Lưới tài nguyên mạng 4G

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 CÁC DỊCH VỤ HỆ THÔNG DI ĐỘNG 4G CUNG CẤP CHƯƠNG 2: TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG 4G 15 2.1 MIMO 15 2.1.1.Giới thiệu .15 2.1.2.Cấu hình đa anten .15 2.1.3.Mơ hình MIMO tổng qt 16 2.1.4.Đa anten thu .17 2.1.5.Đa anten phát .17 2.1.6.Ứng dụng MIMO LTE 17 2.1.7.Kết luận .18 2.2.OFDM 19 2.2.1.Sơ lược OFDM 19 2.2.2.Các khái niệm liên quan đến OFDM 20 2.2.3 Biểu diễn tốn học tín hiệu OFDM .21 2.2.4 Khoảng thời gian bảo vệ mở rộng chu kỳ .21 2.2.5 Điều chế OFDM 23 2.2.6 Hệ thống OFDM băng gốc 24 2.2.7 Đánh giá kỹ thuật OFDM .25 2.2.8 Đặc tính kênh truyền kỹ thuật OFDM 26 2.2.9: Đồng OFDM 27 2.2.10.Ứng dụng OFDM .27 2.3.KỸ THUẬT UPLINK:SC-FDMA (SINGLE CARRIER FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS) 28 2.3.2: Xử lý đường lên 31 2.3.3 Đo lường hiệu suất SC-FDMA .32 2.3.4 SC-FDMA phân tập không gian 32 2.3.5 Đặc tính cơng suất đỉnh tín hiệu SC-FDMA 32 2.3.6.Kết luận .33 2.4.KỸ THUẬT DOWNLINK:OFDMA (ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS) 34 2.4.1:Đặc điểm chung 34 2.4.2.Kỹ thuật OFDMA 36 2.5.MIMO KẾT HỢP OFDM 38 2.5.1.Tổng quan 38 2.5.2.Hệ thống MIMO OFDM .40 2.5.3.Giới thiệu mơ hình hệ thống MIMO-OFDM Alamouti 40 CHƯƠNG 3: MƠ PHỎNG Q TRÌNH ĐIỀU CHẾ OFDM TRONG MẠNG 4G 45 3.1.SỬ DỤNG MATLAB 45 3.1.1.Code mô 45 3.1.2.Kết mô .47 3.2.SỬ DỤNG SIMULINK 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH 1.2.1 DỊCH VỤ THÔNG TIN Y TẾ HÌNH 1.2.2 HỆ THƠNG CUNG CẤP NỘI DUNG TIÊN TIẾN HÌNH 1.2.3 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ HÌNH 1.2.4 HỆ THƠNG ĐẶT HÀNG DI ĐỘNG 10 HÌNH 1.2.5 HỆ THỐNG QUẢN LÝ THỰC PHẨM 12 HÌNH 1.2.6 HỆ THỐNG BẢO HIỂM RỦI RO 13 HÌNH 1.2.7 HỆ THỐNG QUẢN LÝ DI ĐỘNG 14 HÌNH 2.1: MƠ HÌNH KÊNH MIMO VỚI NT ANTEN PHÁT VÀ NR ANTEN THU 16 HÌNH 2.2:SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG OFDM 20 HÌNH 2.4: GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ 20 HÌNH 2.5: TÍN HIỆU OFDM CĨ SÓNG MANG CON .21 HÌNH 2.6: PHỔ TÍN HIỆU OFDM VỚI SÓNG MANG 21 HÌNH 2.7: CHÈN KHOẢNG THỜI GIAN BẢO VỆ VÀO TÍN HIỆU .22 HÌNH 2.8: KHOẢNG THỜI GIAN BẢO VỆ GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA ISI 23 BẢNG 2.1: THÔNG SỐ CỦA ĐIỀU CHẾ QPSK 23 HÌNH 2.9:BIỂU ĐỒ KHƠNG GIAN TÍN HIỆU QPSK 24 HÌNH 2.10: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG OFDM 24 HÌNH 2.11:QUÁ TRÌNH ĐỒNG BỘ TRONG OFDM 27 HÌNH 2.12: CẤU TRÚC BỘ PHÁT VÀ THU CỦA HỆ THỐNG SC-FDMA/OFDMA 28 HÌNH 2.13:QUÁ TRÌNH TẠO RA CÁC SYMBOL SC-FDMA 29 HÌNH 2.14: BỘ LỌC RAISED-COSIN 29 HÌNH 2.15: SC-FDMA – TÁCH SÓNG VÀ CÂN BẰNG 30 HÌNH 2.16: XỬ LÝ KÊNH VẬT LÝ ĐƯỜNG LÊN CƠ BẢN 31 HÌNH 2.17: BỘ PHÁT SC-FDMA CHUNG 32 HÌNH 2.18: OFDMA – TÁCH SĨNG VÀ CÂN BẰNG 38 BẢNG 2.2: PAPR 99,9% CHO OFDMA 38 HÌNH 2.19: CÁC CHUẨN THƠNG TIN KHƠNG DÂY CỦA IEEE 39 HÌNH 2.20: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG MIMO-OFDM 40 HÌNH 2.21: SƠ ĐỒ KHỐI BỘ PHÁT OFDM 40 HÌNH 2.22: SƠ ĐỒ KHỐI BỘ THU OFDM 40 HÌNH 2.23: MÁY PHÁT MIMO–OFDM ALAMOUTI 41 HÌNH 2.24: MÁY THU MIMO-OFDM ALAMOUTI 41 DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 4G AAA AMPS 4th Generation Adaptive Array Antenna Advanced Mobile Phone Thế hệ Ăngten dãy thích nghi Dịch vụ điện thoại di động AR ARQ Service Access Router Automatic Repeat reQuest tiên tiến Bộ định tuyến truy cập Kĩ thuật yêu cầu lặp tự ATM Asynchronous Transfer động Chế độ truyền dị BS BSC BSS BTS CDMA Mode Base Station Base Station Controller Base Station Controller Base Tranceiver Station Code Division Multiple Trạm gốc Bộ điều khiển trạm gốc Hệ thống trạm gốc Trạm thu phát gốc Đa thâm nhập phân chia CRC CTP DS DS-CDMA DSP E2R Access Cyclic Redundancy Code Context Transfer Protocol Direct Sequence Direct Sequence CDMA Digital Singnal Processor End-to-End theo mã Mã vòng dư Giao thức truyền ngữ cảnh Chuỗi trực tiếp CDMA chuỗi trực tiếp Bộ xử lý tín hiệu số Khả cấu hình lại từ EIRP Reconfigurability Effective Isotropically đầu cuối đến đầu cuối Công suất phát xạ đẳng FEC FDMA Radiated Forward Error Correct Frequency Division hướng hiệu dụng Mã sửa lỗi trước Đa truy cập phân chia theo FH-OFDM MultiAccess Frequency Hopping tần số OFDM nhảy tần GPS GPRS Orthogonal Global Positioning System General Packet Radio Hệ thống định vị tồn cầu Hệ thống vơ tuyến gói HARQ System Hybrid Automatic Repeat chung ARQ (tự động yêu cầu lặp) IMT-2000 reQuest International Mobile Thơng tin di động tồn IP IPv6 Telecommunication-2000 Internet Protocol Internet Protocol Version cầu-2000 Giao thức Internet Giao thức Internet phiên bản6 ITU International Liên minh Viễn thông MIMO Telecommunication Multi Input-Multi Output Quốc tế Ăngten nhiều kênh vào- Multi Carrier CDMA nhiều kênh Đa truy cập phân chia theo Network Mobility Next Genaration Network Orthononal Frenquency mã đa sóng mang Tính di động mạng Mạng hệ sau Ghép kênh đa truy cập Division phân chia theo tần số trực Orthononal Frequency giao Ghép kênh đa truy cập Code Division Multiplexing phân chia theo mã tần số MC-CDMA NEMO NGN OFDM OFCDM trực giao CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G 1.1 Giới thiệu chung Hệ thống di động hệ thứ tư (4G) dự kiến đưa vào sử dụng,khai thác vào khoảng năm 2012.Với đột phá tốc độ dung lượng,hệ thống di động 4G cung cấp dịch vụ phục vụ sâu vào đời sống sinh hoạt thường nhật, cơng việc có tác động lớn đến lối sống trương lai gần Cụ thể khía cạnh sống trình bày Trong giáo dục, nghệ thuật, khoa học Nhờ có ưu việt hệ thống 4G,sự tiên tiến thiết bị đầu cuối, học sinh, sinh viên, nhà nghiên cứu khoa học trao đổi thơng tin hình ảnh, thoại, thông tin cần thiết cho việc học tập, nghiên cứu mà khơng có rào cản khoảng cách ngôn ngữ Thiết bị đầu cuối di động hệ thống di động hệ 4G (điện thọai cầm tay, đồng hộ đeo tay …) co tích hợp camera, có chức thơng dịch ngơn ngữ tự động giúp họ trao đổi thông tin trực tiếp, học sinh, sinh viên nhận dẫn từ giáo viên từ xa … Giải trí Hệ thống di động 4G sử dụng cho hệ thống tải nội dung, trò chơi âm nhạc/video Những trò chơi hình ảnh động truy cập nơi hệ thống Những nội dung phong phú đa dạng nhạc phim hệ thống tài nơi đâu, vào thời gian Truyền thơng hình ảnh Hệ thống di động 4G ứng dụng việc trao đổi thông tin điểm cách xa Một đoạn phim kiện thể thao gửi bở máy quay gắn máy thu phát cầm tay gửi tức thời cho thành viên gia đình nước ngòai xa Thương mại di động Hệ thống di động 4G ứng dụng trao đổi thỏa thuận mua bán hàng hóa Bằng cách đơn giản thiết bị di động cầm tay theo quảng cáo tạp chí, người sử dụng thu thơng tin liên quan sản phẩm, từ đặt hàng tốn tài khoản thơng qua thiết bị di động.Dữ liệu tải từ thiết bị di động sử dụng thẻ tốn, thẻ vào, thẻ thành viên … thay cho loại thẻ cá nhân: thẻ ngân hàng (ATM, Visa Card …), thẻ vào công ty, hộ chiếu v.v Các dịch vụ di động sử dụng nhiều trường hợp sống, ví dụ tải chương trình tivi máy chủ đặt gia đình lên thiết bị di động xem chúng ngòai, sử dụng thiết bị cầm tay di động để điều khiển Robot từ xa Y tế chăm sóc sức khỏe Cơng nghệ di động hệ thứ tư sử dụng y tế chăm sóc sức khỏe Những liệu sức khỏe tự động gửi đến bệnh viện theo thời gian thực từ thiết bị mang theo người bệnh nhân, nhờ bác sĩ thực hienẹ việc kiểm tra sức khỏe xử lý tức tình trạng khẩn cấp Điều trị tình trạng khẩn cấp Phương tiện truyền thông di động sử dụng cho cấp cứu khẩn cấp sau tai nạn giao thơng xảy Vị trí vụ tai nạn thông báo tự đông cách sử dụng thơng tin định vị, bác sĩ trung tâm y tế đưa dẫn sơ cứu cho bệnh nhân thông qua việc quan sát bệnh nhận hình Các liệu y tế truyền đến xe cứu thương bệnh viện thông qua mạng di động Ứng dụng thảm họa thiên tai Hệ thống di động đóng vai trò thiết bị thơng tin quan trọng trường hợp xảy thảm họa thiên tai, cho phép truyền hình ảnh thực trạng khu vực xả thảm họa Do nơi thảm họa không diễn ra, tất lãnh đạo phủ, nhà quản lý, phương tiện truyền thơng đại chúng người dân nói chung chia thông tin 1.2 Các dịch vụ hệ thông di động 4G cung cấp Dịch vụ cung cấp thơng tin ý tế Hình 1.2.1 Dịch vụ thơng tin y tế Trong đó: + Service charge (paid from insurance): phí dịch vụ (thanh tốn tử bảo hiểm) + Access personal medical data: truy cập liệu y tế cá nhân + Sed personal medical data: gửi liệu y tế cá nhân + Advice/Infformation/heathe analysis: Lời khun/Thơng tin/phân tích tình trạng sức khỏe + Introduction to doctors, provision of adequate medicine: hướng dẫn từ bác sĩ , cung cấp thuốc thích hợp + Medical data storage center: trung tâm lưu trữ liệu y tế + Personal medical data: liệu y tế cá nhân + Hospital/drug store: bệnh viện/kho thuốc Dịch vũ cung cấp thông tin y tế cung cấp cho khách hàng thông tin xác đầy đủ tình trạng sức khỏe Khách hàng nhận dẫn, đơn thuốc bác sĩ có thay đổi tình trạng sức khở từ trung tâm chăm sóc y tế thiết bị di động Đồng thời khách hàng truy cập thơng tin sức khỏe ình thiết bị di động Thậm chí dịch vụ với công nghệ điều trị gen tiên tiến, khách hàng tải thơng tin gen họ để có biện pháp điều trị thích hợp Dịch vụ cung cấp nội dung tiên tiến Đơn giản, người dùng cho biết tên video ( khơng thiết phải xác, mơ hồ được) mà họ lựa chọn ( chương trình ti vi phát, tin tức, kịch, điện ảnh, hòa nhạc …) thơng qua u cầu lời thoại, người sử dụng xem chương trình video thích thiết bị di động đầu cuối đâu,bất thời gian Nếu người dùng muốn xem phim rạp chiếu phim đặt chỗ trước mua vé điện tử Những video chiếu tàu, thiết bị kính đeo mắt có khả hiển thị hình ảnh Hình 1.2.2 Hệ thơng cung cấp nội dung tiên tiến Trong đó: + Movie delivery: phân phát phim + Movie info.search: tìm kiếm thơng tin phim +Ambigous search by voice: tìm kiếm thơng tin phim thoại + Ticket purchase: thẻ dịch vụ + Content streaming delivery: cung cấp luồng nội dung + Real media content distribution by compact high-density disc, memory card: phân phối nội dung thẻ nhớ, đĩa nén mật độ cao +Movie distributor: nhà cung cấp phim + Content server: máy chủ nội dung + Service provider: nhà cung cấp dịch vụ + Speech analysis: khối phân tích thoại + Seach server: máy chủ tìm kiếm + Member DB: sở liệu thành viên Hệ thống định vị Hình 1.2.3 Hệ thống định vị Trong đó: + Monthly charge: phí dịch vụ hàng tháng + Location info: thông tin vị trí + Vehicle info: thơng tin xe cộ + Entertainment: giải trí + Control info: thơng tin điều khiển + Emergency info: thông tin khẩn cấp + Logistics Info: thông tin hậu cần + Service provider: nhà cung cấp dịch vụ + Content provider: nhà cung cấp nội dung + Right holder: người giữ quyền + Content charge: phí nội dung Người sử dụng truy cập dịch vụ thông tin từ bên xe chuyển động Những thông tin cung cấp cách hợp lý phụ thuộc thời gian,địa điểm tính chất người sử dụng - Dịch vụ thông tin định vị (dịch vụ định vị, dẫn tuyến đường, thông tin giao thông…) - Dịch vụ thông tin xe cộ (thông tin xe ôtô, thông tin điều chỉnh động xe…) - Dịch vụ giải trí (radio, chương trình truyền hình, v.v.) - Dịch vụ điều khiển (điều khiển xe kiện động đất, tai nạn…) - Dịch vụ khẩn cấp (tai nạn, ôm đau bất ngờ…) Dịch vụ đặt hàng di động Hình 1.2.4 Hệ thơng đặt hàng di động Trong + Inquiry purchase application: yêu cầu mua ứng dụng + Product Info/Ads: thông tin sản phẩm/ quảng cáo 10 Ưu điểm hệ thống OFDMA nhảy tần hẳn hệ thống DSCDMA MC-CDMA tương đối dễ dàng loại bỏ xuyên nhiễu tế bào cách sử dụng mẫu nhảy trực giao tế bào Một phương thức điều chế tương tự với OFDMA bản, có PAPR tốt (thấp) hơn, SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access _ Đa Truy cập Phân Tần Một Kênh truyền nhất) Do PAPR tốt hơn, 3GPP chọn để truyền liệu hướng lên Tuy mang tên song SC-FDMA truyền liệu qua giao tiếp vô tuyến nhiều kênh con, bổ sung thêm bước xử lý nữa, minh họa Hình Thay đặt 2, bit với ví dụ OFDM để tạo thành tín hiệu cho kênh con, khối xử lý bổ sung SC-FDMA trải thông tin bit tất kênh Điều thực sau: Cũng số bit (ví dụ điều chế 16-QAM) nhóm lại với nhau, OFDM, nhóm bit liệu nhập cho hàm IFFT, SC-FDMA, bit đưa vào hàm FFT (Fast Fourier Transformation) trước Dữ liệu xuất trình sở cho việc tạo kênh truyền cho hàm IFFT theo sau Bởi khơng phải tất kênh dùng UE, nên nhiều kênh đặt mức không (0) đồ thị Những kênh dùng UE khác khơng Ở phía máy thu, tín hiệu giải điều chế, khuếch đại xử lý hàm FFT theo cách giống OFDMA Nhưng biểu đồ biên độ kết không phân tích thẳng để có dòng liệu ban đầu, mà nạp vào hàm IFFT để gỡ bỏ tác dụng q trình xử lý tín hiệu bổ sung thực phía máy phát Ra khỏi hàm IFFT này, tín hiệu lại trở thành tín hiệu miền thời gian Tiếp đến, tín hiệu miền thời gian cung cấp cho khối phát (detector), khối tái tạo lại bit liệu ban đầu Như vậy, thay phát bit nhiều kênh khác nhau, người ta dùng hàm phát kênh truyền Trong miền thời gian, khoảng thời gian symbol điều chế mở rộng trường hợp OFDMA truyền tín hiệu từ Q = N/M đầu cuối đồng thời Hình 14 cho thấy, với M = 4, N = 12, Q =3, khoảng thời gian symbol điều chế T giây, khoảng thời gian symbol OFDMA M x T giây Sự mở rộng thời gian làm giảm ISI, tạo ưu điểm OFDMA 37 Hình 2.18: OFDMA – tách sóng cân Hình 2.18 cho thấy OFDMA thực cân tách liệu phân biệt cho sóng mang Điều chế Nắm dạng xung OFDMA(dB) Hình 14 cho thấy OFDMA thực cân tách liệu phân biệt cho QPSK 16-QAM Không 11,1 RC N/A RRC N/A Không 11,1 RC N/A RRC N/A Bảng 2.2: PAPR 99,9% cho OFDMA RC: nắn dạng xung raised-cosin RRC: nắn dạng xung raised-cosin bậc hai: hệ số uốn 0,22 Trong phân tích tại, ta áp dụng clipping sau nắn dạng xung dải gốc Ta xét phương pháp clipping phức tạp khác, clipping lặp Với clipping tối đa 7dB, 1% số symbol bị cắt bớt Lưu ý với clipping PAPR tối đa 3dB, có khoảng 10% symbol điều chế bị cắt bớt Clipping tạo thành phần tần số ngoại dải Do đó, ta nên điều khiển lượng clipping phụ thuộc vào phát xạ ngoại dải yêu cầu 2.5.MIMO kết hợp OFDM 2.5.1.Tổng quan Các hệ thống thông tin không dây nghiên cứu nhằm cải thiện chất lượng dung lượng khả chống lại tượng đa đường Đối với hệ thống 38 thông tin chất lượng tín hiệu cải thiện cách tăng cơng suất, dung lượng hệ thống tăng tăng băng thông Tuy nhiên công suất tăng tới mức giới hạn cơng suất phát tăng hệ thống gây nhiễu cho hệ thống thông tin xung quanh, băng thông hệ thống tăng lên việc phân bố băng thơng định chuẫn sẵn Hệ thống MIMO tăng dung lượng kênh truyền, sử dụng băng thông hiệu nhờ ghép kênh không gian (V-BLAST), cải thiện chất lượng hệ thống đáng kể nhờ vào phân tập phía phát phía thu (STBC, STTC) mà khơng cần tăng công suất phát tăng băng thông hệ thống Kỹ thuật OFDM phương thức truyền dẫn tốc độ cao với cấu trúc đơn giản chống fading chọn lọc tần số, cách chia luồng liệu tốc độ cao thành N luồng liệu tốc độ thấp truyền qua N kênh truyền sử dụng tập tần số trực giao Kênh truyền chịu fading chọn lọc tần số chia thành N kênh truyền có băng thơng nhỏ hơn, N đủ lớn kênh truyền chịu fading phẳng OFDM loại bỏ hiệu ứng ISI sử dụng khoảng bảo vệ đủ lớn Ngoài việc sử dụng kỹ thuật OFDM giảm độ phức tạp Equalizer đáng kể cách cho phép cân tín hiệu miền tần số Từ ưu điểm bật hệ thống MIMO kỹ thuật OFDM, việc kết hợp hệ thống MIMO kỹ thuật OFDM giải pháp hứa hẹn cho hệ thống thông tin không dây băng rộng tương lai Hình 2.19: Các chuẩn thơng tin khơng dây IEEE 39 Hình 2.19 mơ tả chuẩn thông tin không dây IEEE tương ứng tốc độ bit vùng bao phủ, chuẩn màu sậm ứng dụng hệ thống MIMO-OFDM tương lai, điều cho thấy tầm ứng dụng hệ thống MIMO-OFDM rộng 2.5.2.Hệ thống MIMO OFDM Cấu trúc máy thu phát hệ thống MIMO-OFDM bao gồm hệ MIMO N T anten phát NR anten thu, kỹ thuật OFDM sử dụng N sóng mang phụ mơ tả hình 2.20 Hình 2.20: Sơ đồ khối hệ thống MIMO-OFDM Hình 2.21: Sơ đồ khối phát OFDM Hình 2.22: Sơ đồ khối thu OFDM 2.5.3.Giới thiệu mơ hình hệ thống MIMO-OFDM Alamouti Tiếp theo ta xét hệ thống MIMO-OFDM Alamouti với mục đích đạt độ lợi phân tập tối đa nhằm tối ưu chất lượng hệ thống ta xét hệ thống MIMO-OFDM 40 V-BlAST với mục đích đạt độ lợi lớn nhằm tăng tối đa dung lượng hệ thống thông tin không dây môi trường fading chọn lọc tần số Hình 2.23 sơ đồ hệ thống MIMO-OFDM Alamouti với khối Sơ đồ Alamouti áp dụng nhằm đạt độ lợi phân tập lớn môi trường fading chọn lọc tần số với cấu trúc phần cứng đơn giản Hình 2.23: Máy phát MIMO–OFDM Alamouti Hình 2.24: Máy thu MIMO-OFDM Alamouti Tại phía phát liệu sau mapper điều chế đưa qua biến đổi nối tiếp sang song song đưa vào vector N symbol X1 X2 Ta kí hiệu F-1 ma trận biến đổi IFFT F ma trận biến đổi FFT F −1 = * F N Trong chu kỳ symbol k X1 cho qua biến đổi IFFT tạo khối N symbol s1 = F-1X1 Sau s1 chèn khoảng bảo vệ CP, vector liệu đưa anten phát thứ Cũng chu kỳ symbol thứ k, X cho qua IFFT tạo khối N symbol s2 = F-1X2 41 Sau s2 chèn khoảng bảo vệ CP, vector liệu đưa vào anten phát thứ hai Trong chu kỳ symbol thứ k+1, X1 cho qua đảo lấy liên hiệp phức cho qua IFFT để tạo khối N symbol s2' = F −1 X 1* Với ký hiệu X 1* cho liên hợp X Sau s’2 chèn khoảng bảo vệ CP, vector liệu đưa anten thứ hai Cũng chu kỳ symbol thứ k+1, X2 cho qua đảo lấy liên hiệp phức trước cho qua IFFT để tạo khối N symol s1' = − F −1 X 2* Sau s’1 chèn khoảng bảo vệ CP, vector liệu đưa anten thứ Quá trình phát lập lại trình trình bày chu kỳ symbol k k+1 Tại phía thu, vector thu sau loại bỏ khoảng bảo vệ có dạng sau: y1 = H s + H s +v1 = H F −1 X + H F −1 X + v1 y1 = H s1' + H s 2' + v1 = − H F −1 X 2* + H F −1 X 1* + v Với H1 ma trận vòng kênh truyền từ anten phát thứ tới anten thu H2 ma trận vòng kênh truyền từ anten phát thứ hai tới anten thu Sau qua FFT vector thu có biểu thức sau: Y1 = Λ1 X + Λ X + V1 Y2 = −Λ1 X 2* + Λ X 1* + V2 Với Y1 = Fy1, Y2 = Fy2 , X1 = Fx1, X2 = Fx2, FFT tương ứng y1, y2, x1, x2, ∧1 , ∧ ma trận tính theo biểu thức sau: Λ1 = FH1 F −1 Λ = FH F −1 Do tính chất phép biến đổi FFT IFFT ma trận vòng H H2 ∧1 , ∧ ma trận đường chéo Λ1 = diag (λ1 ) Λ = diag (λ2 ) 42 Các giá trị λ1 (k) với k = 1, 2…N N-FFT đáp ứng kênh truyền từ anten phát thứ tới anten thu, tương tự giá trị λ2 (k) với k = 1, 2…N NFFT đáp ứng kênh truyền từ anten thứ tới anten thu Sau Y1 Y2 đưa qua ước lượng ∧1 , ∧ Kênh truyền ước lượng thông qua chuỗi huấn luyện biết trước, ta viết lại vector thu Y Y2 theo dạng sau: χ  λ1  V1  Y1   χ1 = Y   *  + V  *  λ − χ χ 2    2  1  2  2  N ×1 N ×1 N ×2 N N ×1 Với χ χ ma trận đường chéo, có đường chéo X1 X2 χ = diag ( X ) χ = diag ( X ) Vector huấn luyện quy ước trước máy thu có tính chất sau: − χ 2*   χ  * χ1  − χ  χ 1*  χ χ2   = αI χ 1*  ∧1 , ∧ ước lượng theo biểu thức sau: ~ λ1   χ1* − χ 2*  Y1   χ1* = ~     =  χ1 λ2   χ  Y2   χ − χ 2*  V1  λ   χ * =α  +    χ1 λ   χ  V2  − χ 2*   χ   * χ1  − χ χ  λ1  V1     +    χ1*  λ2  V2   Ta ước lượng ∧1 , ∧ theo biểu thức sau: ~ ~ Λ1 = diag (λ1 ) ~ ~ Λ = diag (λ2 ) Sau ước lượng ∧1 , ∧ ,các vector Y1 Y2 theo sau chuỗi vector huấn luyện đưa vào kết hợp để khôi phục lại X X2 Viết lại biểu thức ta biểu thức thu sau: Y1 (1)   X (1)         Y1 N )    = * Y2 (1)  − X (1)         Y2 ( N )   λ1 (1)  V1 (1)             X ( N )  λ1 ( N )  V1 ( N )   +  X 1* (1)  λ (1)  V2 (1)             X 1* ( N ) λ ( N ) V2 ( N )  X (1) X1 (N ) − X 1* ( N ) 43 Sắp xếp lại thứ tự vector thu ta biểu thức:  λ1 (1)  V1 (1)  Y1 (1)   X (1) X (1)  Y (1)  − X * (1) X * (1)     λ2 (1)  V2 (1)                  = +             Y1 ( N )   X ( N ) X ( N )  λ1 ( N )  V1 ( N )         Y2 ( N )  − X 2* ( N ) X 1* ( N ) λ2 ( N ) V2 ( N ) Biểu thức cho thấy kỹ thuật OFDM chia kênh truyền fading chọn lọc tần số thành N kênh truyền nhỏ chịu fading phẳng, tức hệ thống MIMO-OFDM có khả chống lại fading chọn lọc tần số đạt phân tập lớn nhờ vào sơ đồ Alamouti Tiếp theo kết hợp kết hợp symbol Y 1(k) Y2(k) đưa vào giải mã ML 44 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ OFDM TRONG MẠNG 4G 3.1.Sử dụng Matlab 3.1.1.Code mô C% Tin hieu OFDM va cua no ( them khoang bao ve ) % Modulation OFDM clear all; Fd=1; % symbol rate (1Hz) Fs=1*Fd; % so luong mau moi symbol M=4; % So muc duoc dieu che tren moi song mang Ndata=1024; % so symbol duoc truyen Sdata=64; % 64 du lieu symbol moi khung den ifft Slen=128; % 128 symbol cho IFFT Nsym=16; % so luong khung -> Nsym khung GIlen=144; % symbol voi khoang bao ve them vao GI=16; % dai khoang bao ve % Tao vector X=zeros(Ndata,1); Y1=zeros(Ndata,1); Y2=zeros(Ndata,1); Y3=zeros(Slen,1); z0=zeros(Slen,1); z1=zeros(Ndata/Sdata*Slen,1); g=zeros(GIlen,1); z2=zeros(GIlen*Nsym,1); % Tao ma tran cac so nguyen ngau nhien X = randint(Ndata, 1, M); % symbol so duoc map nhu mot symbol tuong tu Y1 = modmap(X, Fd, Fs, 'qask', M); % chuyen qua so phuc Y2=amodce(Y1,1,'qam') ; for j=1:Nsym; for i=1:Sdata; Y3(i+Slen/2-Sdata/2,1)=Y2(i+(j1)*Sdata,1); end 45 z0=ifft(Y3); for i=1:Slen; z1(((j-1)*Slen)+i)=z0(i,1); end for i=1:Slen; g(i+16)=z0(i,1); end for i=1:GI; g(i)=z0(i+Slen-GI,1); end for i=1:GIlen; z2(((j-1)*GIlen)+i)=g(i,1); end end f = linspace(-Sdata,Sdata,length(z1)); Y4 = fft(z1); % Neu Y4 nho hon 0.01 Y4=0.001 for j=1:Ndata/Sdata*Slen; if abs(Y4(j)) < 0.01 Y4(j)=0.01; en d en d Y4 = 10*log10(abs(Y4)); figure( ); subplot(2,1,1);plot(f,abs(z1),'b');grid on; Title('Signal in Time Domain','Color','b'); xlabel('Time, s','Color','b'); ylabel('Amplitude','Color','b') f = linspace(-Sdata,Sdata,length(Y4)); subplot(2,1,2); plot(f,Y4,'r');grid on; Title('Signal in Frequency Domain','Color','r'); xlabel('Frequency, 46 Hz','Color','r'); ylabel('Magnitude square, dB','Color','r') axis([-64 64 -20 20]); % The end! 3.1.2.Kết mơ Tín hiệu OFDM Tín hiệu miền thời gian Phổ tín hiệu sau điều chế OFDM 47 3.2.Sử dụng Simulink Khối IQ mapper: Khối điều chế OFDM: 48 Kết mô Simulink Phổ tín hiệu sau điều chế OFDM 49 Biểu đồ chòm tín hiệu sau điều chế 64QAM Gồm 64 điểm đối xứng qua trục I Q 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Abbas Mohammadi, Fadhel M Ghannouchi RF Transceiver thiết kế cho MIMO Wireless Communications [2] R Mongre, M Kapoor, Phân tích Compative kỹ thuật số điều chế kỹ thuật Cơ sở Bit Error Rate họ VHDL, IJETR, vol-2 năm 2013 [3] ] Manish Trikha, BER So sánh kết QPSK 4-QAM điều chế Schemes Tạp chí Quốc tế Điện Instrumentation Engineering, vol 3, khơng có 2, tr 62-66, tháng năm 2013 [4] Shinsuke Hara and Ramjee Prasad, “Multicarrier Techniques for 4G Mobile Communications”, Artech House, 2003 [5] “Towards the 4G Mobile Communications Systems”, 4G Mobile Communications Committee, 2005 [6] “4G Technical Survey Report – System Infrastructure”, 4G Mobile Communications Committee, 2006 [7] “4G Technical Survey Report – Service Platform”, 4G Mobile Communications Committee, 2006 51 ... truyền thông di động sử dụng cho cấp cứu khẩn cấp sau tai nạn giao thông xảy Vị trí vụ tai nạn thông báo tự đông cách sử dụng thông tin định vị, bác sĩ trung tâm y tế đưa dẫn sơ cứu cho bệnh nhân thông. .. Những thông tin cung cấp cách hợp lý phụ thuộc thời gian,địa điểm tính chất người sử dụng - Dịch vụ thơng tin định vị (dịch vụ định vị, dẫn tuyến đường, thông tin giao thông ) - Dịch vụ thông. .. personal info: liên lạc với gia đình nhờ thông tin cá nhân + Obtain medical record from home doctor using personal info: có báo cáo y tế từ bác sĩ nhờ thông tin cá nhân + Disaster insurance premium: