ lợi hệ thống MIMO 46 2.3.4.1 Độ lợi Beamforming 46 2.3.4.2 Độ lợi ghép kênh không gian 46 2.3.4.3 Độ lợi phân tập không gian 47 2.4 Hệ thống MIMO-OFDMA .47 2.4.1 Giới thiệu chung 47 2.4.2 Mô hình hệ thống 48 2.4.3 Hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST .50 2.4.4 Ƣu, nhƣợc điểm hệ thống MIMO-OFDM 54 CHƢƠNG III: CÁC KỸ THUẬT CẤP PHÁT KÊNH MIMO-OFDMA 55 3.1 Giới thiệu 55 3.2 Phƣơng pháp cấp phát kênh động cho mạng thông tin di động sử dụng kỹ thuật đa truy nhập OFDMA 55 3.2.1 Giới thiệu chung 55 3.2.2 Mô hình hệ thống 56 3.2.3 Thuật toán lựa chọn kênh truyền hệ thống OFDMA 58 3.2.4 Kết mô 61 3.3 Phƣơng pháp cấp phát kênh động cho hệ thống MIMO-OFDMA 62 3.3.1 Giới thiệu chung 62 3.3.2 Mô hình hệ thống 64 3.3.3 Thuật toán cấp phát kênh động cho hệ thống MIMO-OFDMA 67 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 3.3.4 Các kết .68 CHƢƠNG IV: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH TRUYỀN THÔNG TIN SỬ DỤNG KỸ THUẬT OFDMA 71 KẾT LUẬN .75 PHỤC LỤC CÁC CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO .87 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 LỜI CAM ĐOAN Trƣớc hết, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô viện Điện tử - Viễn thông, Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo môi trƣờng tốt để học tập nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn thầy cô Viện Đào Tạo Sau Đại Học, trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho học viên có điều kiện học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Quốc Khƣơng quan tâm, tận tình bảo, hƣớng dẫn sửa chữa cho nội dung luận văn Tôi xin cam đoan nội dung luận văn công trình tìm hiểu nghiên cứu riêng tôi, đoạn trích dẫn tài liệu tham khảo luận văn kiến thức mà nghiên cứu tìm hiểu đƣợc riêng Tất đƣợc thực cẩn thận có định hƣớng giáo viên hƣớng dẫn Tôi xin chịu trách nhiệm với nội dung có luận văn Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2013 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hòa Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt 1G 2G 3G 4G Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Generation wireless Hệ thống truyền thông không dây communication system hệ thứ Generation wireless Hệ thống truyền thông không dây communication system hệ thứ hai Generation wireless Hệ thống truyền thông không dây communication system hệ thứ ba Generation wireless Hệ thống truyền thông không dây communication system hệ thứ tƣ AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu trắng cộng BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân BS Base Station Trạm sở CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh D/A Digital/Analog Điều chế số/tƣơng tự FDD Frequency Division Duplex Ghép song công theo tần số FEC Foward Error Correcting Mã hóa sửa sai trƣớc FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh GI Guard Interval Chuỗi bảo vệ GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn cầu Communications HPA High Power Amplifier Bộ khuếch đại công suất lớn I In-Phase Đồng pha ICI Inter Carrier Interference Nhiễu xuyên kênh IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier ngƣợc Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 ISI Inter Symbol Interference Nhiễu xuyên ký tự LOS Line