KĨ THUẬT PHÂN tập PHÁT CHO lớp vật lý ĐƯỜNG XUỐNG TRONG LTE (có code bên dưới)

KĨ THUẬT PHÂN tập PHÁT CHO lớp vật lý ĐƯỜNG XUỐNG TRONG LTE (có code bên dưới) KĨ THUẬT PHÂN tập PHÁT CHO lớp vật lý ĐƯỜNG XUỐNG TRONG LTE (có code bên dưới) KĨ THUẬT PHÂN tập PHÁT CHO lớp vật lý ĐƯỜNG XUỐNG TRONG LTE (có code bên dưới) KĨ THUẬT PHÂN tập PHÁT CHO lớp vật lý ĐƯỜNG XUỐNG TRONG LTE (có code bên dưới) KĨ THUẬT PHÂN tập PHÁT CHO lớp vật lý ĐƯỜNG XUỐNG TRONG LTE (có code bên dưới)

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT PHÂN TẬP PHÁT CHO LỚP VẬT LÝ ĐƯỜNG XUỐNG TRONG LTE Đồ Án Trang 1/34 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LTE 1.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LTE 1.2 ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ LTE .6 CHƯƠNG KĨ THUẬT OFDM 2.1 GIỚI THIỆU VỀ KĨ THUẬT OFDM 2.2 SƠ ĐỒ KHỐI OFDM 10 2.3 CÁC ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRÊN THẾ GIỚI 11 2.4 ỨNG DỤNG HIỆN TẠI CỦA KỸ THUẬT OFDM Ở VIỆT NAM 12 CHƯƠNG LỚP VẬT LÝ ĐƯỜNG XUỐNG 13 3.1 CẤU TRÚC LỚP VẬT LÝ 13 3.2 CÁC THAM SỐ ĐIỀU CHẾ 15 3.3 KÊNH VẬT LÝ 16 3.3.1 PDSCH - Kênh chia sẻ vật lý đường xuống .16 3.3.2 PDCCH - Kênh điều khiển đường dẫn vật lý 17 3.3.3 CCPCH - Kênh điều khiển chung 18 CHƯƠNG KĨ THUẬT PHÂN TẬP PHÁT 19 Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 2/34 4.1 GIỚI THIỆU 19 4.1.1 Phân tập thời gian 20 4.1.2 Phân tập tần số 20 4.1.3 Phân tập không gian .20 4.1.4 Phân tập phát 20 CHƯƠNG MÔ PHỎNG 21 5.1 CÔNG CỤ MÔ PHỎNG 21 5.2 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU OFDM 22 5.2.1 Chuyển đổi dòng bit nối tiếp thành dòng bit song song 22 5.2.2 Điều chế sóng mang phụ 23 5.2.3 Nhân với hàm phức 24 5.2.4 Tạo khoảng bảo vê 25 5.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .26 5.3.1 Phân tập tần số 26 5.3.2 Phân tập thời gian 27 Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 3/34 DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 2-2: SƠ ĐỒ KHỐI OFDM……………………………………………….….… 10 HÌNH 2-3:CÁC ỨNG DỤNG OFDM ………………………… …… ………… … 12 HÌNH 3-1-1: PHÂN BỐ KÊNH DỮ LIỆU CHO NGƯỜI DÙNG……………… … 13 HÌNH 3-2: THỜI LƯỢNG CP……………… …………….……………….……….….14 HÌNH 3-1-2: TỶ LỆ MÃ HĨA CHO MỖI PDCCH………… ……… ………….… 17 HÌNH 5-1: BỘ ĐIỀU CHẾ OFDM…………………………………………………… 21 HÌNH 5-2-2: ĐIỀU CHẾ SĨNG MANG…………………… …….……… ………….23 HÌNH 5-2-3: CHUYỂN ĐỔI DỊNG BIT THÀNH TÍN HIỆU PHỨC…….………….24 HÌNH 5-2-4: SƠ ĐỒ CHUỖI BẢO VỆ………………………………………………….25 Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 4/34 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CP Cyclic Prefix DL-SCH Downlink Shared Channel E-UTRA Evolved Universal Terrestrial Radio Access EPC Evolved Packet Core eNodeB E-UTRAN Node B FDD Frequency Division Duplex FSTD Frequency Switched Transmit Diversity FFT Inverse Fast Fourier Transform HSPA High Speed Packet Access HSDPA High Speed Downlink Packet Access LTE Long Term Evolution MAC Medium Access Control OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 5/34 QAM Quadrature Amplitude Modulation QoS Quality of Service QPSK Quadrature Phase Shift Keying PDCCH Physical Downlink Control Channel PDCCH Common Control Physical Chanel DCI Display Control Interface FEC Forward error correction IDFT Inverse Discrete Fourier Transform ISI Institute for Scientific Information ICI Interchannel Interference DFT Discrete Fourier Transform FDD Frequency Division Duplex TDD Test Driven Development DRM Digital Radio Mondiale ADSL Asymmetric