Đồ án ỨNG DỤNG MATLAB TRONG mô PHỎNG OFDM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: ỨNG DỤNG MATLAB TRONG MÔ PHỎNG OFDM GVHD: Nguyễn Tâm Hiền SVTH: Phan Nguyễn Uyên Chi Lê Thị Huyền Lớp: CĐ ĐTVT 08B Khóa 2008 - 2011 Thành phố HCM, tháng năm 2011 Nội dung đồ án: Chương 1: Giới thiệu tổng quan Chương 2: Các lý thuyết khái niệm có liên quan tới OFDM Chương 3: Vấn đề PAPR cao ảnh hưởng đến hệ thống OFDM phương pháp giảm PAPR cao Chương 4: Phương pháp ACE để giảm PAPR Chương 5: Kết hai thuật toán POCS AGP mô Matlab Chương 6: Kết luận hướng phát triển đề tài Nội dung thuyết trình: Giới thiệu tổng quan OFDM  Ảnh hưởng PAPR cao hệ thống OFDM phương pháp làm giảm PAPR  Giảm PAPR phương pháp ACE  Kết mô hai thuật toán POCS AGP  Kết luận hướng phát triển  GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ OFDM Định nghĩa nguyên lý hệ thống OFDM: Định nghĩa:  Kỹ thuật OFDM kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao kết hợp mã hóa ghép kênh  OFDM khác với FDM nhiều điểm Dãy thông tiết kiệm Hình 2.1: Kỹ thuật đa sóng mang chồng xung không chồng xung Hình 2.2: Phổ OFDM FDM Nguyên lý hệ thống OFDM:    Nguyên lý OFDM chia luồng liệu tốc độ cao thành luồng liệu tốc độ thấp phát đồng thời số sóng mang trực giao Sự chồng chập sóng mang nguyên nhân làm tăng hiệu sử dụng phổ OFDM Nhờ thực biến đổi chuỗi liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên Do đó, phân tán theo thời gian gây trải rộng trễ truyền dẫn đa đường (multipath) giảm xuống Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống OFDM Dữ liệu nhị phân Dữ liệu Sắp xếp Sắp xếp lại S/P P/S Chèn pilot Ước lượng kênh x(n) Chèn dải bảo vệ IDFT y(n) Y(k) DFT Loại bỏ dải bảo vệ xf(n) h(n) P/S Kênh yf(n) AWGN S/P + w(n) Hình 2.4: Phổ sóng mang OFDM Các bước thực hiện:   Bước 1: Với ký hiệu liệu X, áp dụng IFFT để có x Bước 2: Tìm x với với đỉnh có biên độ lớn giá trị cho A xén để có  x [ n ] , x [ n ] ≤ A x [ n] =   A, x [ n ] > A    Bước 3: Áp dụng FFT từ x để có X Bước 4: Khôi phục tất điểm bên để có giá trị ban đầu chúng, chiếu điểm bên vào vùng biên độ tăng Bước 5: Quay trở lại bước điểm bị cắt PAPR giảm thiểu tối đa Thuật toán AGP: Vì phương pháp POCS cho kết nhanh có nhiều tính toán  AGP thuật toán giới thiệu phương pháp nhanh hội tụ cho ACE Các bước thực hiện:  Bước 1: Bắt đầu với ký hiệu liệu X dạng phức Áp dụng IFFT để có x0 Đặt i=0  Bước 2: Lấy đoạn x i n ≥ A biên độ [ ] mẫu  Bước 3: Tín toán phần tín hiệu cắt (khác mẫu bị cắt)  cxén [ n ] = x [ n ] − x [ n ] i    Bước 4: Áp dụng FFT cho cxén để có C xén Bước 5: Giữ thành phần có C xén mà theo hướng chấp nhận cho chòm định thiết lập tất hướng lại Áp dụng FFT để có c Bước 6: Cho µ chạy từ tới 10 với bước 0.1 µ , tính toán: Và chọn  x i +1 x i +1 = x + µc i PAPR tối thiểu Bước 7: Nếu PAPR chấp nhận tính lặp lặp lại tối đa không đạt tăng i = i +và quay trở bước 2, ngừng giảm PAPR KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HAI THUẬT TOÁN POCS VÀ AGP Ký hiệu OFDM gốc miền thời gian: Hình 5.1: Mẫu OFDM với PAPR cao PHƯƠNG PHÁP POCS: Hình 5.2: Sơ đồ chòm (Constellation) trước sau xếp So Constellation moi 1.5 Quadrature 0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 -2 -1 In-Phase Hình 5.3: Sơ đồ chòm sau 10 lần lặp lặp lại Ky hieu OFDM goc mien thoi gian 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 200 250 300 250 300 Ky hieu OFDM voi PAPR thap 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 200 Hình 5.4: Mẫu tín hiệu OFDM trước sau xử lý Complementary Cumulative Distribution Function 0.9 0.8 0.7 CCDF 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 12 14 16 18 PAPR 20 22 24 26 28 Hình 5.5: Kết phương pháp ACE-POCS sau 10 lần lặp lại tín hiệu 4-QAM OFDM PHƯƠNG PHÁP ACE: 3 2 1 Quadrature Quadrature Scatter plot 0 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -2 -1 In-Phase (a) Scatter plot -3 -3 -2 -1 In-Phase (b) Hình 5.9: Các điểm chòm sau lần lặp lại (a), sau lần lặp lại (b) Scatter plot Quadrature -1 -2 -3 -3 -2 -1 In-Phase Hình 5.10: Các điểm chòm sau lần lặp lại Bieu tuong OFDM goc mien thoi gian 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 200 250 300 50 100 150 200 250 300 0.2 0.15 0.1 0.05 Hình 5.12: Tín hiệu OFDM trước sau xử lý Complementary Cumulative Distribution Function 0.9 0.8 0.7 CCDF 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 12 14 16 18 PAPR 20 22 24 26 28 Hình 5.12: Kết phương pháp ACE-AGP lần lặp lại cho tín hiệu 4-QAM OFDM HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI:     Ngiên cứu, tìm hiểu số hệ thống OFDM nâng cao VOFDM (Vecto OFDM), COFDM (Coded OFDM), WOFDM (Wideband OFDM)… Kết hợp OFDM với công nghệ khác FDMA, TDMA, CDMA để tạo thành kỹ thuật đa truy cập thông tin di động Ứng dụng OFDM DVB-T, WLAN, OFDMA… Ứng dụng OFDM công nghệ WiMAX HẾT XIN CHÂN TRỌNG CÁM ƠN! ... nghiêm trọng hệ thống OFDM - Vấn đề đồng hệ thống OFDM phức tạp hệ thống dơn sóng mang Nó nhiệm vụ thiết yếu cần phải đạt thu OFDM Ứng dụng: - Ứng dụng lĩnh vực thông tin quân - Trong truyền dẫn thông... thông tin băng rộng, sau OFDM ứng dụng rộng rãi phát số truyền hình số - Những năm gần OFDM sử dụng chuẩn truyền dẫn mạng vô tuyến 802.11 802.16 IEEE tiếp tục nghiên cứu ứng dụng chuẩn động 4G NHỮNG... 2.13: OFDM có khoảng bảo vệ khoảng bảo vệ Các đặc tính hệ thống OFDM: Ưu điểm: - Hệ thống OFDM tăng hiệu suất sử dụng - Loại trừ nhiễu ISI ICI, chịu đựng tốt với loại nhiễu - Hệ thống OFDM khôi