of sight Đƣờng truyền trực tiếp (thẳng) LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp MAI Multiple Access Interference Nhiễu đa truy nhập MC- Multi Carrier Code Division Đa truy nhập kết hợp nguyên lý CDMA Multiple Access CDMA OFDM MIMO Multiple Input Multiple Output Hệ thống nhiều anten phát nhiều anten thu MISO Multiple Input Single Output Hệ thống nhiều anten phát anten thu ML Maximum Likehood Bộ giải mã theo khả cực đại MMSE Minimum Mean Square Error Cân sai số bình phƣơng trung bình tối thiểu MRRC Maximal Ratio Receiver Kết hợp theo tỷ lệ lớn Combining MS Mobile Station Trạm thuê bao NLOS None Line of Sight Đƣờng truyền không trực tiếp (không theo đƣờng thẳng) OFDM PARR Orthogonal Frequency Division Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo Multiplexing tần số trực giao Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình P/S Parallel/Serial Bộ chuyển đối song song/nối tiếp Q Quardrature Vuông pha QAM Quardrature Amplitude Điều chế biên độ cầu phƣơng (vuông Modulation góc) Quardrature Phase Shift Điều chế pha cầu phƣơng (Điều chế Keying pha vuông góc) QPSK Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA SIMO Single Input Multiple Output Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Hệ thống anten phát nhiều anten thu SISO Single Input Single Output Hệ thống anten phát anten thu SNR Signal to noise ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu STBC Space Time Block Code Mã hóa khối không gian thời gian STD Space Time Decoder Bộ giải mã không gian thời gian STE Space Time Encoder Bộ mã hóa không gian thời gian STTC Space Time Trellis Code Mã hóa Trellis không gian thời gian TDD Time Division Duplex Ghép song công theo thời gian TDMA Time Division Multipe Access Đa truy cập phân chia theo thời gian V-BLAST Vertical- Bell Laboratories Cấu trúc không gian thời gian theo Layered Space-Time lớp thẳng đứng VCO Voltage Controlled Oscillator Bộ dao động điều khiển điện áp WF Water Filling Thuật toán đổ nƣớc ZF Zero Forcing Giải thuật ép không Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống nhiều anten thu phát 16 Hình 1.2: Phân bố xác suất Rice với giá trị K khác 18 Hình 1.3: Phân bố Rayleigh 19 Hình 1.4: Đồ thị hàm mật độ phân bố xác suất Rice Rayleigh 20 Hình 1.5: So sánh dung lƣợng kênh Rice Rayleigh 20 Hình 1.6: So sánh dung lƣợng kênh Rayleigh trƣờng hợp có không áp dụng thuật toán đổ nƣớc trƣờng hợp   22 Hình 1.7: Dung lƣợng hệ thống MIMO 24 Hình 1.8: Hàm mật độ phân bố giá trị kỳ dị (i ) ma trận kênh MIMO 25 Hình 1.9: Dung lƣợng kênh MIMO có tƣơng quan với ρ =ρ1 =ρ2 27 Hình 2.1: Cấu trúc OFDM miền tần số 28 Hình 2.2: Cấu trúc kênh OFDM 29 Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống OFDM 30 Hình 2.4: Thêm khoảng bảo vệ vào tín hiệu OFDM 32 Hình 2.5: Ảnh hƣởng lỗi tần số đến hệ thống: suy giảm biên độ tín hiệu bị tác động nhiễu ICI 34 Hình 2.6: Ví dụ biểu đồ số thời gian OFDMA TDMA 38 Hình 2.7: Ví dụ biểu đồ số thời gian với ba ngƣời dùng nhảy tần a,b,c có bƣớc nhảy với khe thời gian 39 Hình 2.8: Hệ thống OFDMA 40 Hình 2.9: Phân bố tập sóng mang tới MSs 40 Hình 2.10: Ƣu điểm đa ngƣời sử dụng sóng mang OFDMA 41 Hình 2.11: PAPR hệ thống OFDMA 42 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Hình 2.12: Sơ đồ khối