Digital Subscriber line Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 6/34 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LTE 1.1 Giới thiệu công nghệ LTE LTE viết tắt của từ Long-Term Evolution (Tiến hóa dài hạn) hệ thống mạng di động thứ chuẩn UMTS 3GPP phát triển Một tiêu chuẩn truyền thông không day với tốc độ liệu cao chưa đạt đến với tốc độ 4G LTE sử dụng kĩ thuật MIMO (Multiple Input Multiple Output) nhằm tăng tốc độ liệu Sử dụng kỹ thuật phân tập khơng gian , thời gian , mã hóa để nâng cao chất lượng tín hiệu 1.2 Đặc điểm công nghệ LTE Tiêu chuẩn LTE hướng đến việc 3G UMTS để trở thành cơng nghệ di động 4G Hoạt động băng tần : 700Mhz - 2,6 Ghz Tốc độ liệu :100Mbps Tính di động : tốc độ di chuyển tối ưu 0-15km/h hoạt động tốt vớ tốc độ di chuyển 120 km/h E-UTRA giao diện vô tuyến LTE, E-UTRA xử lý kết nối vô tuyến user lõi gói phát triển có thành phần, trạm sở phát triển gọi eNodeB Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 7/34 Hỗ trợ hoạt động với tiêu chuẩn cũ ( GSM ,CDMA 2000 ….) Người dùng bắt đầu gọi truyền liệu khu vực sử dụng chuẩn LTE, Hỗ trợ hai hệ thống dùng FDD TDD FDD bán song công với công nghệ truy nhập vô tuyến Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 8/34 Đồ Án Trang 9/34 CHƯƠNG KĨ THUẬT 2.1 Giới thiệu kĩ thuật OFDM OFDM Trong năm gần đây, Phương thức ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) không ngừng nghiên cứu mở rộng phạm vi ứng dụng ưu điểm tiết kiệm băng tần khả chống lại Fading chọn lọc theo tần số xuyên nhiễu băng hẹp Đã có chứng minh phép điều chế OFDM thực phép biến đổI IDFT phép giải điều chế phép biến đổi DFT Phát minh vớI phát triển kỹ thuật số làm cho kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng rộng rãi Thay sử dụng IDFT người ta sử dụng phép biến đổi nhanh IFFT cho điều chế OFDM, sử dụng FFT cho giải điều chế OFDM OFDM chia dòng liệu tốc độ cao thành dòng liệu tốc độ thấp phát đồng thời số sóng mang, ta thấy số điều kiện cụ thể, tăng dung lượng đáng kể cho hệ thống OFDM cách làm thích nghi tốc độ liệu sóng mang tuỳ theo tỷ số tín tạp SNR sóng mang Mặc dù OFDM, ghép kênh phân chia tần số trực giao phức tạp nhiều so với định dạng tín hiệu trước đó, cung cấp số lợi khác truyền liệu, đặc biệt cần tốc độ liệu cao với băng thông tương đối rộng Đồ Án Trang 29/34 Hình 5-2-2: Điều chế sóng mang QPSK 5.2.3 Nhân với hàm phức Theo công thức Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 30/34 Các tín hiệu sau mã hóa nhân với hàm mũ để dịch băng tần tín hiệu từ băng tần gốc băng tần xác định Phép biến đỏi OFDM phương trình trùng với phép biến đổi IDFT ta sử dụng phép biến đổi IDFT để tạo tín hiệu OFDM Phép biến đổi IDFT chuyển tín hiệu từ miền tần số miền thời gian Hình 5-2-3: Chuyển đổi dòng bit thành tín hiệu phức 5.2.4 Tạo khoảng bảo vê Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 31/34 Để tránh nhiễu từ Symbol phía trước, rời ký tự cách khoảng lớn trễ trai rộng.Một vùng trống thêm vào ký tự Cách làm phương thức chèn chuỗi bảo vệ vào tín hiệu OFDM Chuỗi bảo vệ kênh (Guard band) chuỗi tín hiệu có độ dài TG phía sau chép lên phía trước mẫu tín hiệu xác định Tốc độ ký tự tín hiệu OFDM thấp nhiều so với việc điều chế đơn sóng mang Thí dụ điều chế đơn sóng mang BPSK, tốc độ ký tự tương ứng với tốc độ bit truyền Tuy nhiên kỹ thuật OFDM, luồng liệu ngõ vào chia thành N luồng liệu song song để phát đi, kết tốc độ ký tự OFDM giảm N lần so với tốc đọ điều chế đơn sóng mang, giảm nhiễu ISI gây phân tập đa đường Hiệu ứng ISI tín hiệu OFDM loại bỏ hoàn toàn cách cộng thêm khoảng bảo vệ trước mỗI ký tự Khoảng bảo vệ chọn cho lớn giá trị trế cực đại đường truyền Tuy nhiên ta sử dụng khoảng trống cho khoảng bảo vệ gây nhiễu liên sóng mang ICI(Interchannel Interference), sóng mang nhận máy thu khơng trực giao Để loại bỏ nhiễu ICI ký tự OFDM phải mở rộng chu kỳ khoảng bảo vệ để đảm bảo thành Hình : 5-2-4 Sơ đồ chuỗi bảo vệ 5.3 Kết mô 5.3.1 Phân tập tần số Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 32/34 5.3.2 Phân tập thời gian Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 33/34 Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 34/34 Nhận xét: Ưu điểm sử dụng OFDM  Loại bỏ hoàn toàn nhiễu ISI  Phù hợp với truyền dẫn băng thông rộng ảnh hưởng fading theo tần số giảm nhiều Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE SVTH: NGUYỄN NHẬT MNH Đồ Án Trang 35/34  Độ phức tạp cân kênh kênh lọc nhiễu cho hệ thống giảm Nhược điểm Sử dụng chuỗi bảo vệ tránh phân tập đa đường lại giảm bớt phần hiệu suất đường truyền  Hệ thống nhạy cảm với hiệu ứng Doppler dịch tần (frequency offset) dịch thời gian ( time offset)  Cần khốI IDFT DFT  Khó khăn đòng  Đường bao tín hiệu khơng phẳng gây méo phi tuyến khuyếch đại công suất phía phat thu Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 36/34 5.4 Kết luận phát triển Các kĩ thuật phát triển thời gian qua từ truy nhập vô tuyến đến phát triển mạng lưới thay đổi nhằm tối ưu công nghệ, tốc độ đường truyền LTE Kĩ thuật phân tập phát nhằm mục đích cải thiện tỉ lệ lỗi bit, hiệu suất đường truyền Đồng thời để tối ưu hiệu suất truyền ta sử dụng kĩ thuật phân tập phía thu ghép kênh khơng gian Công nghệ LTE chứng tỏ tiềm mạnh mẽ so với cơng nghệ đối thủ mà điển hình WiMAX Cho dù đời muộn so với WiMAX (đã triển khai thị trường), cơng nghệ LTE có tính cạnh tranh cao tương lai, ngồi ưu điểm sẵn có, LTE nhận nhiều ủng hộ “đại gia” ngành công nghệ viễn thông Nokia-Siemens Networks, Alcatel- Lucent, TMobile, Vodafone, tập đoàn lớn khác gia nhập China Mobile, Huawei, LG Electronics, NTT DoCoMo Samsung Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 37/34 TÀI LIỆU THAM KHẢO Wikipedia http://www.netmanias.com/en/post/techdocs/5904/lte-network-architecture/ltenetwork-architecture-basic http://kienthucnganhvienthong.blogspot.com/2015/06/kien-truc-mang-lte.html https://vntelecom.org/diendan/forumdisplay.php?f=58 http://www.rfwireless-world.com Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 38/34 PHỤ LỤC Code mô clc%xoa man hinh Dlen=1024; % Tat ca du lieu symbol duoc truyen Flen=64; % 64 du lieu symbol tren khung duoc bien doi IFFT IFFTlen=2*Flen; % chieu dai 128 symbol cho IFFT F=Dlen/Flen; % so luong frame G=16; % chieu dai chuoi bao ve x1=zeros(Dlen/2,1);%tao chuoi symbol sau duoc ma hoa qpsk y=zeros(IFFTlen,1); y1=zeros(IFFTlen,1); z=zeros(F*IFFTlen,1);%chuoi symbol sau duoc chuyen doi song song noi tiep ofdm_sg=zeros(F*IFFTlen+G,1);%chuoi symbol sau duoc ghep chuoi bao ve % tao nguon tin hieu Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 39/34 x=randint(Dlen,1,2);%tao chuoi tin hieu va bat ki % chuyen sang mien phuc x1=qpsk_dc(x);%ham chuyen doi qpsk for i=1:F % chuyen doi noi tiep song song for j=1:Flen/2 y(j+IFFTlen/2-Flen/4)=x1((i-1)*Flen/2+j); end % dua ve cac song truc giao y1=ifft(y,length(y));%bien doi ifft % chuyen doi song song noi tiep for j=1:IFFTlen z((i-1)*IFFTlen+j)=y1(j); end end %chen chuoi bao ve for i=1:G ofdm_sg(i)=z(F*IFFTlen-G+i); end for i=1:F*IFFTlen ofdm_sg(G+i)=z(i); end % Do thi mien thoi gian Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 40/34 figure(1); subplot(2,1,1); stem(real(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan thuc'); subplot(2,1,2); stem(imag(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan ao'); figure(2); f = linspace(-Flen,Flen,length(z)); plot(f,abs(z));%bieu dien gia tri tuyet doi cua tin hieu sau dieu che ofdm theo mien thoi gian title('gia tri tuyet doi cua tin hieu mien thoi gian'); y2 = fft(z);%chuyen tin hieu sang mien tan so xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so tuyet doi cua tin hieu'); % neu Y2 la be hon 0.01 thi Y2=0.001 for j=1:F*IFFTlen; if abs(y2(j)) < 0.01 y2(j)=0.01; end end y2 = 10*log10(abs(y2));%chuyen y2 sang dB %chen chuoi bao ve Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 41/34 for i=1:G ofdm_sg(i)=z(F*IFFTlen-G+i); end for i=1:F*IFFTlen ofdm_sg(G+i)=z(i); end % Do thi mien thoi gian figure(1); subplot(2,1,1); stem(real(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan thuc'); subplot(2,1,2); stem(imag(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan ao'); figure(2); f = linspace(-Flen,Flen,length(z)); plot(f,abs(z));%bieu dien gia tri tuyet doi cua tin hieu sau dieu che ofdm theo mien thoi gian title('gia tri tuyet doi cua tin hieu mien thoi gian'); y2 = fft(z);%chuyen tin hieu sang mien tan so xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so tuyet doi cua tin hieu'); % neu Y2 la be hon 0.01 thi Y2=0.001 Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 42/34 for j=1:F*IFFTlen; if abs(y2(j)) < 0.01 y2(j)=0.01; end end y2 = 10*log10(abs(y2));%chuyen y2 sang dB %chen chuoi bao ve for i=1:G ofdm_sg(i)=z(F*IFFTlen-G+i); end for i=1:F*IFFTlen ofdm_sg(G+i)=z(i); end % Do thi mien thoi gian figure(1); subplot(2,1,1); stem(real(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan thuc'); subplot(2,1,2); stem(imag(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan ao'); Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 43/34 figure(2); f = linspace(-Flen,Flen,length(z)); plot(f,abs(z));%bieu dien gia tri tuyet doi cua tin hieu sau dieu che ofdm theo mien thoi gian title('gia tri tuyet doi cua tin hieu mien thoi gian'); y2 = fft(z);%chuyen tin hieu san% Do thi mien tan so figure(3); f = linspace(-Flen,Flen,length(y2)); plot(f,y2); axis([-IFFTlen/2 IFFTlen/2 -20 20]); xlabel('truc tan so');ylabel('chi so tuyet doi cua tin hieu theo dB'); title('pho cua tin hieu mien tan so') xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so tuyet doi cua tin hieu'); % neu Y2 la be hon 0.01 thi Y2=0.001 for j=1:F*IFFTlen; if abs(y2(j)) < 0.01 y2(j)=0.01; end end y2 = 10*log10(abs(y2));%chuyen y2 sang dB Kĩ thuật phân tập phát MNH cho lớp vật lý đường xuống LTE ... VDC, VNPT Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE SVTH: NGUYỄN NHẬT MNH Đồ Án Trang 16/34 CHƯƠNG LỚP VẬT LÝ ĐƯỜNG XUỐNG 3.1 Cấu trúc lớp vật lý Lớp vật lý chịu trách nhiệm cho việc... lượng CP Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 20/34 3.3 Kênh vật lý Có ba loại kênh vật lý khác định nghĩa cho đường xuống LTE Một chức chung tất kênh vật lý truyền... biến Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường xuống LTE Đồ Án Trang 29/34 Hình 5-2-2: Điều chế sóng mang QPSK 5.2.3 Nhân với hàm phức Theo công thức Kĩ thuật phân tập phát cho lớp vật lý đường