DSpace at VNU: Khảo sát ảnh hưởng của dịch tần đến hệ thống hợp kênh phân tần số trực giao đa dải (MB-OFDM)

Khảo sát ảnh hưởng của dịch tần đến ̣ thố ng hơ ̣p kênh phân tầ n số trực giao đa dải (MBOFDM) Lưu Văn Hoan Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Kỹ thuật điện tử ; Mã số: 60 52 70 Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Hiế u Năm bảo vệ: 2011 Abstract: Trình bày về hệ thống MB -OFDM theo chuẩ n ECMA -368: dải tần hoạt đô ̣ng, kiế n trúc bô ̣ phát và bô ̣ thu , mô hiǹ h tiń hiê ̣u Sau đó thực hiê ̣n phân tić h hiê ̣u suấ t của ̣ thố ng MB -OFDM ba trường hơ ̣p : ( 1) không có CFO , (2) có CFO không bù , và (3) có CFO và bù lại các mô hình kênh khác dựa mô phỏng với Matlab thuâ ̣t toán ước lươ ̣ng “thô” CFO miề n thời gian (timedomain coarse frequency offset estimation – TCFE) sử du ̣ng phương pháp tương quan giữa các ký hiê ̣u dành cho đồ ng bô ̣ packet preamble của mỗi packet Ước lượng “thô” miề n thời gian có thể làm giảm ICI gây bởi CFO và giúp ước lươ ̣ng “tinh” chiń h xác miề n tầ n số Thuâ ̣t toán ước lươ ̣n g CFO cho ̣ thố ng MB OFDM luâ ̣n văn đươ ̣c mở rô ̣ng từ thuâ ̣t toán ước lươ ̣ng cho ̣ thố ng OFDM thông thường, đó đô ̣ lê ̣ch pha giữa mỗi sóng mang (do CFO gây ra) của ký hiê ̣u huấ n luyê ̣n giố ng liên tiế p cùng m ột dải được trích và lấy trung bình để cho lệch pha tổng của một ký hiệu Sau đó la ̣i lấ y trung biǹ h các đô ̣ lê ̣ch pha này qua các ký hiệu huấn luyện khác cùng dải để được độ lệch pha cuối cùng Từ đô ̣ lê ̣ch pha này , ta có thể tim ̀ đươ ̣c CFO và bù la ̣i để cải thiê ̣n hiê ̣u suấ t ̣ thố ng Viê ̣c so sánh BER của ̣ thố ng chưa có CFO , có CFO chưa bù la ̣i và có CFO và bù la ̣i các mô hiǹ h kênh UWB khác : UWB CM Line-of-sight (LOS) – m (CM1), UWB CM Non -line-of-sight (NLOS) – m (CM2), UWB CM NLOS – 10 m (CM3) và UWB CM NLOS 10 m (CM4) để thấy rõ được hiệu suấ t của thuâ ̣t toán ước lươ ̣ng Keywords: Băng siêu rộng; Kỹ thuật truyền thông; Dịch tần Content Luâ ̣n văn thực hiê ̣n ước lươ ̣ng dich ̣ tầ n sóng mang (CFO) ̣ thố ng băng siêu rô ̣ng (UWB) sử du ̣ng kỹ thuật hơ ̣p kênh phân tầ n số trực giao đa dải (MB-OFDM) với các mô hiǹ h kênh ồ n Gauss trắ ng cô ̣ng (AWGN) và kênh pha-đinh chọn lọc tầ n số theo chuẩ n IEEE 802.15.3a Trước hế t , luâ ̣n v ăn mô tả ̣ thố ng MB -OFDM theo chuẩ n ECMA -368 với các chủ đề: dải tần hoạt động, kiế n trúc bô ̣ phát và bô ̣ thu , mô hiǹ h tiń hiê ̣u , kênh UWB Sau đó, luâ ̣n văn thực hiê ̣n phân tić h hiê ̣u suấ t của ̣ thố ng MB -OFDM trường hơ p̣ : (1) không có CFO, (2) có CFO không bù , và (3) có CFO và bù lại các mô hình kênh khác dựa mô phỏng với Matlab Kế t quả mô phỏng đươ ̣c so sánh với kế t quả lý thuyế t Các ảnh hưởng của CFO được phân tích sâ u hơn, xem xét đế n phầ n nguyên và phần thập phân của nó Phầ n chính của luâ ̣n văn là t huâ ̣t toán ước lươ ̣ng “thô” CFO miề n thời gian (timedomain coarse frequency offset estimation – TCFE) sử du ̣ng phương pháp tương quan giữa các ký hiệu dành cho đồ ng bô ̣ gói phầ n mào đầ u (preamble) của mỗi gói Ước lượng “thô” miề n thời gian có thể làm giảm ICI gây bởi CFO và giúp ước lươ ̣ng “tinh” chính xác miền tần số Thuâ ̣t toán ước lươṇ g CFO cho ̣ thố ng MB-OFDM luâ ̣n văn đươ ̣c mở rô ̣ng từ thuâ ̣t toán ước lượng cho ̣ thố ng OFDM thông thường , đó đô ̣ lê ̣ch pha giữa mỗi sóng mang (do CFO gây ra) của ký hiệu huấn luyện giống liên tiếp cùng mô ̣t dải đươ ̣c trích và lấy trung bình để cho lệch pha tổ ng mô ̣t ký hiê ̣u Sau đó , giá trị này được lấ y trung bình qua các ký hiê ̣u huấ n luyê ̣n khác cùng dải để đươ ̣c đô ̣ lê ̣ch pha cuố i cùng Từ đô ̣ lê ̣ch pha này, ta có thể tim ̀ đươ ̣c CFO và bù la ̣i để cải thiê ̣n hiê ̣u suấ t ̣ thố ng Viê ̣c so sánh BER của ̣ thố ng chưa có CFO , có CFO chưa bù lại và có CFO và bù lại các mô hình kênh UWB khác : UWB CM Line-of- sight (LOS) – m (CM1), UWB CM Non-line-of-sight (NLOS) – m (CM2), UWB CM NLOS – 10 m (CM3) và UWB CM NLOS 10 m (CM4) đươ ̣c thực hiê ̣n để thấy rõ được hiê ̣u suấ t của thuâ ̣t toán ước lươ ̣ng References [1] W Pam Siriwongpairat, K J Ray Liu, Ultra-Wideband Communications Systems Multiband OFDM Approach, John Wiley & Sons, Inc, 2008 [2] Paul H Moose, A Technique for Orthogonal Frequency Division Multiplexing Frequency Offset Correction, IEEE Transactions on Communications, Vol 42, No 10, October 1994, trang 2908 – 2914 [3] Timothy M Schmidl, Donald C Cox, Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM, IEEE Transactions on Communications, Vol 45, No 12, December 1997, trang 1613 – 1621 [4] Chin Wee Yak, Zhongding Lei, Tjeng Thiang Tjhung, Maximum likelihood frequency offset estimation and Cramer Rao bound for ultra-wideband (UWB) multiband OFDM systems, IEEE Vehicular Technology Conference, VTC 2006 Spring, 7-10 May 2006, trang 1929 – 1934 [5] B D Sahu, Debarati Sen, R V Raja Kumar and Saswat Chakrabarti, A Frequency Offset Estimation Scheme for OFDM Based UWB Systems, 2006 IEEE Region 10 Technical Conference (IEEE TECON), 14-17 Nov 2006, HongKong, trang - [6] Yinghui Li, Trent Jacobs, and Hlaing Minn, Frequency offset estimation for MBOFDM-based UWB systems, IEEE International Conference on Communications, 2006, (IEEE ICC '06), vol 10, Istanbul, June 2006, trang 4729 - 4734 [7] Debarati Sen, Saswat Chakrabarti, R V Raja Kumar, A New Frequency Offset Estimation Scheme For Ultra-Wideband MB-OFDM Systems, IEEE ICACT-2008, Phoenix Park, Korea, Feb 17-20, 2008, vol 3, trang 1929 - 1934 [8] Molisch A.F.; Foerster J.R.; Pendergrass M., Channel Models for Ultrawideband Personal Area Networks, IEEE Wireless Communications, Vol 10, December 2003, trang 14 – 21 [9] Jian Zhang, Ying Chen, Single Local-Oscillator Solution for Multiband OFDM Systems, IEEE International Conference on Communications, 2007 (ICC '07), Glasgow, 24-28 June 2007, trang 4116 – 4121 [10] ECMA International, Standard ECMA-368 - High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard, 3rd Edition - December 2008 [11] Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House, 2000 [12] Yong Soo Cho, et al, MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB, John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, 2010 [13] M Morelli, U Mengali, An improved frequency offset estimator for OFDM applications, IEEE Mini-Conference on Communication Theory, Vancouver, BC, 6-10 June 1999, trang 106 - 109 [14] Meng-Han Hsieh, Che-Ho Wei, A Low-Complexity Frame Synchronization and Frequency Offset Compensation Scheme for OFDM Systems over Fading Channels, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Volume 48, Sep 1999, trang 1596 – 1609 [15] Ferdinand Classen, Heinrich Meyr, Frequency Synchronization Algorithms for OFDM Systems suitable for Communication over Frequency Selective Fading Channels, IEEE Vehicular Technology Conference (IEEE VTC), Stockholm, Sweden, 8-10 Jun 1994, vol.3, trang 1655 – 1659 [16] Y Li, H Minn, M.Z Win, Frequency Offset Estimation for MB-OFDM-Based UWB Systems in Time-Variant Channels, Wireless Communications and Networking Conference, 2007 (IEEE WCNC 2007), Kowloon, Hong Kong, 11 – 15 March 2007, trang 1019 - 1024 [17] Debarati Sen, Saswat Chakrabarti, R V Raja Kumar, An efficient frequency offset estimation scheme for multiband OFDM ultra-wideband systems, IEEE VTC 2008Spring, Singapore, 11 – 14 May 2008, trang 973 – 977 [18] Hyun-Seok Ryu, Jun-Seok Lee and Chung G Kang, BER Analysis of DualCarrier Modulation (DCM) over Rayleigh Fading Channel, 2010 International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), October 18 – 20, 2010 Moscow, Russia, trang 717 – 721 [19] David Tse, Pramod Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge University Press, 2005 [20] Ki-Hong Park, Hyung-Ki Sung, and Young-Chai Ko, BER Analysis of Dual Carrier Modulation Based on ML Decoding, IEEE Asia-Pacific Conference on Communications 2006 (IEEE APCC2006), Aug 31 - Sept.1, 2006, Busan, Korea, trang – [21] Sylvain Traverso, et al, Improved Equalization for UWB Multiband OFDM, 2006 International Conference on Information & Communication Technologies: from Theory to Applications (IEEE ICTTA’06), 24-28 April 2006, Damascus, Syria, trang 2634 – 2638 [22] Intel White Paper, Wireless USB - The First High-speed Personal Wireless Interconnect, On February 17, 2004, at the Intel Developer Forum [Online] Available: http://www.usb.org/wusb/docs/wirelessUSB.pdf ... với kế t quả lý thuyế t Các ảnh hưởng của CFO được phân tích sâ u hơn, xem xét đế n phầ n nguyên và phần thập phân của nó Phầ n chính của luâ ̣n văn là t huâ ̣t toán ước... offset estimation for MBOFDM-based UWB systems, IEEE International Conference on Communications, 2006, (IEEE ICC '06), vol 10, Istanbul, June 2006, trang 4729 - 4734 [7] Debarati Sen, Saswat Chakrabarti,... Communications with MATLAB, John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, 2010 [13] M Morelli, U Mengali, An improved frequency offset estimator for OFDM applications, IEEE Mini-Conference on Communication