hệ thống MIMO 43 Hình 2.13: Kỹ thuật Beamforming 46 Hình 2.14: Ghép kênh không gian gian giúp tăng tốc độ truyền 47 Hình 2.15: Phân tập không gian giúp cải thiện SNR 47 Hình 2.16: Mô hình hệ thống MIMO-OFDM 49 Hình 2.17: Ma trận kênh truyền 50 Hình 2.18: Máy phát MIMO-OFDM V-BLAST 50 Hình 2.19: ZF/MMSE Decoder 53 Hình 2.20: Máy thu MIMO-OFDM V-BLAST 53 CHƢƠNG III: CÁC KỸ THUẬT CẤP PHÁT KÊNH MIMO-OFDMA 55 Hình 3.1: Phân bổ tập sóng mang tới MSs 57 Hình 3.2: Cấu trúc khung MAC 57 Hình 3.3: SNR trƣờng hợp số ngƣời dùng khác 61 Hình 3.4: Hệ thống OFDMA lý thuyết với ngƣời dùng khác 62 Hình 3.5: Hệ thống MIMO-OFDMA 65 Hình 3.6: Sóng mang cấp phát cho MS 66 Hình 3.7: Lƣu đồ thuật toán DCA 67 Hình 3.8: So sánh phƣơng pháp ZF MMSE 69 Hình 3.9: SNR trƣờng hợp số ngƣời sử dụng khác 69 Hình 3.10: ngƣời sử dụng 50 ký tự khung MAC đƣợc đƣa vào tài khoản Hệ thống đƣợc xét với tần số Doppler khác 70 Hình 3.11: SNR trƣờng hợp ngƣời dùng, tần số Doppler 50Hz 70 Hình 3.12: Chƣơng trình truyền liệu 71 Hình 3.13: Tín hiệu phát 72 10 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu nghiên cứu hoàn thành luận văn, dƣới hƣớng dẫn thầy giáo TS Nguyễn Quốc Khƣơng, em đạt đƣợc số kết định  Về mặt lý thuyết: Tìm hiểu nghiên cứu đặc điểm kênh vô tuyến, dung lƣợng hệ thống thông tin vô tuyến Tìm hiểu hệ thống OFDM, OFDMA, MIMO, MIMO-OFDMA: Tổng quan hệ thống, sơ đồ khối phân tích hệ thống Tìm hiểu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA: cấp phát kênh cho hệ thống sử dụng kỹ thuật đa truy nhập OFDMA, cấp phát kênh cho hệ thống MIMOOFDMA  Về thực nghiêm: Tìm hiểu phần mềm Matlab, phân tích hệ thống nghiên cứu, mô chƣơng trình matlab Dựa vào kết mô phỏng, so sánh đánh giá hiệu phƣơng pháp cấp phát kênh nghiên cứu trình bày  Hƣớng phát triển đề tài: Các phƣơng pháp cấp phát kênh nghiên cứu đem lại hiệu suất cao cho hệ thống Tuy nhiên số nhƣợc điểm nhƣ với OFDMA vấn đề đồng sai lệch tần số thuê bao hay hệ thống MIMO-OFDMA đồng hóa cho MS BS đƣờng truyền lên Việc lựa chọn sóng mang phù hợp với thuê bao khai thác đƣợc tối đa dung lƣợng hệ thống Việc ứng dụng phƣơng pháp cải thiện chất lƣợng hệ thống, ứng dụng môi trƣờng đa ngƣời dùng, môi trƣờng truyền dẫn, đáp ứng nhu cầu phát triển công nghệ ứng dụng 75 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 PHỤC LỤC CÁC CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG Code mô phía phát: function varargout = transfer(varargin) gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, 'gui_Singleton', gui_Singleton, 'gui_OpeningFcn', @transfer_OpeningFcn, 'gui_OutputFcn', @transfer_OutputFcn, 'gui_LayoutFcn', [] , 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1}) gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end function transfer_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) handles.output = hObject; guidata(hObject, handles); function varargout = transfer_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = handles.output; function load_Callback(hObject, eventdata, handles) [filename,pathname]=uigetfile({'*txt'}); path=[pathname,filename]; if (filename==0) set(handles.load,'String','Cannot load'); set(handles.transfer,'String','Cannot transfer') set(handles.transfer,'Enable','off') uicontrol(hObject) else