Bài thuyết trình Kỹ thuật Ofdma trong mạng 4G-Lte trình bày các nội dung về: Tổng quan về mạng LTE, kỹ thuật OFDMA, xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4G-LTE. Mời các bạn xem nội dung chi tiết của tài liệu.
KỸ THUẬT OFDMA TRONG MẠNG 4GLTE Nhóm Nguyễn Văn Thiết D13VT7 Nguyễn Thì Vinh D13VT7 Nguyễn Mạnh Tùng D13VT7 Chương I:Tổng quan về mạng LTE Chương II:Kỹ thuật OFDMA Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Chương I:Tổng quan về mạng LTE 1.1: Giới thiệu về công nghệ LTE Ø Khái niêm : LTE (Long Term Evolution) là một chuẩn truyền thông di động do 3GPP phát triển từ chuẩn UMTS Ø Mục tiêu : ü Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20MHz : Tải xuống: 100Mbps Tải lên: 50Mbps ü Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1MHz so với mạng HSDPA ü Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của th bao là 015km/h. Vẫn duy trì hoạt động khi th bao di chuyển với tốc độ từ 120350 km/h (thậm chí 500km/h tùy băng tần) ü Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ tróng 5km, giảm chút ít trong phạm vi đến 30km. Từ 30100km thì khơng hạn chế Chương I:Tổng quan về mạng LTE Ø Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kỹ thuật mới được áp dụng trong đó nổi bật là kỹ thuật vơ tuyến OFDMA, kỹ thuật anten MIMO. Ngồi ra hệ thống này sẽ chạy hồn tồn trên nền IP (allIPnetwork), và hỗ trợ cả 2 chế độ FDD và TDD Hình 1.1 Chương I:Tổng quan về mạng LTE 1.2: Mục tiêu thiết kế LTE § 1.2.1 Tiềm năng cơng nghệ ü u cầu được đặt ra việc đạt tốc độ giữ liệu đỉnh cho đường xuống là 100Mbps và đường lên là 50Mbps, khi hoạt động trong phân bố phổ 20MHz. Khi mà phân bố phổ hẹp hơn thì tốc độ dữ liệu đỉnh cũng sẽ tỉ lệ theo. ü Do đó, điều kiện đặt ra là có thể biểu diễn được 5 bit/s/Hz cho đường xuống và 2.5 bit/s/Hz cho đường lên ü Như đã nói ở trên LTE hỗ trợ cả chế độ FDD và TDD, xét trường hợp TDD do truyền dẫn đường lên và đường xuống khơng xuất hiện đồng thời nên u cầu tốc độ dữ liệu đỉnh cũng khơng thể trùng nhau đồng thời. ü Đối với trường hợp FDD, đặc tính của LTE cho phép q trình phát và thu đồng thời đạt được tốc độ dữ liệu đỉnh theo phần lý thuyết ở trên Chương I:Tổng quan về mạng LTE § 1.2.2 Hiệu suất hệ thống Phương pháp đo hiệu suất Mục tiêu đường xuống so với cơ bản Mục tiêu đường lên so với cơ bản Lưu lượng người dùng trung bình (trên 3 lần – 4 lần 1MHz) 2 lần – 3 lần Lưu lượng người dùng tại biên tế bào (trên 2 lần – 3 lần 1MHz phân vị thứ 5) 2 lần – 3 lần Hiệu suất phổ bit/s/Hz/cell 2 lần – 3 lần 3 lần – 4 lần Bảng 1.2: Mục tiêu hiệu suất hệ thống LTE Chương I:Tổng quan về mạng LTE § 1.2.3 Quản lý tài ngun vơ tuyến ü Những u cầu về quản lý tài ngun vơ tuyến được chia ra như sau: hỗ trợ nâng cao cho QoS end to end, hỗ trợ hiệu quả cho truyền dẫn ở lớp cao hơn, và hỗ trợ cho việc chia sẻ tài ngun cũng như quản lý chính sách thơng qua các cơng nghê truy nhập vơ tuyến khác nhau ü Việc hỗ trợ nâng cao cho QoS end to end u cầu cải thiện sự thích ứng giữa dịch vụ, ứng dụng và các điều kiện về giao thức ü Việc hỗ trợ hiệu quả cho truyền dẫn ở lớp cao hơn đòi hỏi LTE phải có khả năng cung cấp cơ cấu để hỗ trợ truyền dẫn hiệu suất cao và hoạt động của các giao thức ở lớp cao hơn qua giao tiếp vơ tuyến Chương I:Tổng quan về mạng LTE 1.3: Kiến trúc giao thức LTE Hình 1.3:Kiến trúc giao thức LTE Chương I:Tổng quan về mạng LTE § 1.3.1:Tổng quan các giao thức: Ø Giao thức hội tụ số liệu gói (PDCP: Packet Data Convergence Protocol) th ực hiện nén tiêu đề để giảm số bit cần thiết phát trên giao diện vơ tuyến Ø Điều khiển liên kết vơ tuyến (RLC: Radio link Control) chịu trách nhiệm phân đoạn/móc nối, xử lý phát lại và chuyển theo thứ tự đến lớp cao hơn Ø Điều khiển truy nhập mơi trường (MAC: Medium Acccess Control) xử lý các phát lại HARQ lập biểu đường lên và đường xuống Ø Lớp vật lý (PHY) xử lý mã hóa/giải mã, điều chế/giải điều chế, sắp xếp đa anten và các chức năng điển hình khác của lớp vật lý. Lớp vật lý cung cấp các dịch vụ cho lớp MAC trong dạng các kênh vật lý. Chương I:Tổng quan về mạng LTE § 1.3.2 RLC (radio link control)Điều khiển liên kết vơ tuyến ü Chịu trách nhiệm phân đoạn/móc nối, xử lý phát lại và chuyển theo thứ tự đến lớp cao hơn. ü Khác với WCDMA, giao thức RLC được đặt trong e NodeB vì chỉ có một kiểu nút duy nhất trong kiến trúc mạng truy nhập vơ tuyến của LTE. ü RLC cung cấp các dịch vụ cho PDCP ở dạng các kênh mang vơ tuyến. Mỗi đầu cuối được lập cấu hình một thực thể RLC trên một kênh mang vơ tuyến. Chương III:Xây dựng mơ phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Máy phát OFDM Đếm lỗi , tính SER Máy thu OFDM Tạo dữ liệu điều chế QPSK kích thước = 512 So sánh lỗi Quyết định cứng % Dieu che OFDM su dung IFFT TxSamples = sqrt(FFTsize)*ifft(inputSymbols); Cân bằng kênh : MMSE hoặc ZF IFFT 512 điểm FFT 512 điểm Chèn CP (độ dài = 20) Khử CP Kênh AWGN và MFC Chương III:Xây dựng mơ phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Máy phát OFDM Đếm lỗi , tính SER Máy thu OFDM Tạo dữ liệu điều chế QPSK kích thước = 512 So sánh lỗi Quyết định cứng Cân bằng kênh : MMSE hoặc ZF IFFT 512 điểm FFT 512 điểm Chèn CP (độ dài = 20) Khử CP Kênh AWGN và MFC % Chen them CP Tx_ofdm =[TxSamples(numSymbolsCPsize+1:numSymbols) TxSamples]; Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Máy phát OFDM Đếm lỗi , tính SER Máy thu OFDM Tạo dữ liệu điều chế QPSK kích thước = 512 So sánh lỗi Quyết định cứng Cân bằng kênh : MMSE hoặc ZF IFFT 512 điểm FFT 512 điểm Chèn CP (độ dài = 20) Khử CP Kênh AWGN và MFC % qua kenh AWGN tmp =randn(2,numSymbols+CPsize); complexNoise=(tmp(1,:)+i*tmp(2,:))/sqrt(2); noisePower = 10^(SNR(n)/10); RxSymbols = Tx_ofdm + sqrt(noisePower)*complexNoise; Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Máy phát OFDM Đếm lỗi , tính SER Máy thu OFDM Tạo dữ liệu điều chế QPSK kích thước = 512 So sánh lỗi Quyết định cứng Cân bằng kênh : MMSE hoặc ZF IFFT 512 điểm FFT 512 điểm Chèn CP (độ dài = 20) Khử CP Kênh AWGN và MFC % Loai bo CP EstSymbols=RxSymbols(CPsize+1:numSymbols+CPsize); Chương III:Xây dựng mơ phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Máy phát OFDM Đếm lỗi , tính SER Máy thu OFDM Tạo dữ liệu điều chế QPSK kích thước = 512 So sánh lỗi Quyết định cứng Cân bằng kênh : MMSE hoặc ZF IFFT 512 điểm FFT 512 điểm Chèn CP (độ dài = 20) Khử CP Kênh AWGN và MFC % Chuyen tin hieu thu duoc sang mien tan so Y = fft(EstSymbols,FFTsize); Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Máy phát OFDM Đếm lỗi , tính SER Máy thu OFDM Tạo dữ liệu điều chế QPSK kích thước = 512 So sánh lỗi Quyết định cứng Cân bằng kênh : MMSE hoặc ZF IFFT 512 điểm FFT 512 điểm Chèn CP (độ dài = 20) Khử CP Kênh AWGN và MFC % Tach song quyet dinh cung EstSymbols = Y; EstSymbols = sign(real(EstSymbols)) + i*sign(imag(EstSymbols)); EstSymbols = EstSymbols/sqrt(2); Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Máy phát OFDM Đếm lỗi , tính SER Máy thu OFDM Tạo dữ liệu điều chế QPSK kích thước = 512 So sánh lỗi Quyết định cứng Cân bằng kênh : MMSE hoặc ZF IFFT 512 điểm FFT 512 điểm Chèn CP (độ dài = 20) Khử CP Kênh AWGN và MFC % Kiem tra loi I = find((inputSymbolsEstSymbols) == 0); % Dem loi errCount = errCount + (numSymbol slength(I)); end SER(n,:) = errCount / (numSymbols*numRun); end Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Ø Code phần mô phỏng for n = 1:length(SNR), errCount = 0; for k = 1:numRun % Tao khoi du lieu QPSK numSymbols = FFTsize; % note tmp = round(rand(2,numSymbols)); tmp = tmp*2 1; data = (tmp(1,:) + j*tmp(2,:))/sqrt(2); inputSymbols = data; % Dieu che OFDM su dung IFFT TxSamples = sqrt(FFTsize)*ifft(inputSymbols); Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE RxSymbols = Tx_ofdm + sqrt(noisePower)*complexNoise; % Loai bo CP EstSymbols = RxSymbols(CPsize+1:numSymbols+CPsize); % Chuyen tin hieu thu duoc sang mien tan so Y = fft(EstSymbols,FFTsize); % Tach song quyet dinh cung EstSymbols = Y; EstSymbols = sign(real(EstSymbols)) + i*sign(imag(EstSymbols)); EstSymbols = EstSymbols/sqrt(2); % Kiem tra loi I = find((inputSymbolsEstSymbols) == 0); Chương III:Xây dựng mơ phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE 3.3 Chương trình matlab § 3.3.1.Chương trình mơ phỏng SER cho hệ thống OFDM SER cđa hƯthèng OFDM kªnh AWGN 10 OFDM - kªnh AWGN -1 10 Kịch bản 1 SNR = [0:1:20]; -2 10 FFTsize = 512; numRun = 10^3; SER CPsize = 20; -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 10 SNR (dB) 10 12 14 Chương III:Xây dựng mơ phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE SER cđa hƯthèng OFDM kªnh AWGN 10 OFDM - kªnh AWGN Kịch bản 2 SNR = [0:1:7]; CPsize = 20; SER FFTsize = 512; -1 10 numRun = 10^3; -2 10 SNR (dB) Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Bảng kết Nhận xét:Khi SNR tăng giá trị số lỗi ,SER,noise Power giảm Chương III:Xây dựng mơ phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE § 3.3.2.Chương trình mơ phỏng so sánh SER OFDM trong kênh AWGN & MFC SNR = [0:2:20]; FFTsize = 512; CPsize = 20; numRun = 10^3; Ø Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Code phần mô clc; clear all; close all; SNR = [0:2:20]; FFTsize = 512; CPsize = 20; numRun = 10^3; dataType = 'QPSK'; % 'QPSK' %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% channelType = '0000'; SER2 = NVD_SER_ofdm(SNR,numRun,FFTsize,dataType,CPsize,channelType,[]); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% channelType = 'pedA'; equalizerType = 'ZERO'; % note chon 'ZERO' hoac 'MMSE' SER4 = NVD_SER_ofdm(SNR,numRun,FFTsize,dataType, CPsize,channelType,equalizerType); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% channelType = 'vehA'; equalizerType = 'ZERO'; % note chon 'ZERO' hoac 'MMSE' SER6 = NVD_SER_ofdm(SNR,numRun,FFTsize,dataType, CPsize,channelType,equalizerType); Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Nhận xét: Tỷ lệ lỗi của OFDM khi đi qua kênh có AWGN thấp hơn khi đi qua kênh có MFC ...Chương I:Tổng quan về mạng LTE Chương II :Kỹ thuật OFDMA Chương III:Xây dựng mô phỏng hệ thống OFDMA trong 4GLTE Chương I:Tổng quan về mạng LTE 1.1: Giới thiệu về công nghệ LTE... khác nhau, nhóm song mang con cho một người dùng cũng khác nhau. OFDMA được dùng trong cơng nghệ mạng 802.6e, 3G, LTE, … Chương II :Kỹ thuật OFDMA Hình 2 OFDMA Hình 1 OFDM ... Orthogonal frequencydivision multiple access (OFDMA ) là kĩ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số song mang trực giao. Đây là cơng nghệ đa song mang phát triển dựa trên nền kỹ thuật OFDM ü Trong OFDMA, một số các song mang con. Khơng nhất thiết phải nằm kề nhau, được gộp lại