set(handles.load,'String','Loaded'); fid=fopen(path,'r'); a=fileread(path); fclose(fid); set(handles.disp_txt,'string',a); set(handles.transfer,'String','Transfer') set(handles.transfer,'Enable','on') 76 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA savefile = 'pqfile.mat'; save(savefile,'path'); end function transfer_Callback(hObject, eventdata, handles) N1=get(handles.No_datasubs,'String'); N1=str2double(N1); N2=get(handles.No_datasubs2,'String'); N2=str2double(N2); N3=get(handles.No_datasubs3,'String'); N3=str2double(N3); N4=get(handles.No_datasubs4,'String'); N4=str2double(N4); M_ary=get(handles.edit_mod,'String'); M_ary=str2double(M_ary); disp (M_ary); NFFT=get(handles.edit_fft,'String'); NFFT=str2double(NFFT); disp(NFFT); P_A = sqrt(2); D_f=2; D_t=5; GI=get(handles.edit_pro,'String'); GI=str2double(GI); disp(GI); N_D=N2-N1; savefile='pqfile.mat'; load (savefile,'path'); if(path==0) set(handles.transfer,'Enable','off'); else fid=fopen(path,'r'); y=fread(fid); L=length(y); s=[]; for i=1:L s=[s dec2hex(y(i),2)]; end y=[]; L=length(s); for i=1:L y=[y hex2dec(s(i))]; 77 Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA end d=mod(length(y),N_D); if d~=0 zz=zeros(1,N_D-d); y=[y zz]; end y=qammod(y,M_ary); L=length(y)/N_D; data=[]; for i=1:L data=[data;y((i-1)*N_D+1:i*N_D)]; end data1=data; [m1,n1]=size(data1) N_D=N4-N3; savefile='pqfile2.mat'; load (savefile,'path'); fid=fopen(path,'r'); y=fread(fid); L=length(y); s=[]; for i=1:L s=[s dec2hex(y(i),2)]; end y=[]; L=length(s); for i=1:L y=[y hex2dec(s(i))]; end d=mod(length(y),N_D); if d~=0 zz=zeros(1,N_D-d); y=[y zz]; end y=qammod(y,M_ary); L=length(y)/N_D; data=[]; for i=1:L data=[data;y((i-1)*N_D+1:i*N_D)]; end [m2,n2]=size(data) 78 Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 mm=m2; if m1>m2 data=[data;zeros(m1-m2,n2)]; m=m1; end if m1 0.2) ymin=i; break; end end for i=length(z):-1:1 if(abs(z(i))> 0.2) ymax=i; break; end end y=z(ymin-60:ymax+150); PP_A1=[ -1 1 -1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1]; PP_A1=2*PP_A1; K=NFFT+GI; st=1; FL=K*D_t+K; y=y.'; % NF=floor(length(y)/FL); pp_a1=ifft(PP_A1); pp_a1=[pp_a1(NFFT-GI+1:NFFT) pp_a1]; Data=[]; dongbo=[]; for k=1:NF yy=y(FL*(k-1)+1:FL*k); db=[]; for i=1:FL-K 83 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA db(i)=abs(sum((yy(i:K+i-1).*pp_a1'.'))); end dongbo=[dongbo db]; [mm id]=max(db); yy=y(FL*(k-1)+id-st:FL*(k-1)+id+FL-st+10); pp=yy(GI+1:K); H=fft(pp)./PP_A1; for kk=1:D_t yyy=yy(K*kk+1:K*(kk+1)); dt=fft(yyy(GI+1:K))./H; Data=[Data; dt]; end end yy=Data; yy2=yy(:,N3:N4-1); size(yy2) yy=yy(:,N1+1:N2); yy=yy.'; yy=yy(:); axes(handles.axes1) scatter(real(yy),imag(yy),'.'); yy=qamdemod(yy,M_ary); L=length(yy); y=[]; for i=1:L y=[y dec2bin(yy(i),4)]; end t=num2str(y'); st=[]; for i=1:length(t)/8 st=[st char(bin2dec(t((i-1)*8+1:i*8)'))]; end set(handles.disp_txt,'String',st); yy2=yy2.'; yy2=yy2(:); axes(handles.axes13) scatter(real(yy2),imag(yy2),'.'); yy2=qamdemod(yy2,M_ary); L2=length(yy2); y2=[]; for i=1:L2 84 Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA y2=[y2 dec2bin(yy2(i),4)]; end t2=num2str(y2'); st2=[]; for i=1:length(t2)/8 st2=[st2 char(bin2dec(t2((i-1)*8+1:i*8)'))]; end set(handles.disp_txt2,'String',st2); function reset_Callback(hObject, eventdata, handles) cla(handles.axes1); cla(handles.axes2); cla(handles.axes3); clc; set(handles.disp_txt,'String','Show text'); set(handles.edit_mod,'String',num2str(16)); set(handles.edit_pro,'String',num2str(16)); set(handles.edit_fft,'String',num2str(64)); function axes3_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) function No_datasubs_Callback(hObject, eventdata, handles) function No_datasubs_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end function disp_txt2_Callback(hObject, eventdata, handles) function disp_txt2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end function No_datasubs2_Callback(hObject, eventdata, handles) function No_datasubs2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end function No_datasubs3_Callback(hObject, eventdata, handles) function No_datasubs3_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); 85 Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA end function No_datasubs4_Callback(hObject, eventdata, handles) function No_datasubs4_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end 86 Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Quốc Khƣơng, Nguyễn Văn Đức, Nguyễn Quốc Trung (2010), “Phƣơng pháp cấp phát kênh động cho mạng thông tin di động sử dụng kỹ thuật đa truy nhập OFDMA”, Tạp chí khoa học công nghệ, (số 76) [2] Nguyễn Quốc Khƣơng, Nguyễn Văn Đức, Nguyễn Quốc Trung (2010), “Phƣơng pháp cấp phát kênh động dựa thông tin vị trí thuê bao ứng dụng cho mạng di động tổ ong OFDMA-TDD”, Tạp chí công nghệ thông tin truyền thông, Tập V-1, (số 3), 29-36 [3] Quoc Khuong Nguyen, Van Duc Nguyen, Quoc Trung Nguyen, Minh Hung Dao, “Proposal of a dynamic channel allocation method for MIMO-OFDMA system” [4] Ying Jun Zhang, Khaled.B.L (2005), An Efficient Resource Allocation Scheme for Spatial Multiuser Access in MIMO-OFDM Systems IEEE Transactions on Communications, VOL.53, NO.1, pp107-116 [5] Chouly, A., A Braj al and S Jourdan, Nov, 1993, “Orthogonal Multicarrier Techniques applied to Direct Sequenc Spread Spectrum CDMA Systems.” Proc of IEEE GLOBECOM’93, pp.1723c [6] Chen Q E S Sousa and S Pasupathy, 1995, “Performance of a Coded MultiCarrier DS-CDMA System in Multi-path Fading Channels”, Wireless Personal Communications Vol.2 Nos 1&2, pp 167- 187 [7] CIMINI, L J., June 1985, “Analysis and Simulation of a Digital Mobile Channel sing Orthogonal Frequency Division Multiplexing”, IEEE Trans on Communications, Vol COM-33 No.6,pp 665-675 [8] Da Silva, V M., and E S Sousa, June 1994, “Multicarrier orthogonal CDMA singals for quasi-synchronous communication systems”, IEEE J Select Areas in Commun.,Vol JSAC- 12, No 87 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 [9] Kaiser, S., Nov 1995,”On the Performance of Different Detection Techniques for OFDM-CDMA in fading channels”, Proc of IEEE GLOBECOM’95, pp.20591063 [10] Khaja Mohammad Bazzad, Othorgonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) [11] J Goldsmith and S G Chua, “Variable-rate, variable-power MQAM for fading channels,” IEEE Trans Commun., vol 45, pp 1218– 1230, Oct 1997 [12] T Keller and L Hanzo, “Adaptive multicarrier modulation: A conve-nient framework for time frequency processing in wireless communications,” Proc IEEE, vol 88, pp 611–640, May 2000 [13] Y J Zhang and K B Letaief, “Single- and multi-user adaptive pragmatic trellis coded modulation for OFDM systems,” in Proc IEEE WCNC, vol 1, Mar 2003, pp 9– 14 [14] I Koutsopoulos and L.Tassiulas,“Adaptive resource allocation in SDMA based wireless broadband networks with OFDM signaling,” in Proc IEEE INFOCOM, vol 3, 2002, pp 1376– 1385 [15] T Keller and L.Hanzo, “Adaptive modulation techniques for duplex OFDM transmission,” IEEE Trans Veh Technol., vol 49, pp 1893– 1906, Sep 2000 [16] C Y Wong, R S Cheng, K B Letaief, and R D Murch, “Multiuser OFDM with adaptive subcarrier, bit, and power allocation,” IEEE J Sel Areas Commun , vol 17, pp 1747– 1758, Oct 1999 [17] Y J Zhang and K B Letaief, “Multiuser subcarrier and bit allocation along with adaptive cell selection for OFDM transmission,” in Proc IEEE ICC, vol 2, 2002, pp 861–865 [18] J Jang and K B Lee, “Transmit Power Adaptation for Multiuser OFDM Systems,”- IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 21, pp 171178, February 2003 88 Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh MIMO-OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 [19] Z Shen, J G Andrews, and B L Evans, “Adaptive resource allocation in multiuser OFDM systems with proportional rate constraints," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 4, no 6, pp 2726{2737, Nov 2005 [20] Van Duc Nguyen, Minh Viet Pham and Anh Son Dang:”Dynamic SubChannel Assignment for Cellular OFDMA Networks with Full Frequency-Reuse”Post, Telecommunication and Information Technology Journal, Series 3, Issue 2, 12/2007 [21] C Zeng, L M C Hoo, J M Ciof.: "Effcient waterfilling algorithms for a Gaussian multiaccess channel with ISI," VTC Fall ’00, Boston, USA, Sep 2000 [22] G Münz, S P.etschinger, J Speidel, "An effcient waterfilling algorithm for multiple access OFDM", Globecom ’02, Taipei, Taiwan, accepted for publication [23] The Non-engineer’s introduction to MIMO and MIMO-OFDM, www.ee.ucla.edu [24] Ebook@free4vn.org, Vi.scrib.com , VN telecom.org, Tạp chí Bƣu viễn thông, bcvt@mpt.gov.vn 89 [...]... cho luận văn của mình 12 Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh MIMO- OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 2 Mục đích nghiên cứu Đề tài thực hiện nhằm nghiên cứu các mục tiêu chính sau:  Nghiên cứu tổng quan về đặc điểm của kênh vô tuyến, công nghệ MIMO- OFDM, hệ thống MIMO- OFDMA  Nghiên cứu và phân tích các kỹ thuật cấp phát kênh cho hệ thống MIMOOFDMA, sử dụng kỹ thuật OFDMA để cấp phát kênh động cho mạng thông... 26 Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh MIMO- OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Hình 1.9: Dung lƣợng kênh MIMO có tƣơng quan với ρ =ρ1 =ρ2 27 Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh MIMO- OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 CHƢƠNG II: HỆ THỐNG MIMO – OFDMA 2.1 Hệ thống OFDM 2.1.1 Kỹ thuật OFDM Kỹ thuật OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, trong đó các. .. đƣợc hiệu quả của việc cấp phát kênh trong các trƣờng hợp khác nhau 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu  Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu là vấn đề cấp phát kênh cho hệ thống MIMOOFDMA: Phƣơng pháp cấp phát kênh cho mạng thông tin di động sử dụng kỹ thuật đa truy nhập OFDMA, phƣơng pháp cấp phát kênh động cho hệ thống MIMOOFDMA  Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu là kênh truyền vô tuyến... kênh truyền của mỗi MS 4 Phƣơng pháp nghiên cứu  Về lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết về đặc điểm của kênh truyền, hệ thống MIMOOFDMA Từ đó nghiên cứu lý thuyết về các kỹ thuật cấp phát kênh: phân tích hệ thống, các thuật toán cấp phát kênh và đƣa ra các kết luận  Về thực nghiệm: Xây dựng chƣơng trình mô phỏng, thu các kết quả số liệu và tiến hành phân tích, so sánh 13 Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát. .. 3: Các kỹ thuật cấp phát kênh cho hệ thống MIMO- OFDMA và mô phỏng nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh nhằm tăng hiệu suất của hệ thống Các phƣơng pháp đƣợc nghiên cứu là:  Cấp phát kênh động cho mạng thông tin di động sử dụng kỹ thuật đa truy nhập OFDMA ( Nguyễn Quốc Khƣơng, Nguyễn Văn Đức, Nguyễn Quốc Trung)  Cấp phát kênh động cho hệ thống MIMO- OFDMA (Nguyễn Quốc Khƣơng, Nguyễn Văn Đức, Nguyễn... ra, hệ thống OFDMA còn tăng hiệu quả sử dụng phổ Kết hợp MIMO- OFDMA vừa tận dụng đƣợc dung lƣợng kênh truyền mà không bị ảnh hƣởng của fading lựa chọn tần số tác động đến chất lƣợng của tín hiệu truyền tốc độ cao Các phƣơng pháp cấp phát kênh nhằm tăng hiệu suất của hệ thống MIMO- OFDMA lên nhiều lần Vì vậy, em đã chọn đề tài: Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh MIMO- OFDMA làm hƣớng nghiên cứu cho luận... của các hệ thống cũng là một vấn đề đƣợc trình bày trong chƣơng này Chƣơng 2: Hệ thống MIMO- OFDMA tìm hiểu các hệ thống OFDM, hệ thống OFDMA, hệ thống MIMO, hệ thống MIMO- OFDMA Trong chƣơng này trình bày giới thiệu tổng quan về các hệ thống, sơ đồ khối của các hệ thống cũng nhƣ phân tích các hệ thống trên Từ đó nêu ra các ƣu nhƣợc điểm của hệ thống Chƣơng 3: Các kỹ thuật cấp phát kênh cho hệ thống MIMO- OFDMA. .. thống OFDM, tài nguyên sẵn có trong miền thời gian chính là các symbol OFDM và trong miền tần số chính là các sóng mang con Các tài nguyên này đƣợc tổ chức thành các kênh con (subchannel) cấp phát cho ngƣời dùng 28 Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh MIMO- OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Hình 2.2: Cấu trúc kênh con OFDM Hình 2.2 mô tả cấu trúc kênh con OFDM.Trong ký tự OFDM thứ 1 và thứ 3, những sóng mang... Beamforming tại nơi phát và nơi thu để tăng hiệu suất sử dụng công suất, triệt can nhiễu Hình 1.1: Hệ thống nhiều anten thu phát Ngoài ra dung lƣợng hệ thống có thể đƣợc cải thiện đáng kể nhờ vào độ lợi ghép kênh cung cấp bởi kỹ thuật mã hóa không gian thời gian nhƣ V-Blast Khi 16 Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh MIMO- OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 thông tin kênh truyền đƣợc biết tại cả nơi phát và nơi thu,... nhỏ nhất của kênh truyền Do vậy việc nghiên cứu đặc tính phân bố của khoàng cách tối thiều giữa hai từ mã là đặc biệt quan trọng trong hệ thống MIMO 23 Nghiên cứu các kỹ thuật cấp phát kênh MIMO- OFDMA Nguyễn Thị Hòa_KTTT2 Dung lƣợng hệ thống đóng (Closed loop) - kênh không tƣơng quan, thuật toán Water Filling (WF) : m CCL  CWF   log 2 ( i )  (bps/Hz) i 1 (1.22) Ở đây μ đƣợc chọn từ thuật toán: