Mục đích nghiên cứu nhằm mã hóa kênh là nhằm chuẩn bị các luồng dữ liệu sao cho với những lỗi xảy ra trong quá trình truyền, các máy thì chắc chắn có thể phát hiện ra và chuẩn hóa lại được. Công việc này được thực hiện hoàn toàn thông qua quá trình tính toán dữ liệu dự phòng từ các luồng dữ liệu.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan rằng đây là cơng trình nghiên cứu của tơi, có sự hỗ trợ từ Giáo viên hướng dẫn là TS. Lâm Hồng Thạch. Các nội dung nghiên cứu và kết trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất cứ cơng trình nghiên cứu nào trước đây. Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố Mọi sao chép khơng hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Hội An, ngày 05 tháng 05 năm 2012 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thu Hương GVHD: Lâm Hồng Thạch i SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cơ giáo Khoa Khoa học và cơng nghệ Trường Đại học Phan Châu Trinh, những người đã dạy dỗ, trang bị cho em những kíến thức bổ ích trong bốn năm học vừa qua Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo Lâm Hồng Thạch, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực tập và làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hội An, ngày 10 tháng 04 năm 2012 Sinh viên Nguy ễn Th ị Thu H ương GVHD: Lâm Hồng Thạch ii SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Nguy ễn Th ị Thu H ương ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ xiii Nguy ễn Th ị Thu H ương ii xiii MỤC LỤC iii xiii Nguy ễn Th ị Thu H ương ii iii xiii MỤC LỤC iii iii xiii DANH MỤC HÌNH VẼ ix iii xiii LỜI MỞ ĐẦU 1 iii xiii Chương 1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG VIỆT NAM 1 iii xiii 1.1 Giới thiệu về các hệ thống thơng tin di động 1 iii xiii 1.2 Cơng nghệ thơng tin di động tương lai 7 iii xiii Hình 1.1 Năng lực của các hệ thống 3G mở rộng. 9 iii xiii Hình 1.2 Mạng tương lai thống nhất, bao gồm nhiều hệ thống truy nhập đan xen nhau 10 iii xiii Hình 1.3 Những vấn đề kỹ thuật liên quan đến cơng nghệ vơ tuyến 12 iii xiii Hình 1.4 Cấu hình hệ thống 4G 17 iii xiii Hình 1.5 Liên lạc thơng qua các kết nối multihop 19 iii xiii GVHD: Lâm Hồng Thạch iii SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2 MÃ HĨA KÊNH TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG 22 iii xiii 2.1 Q trình mã hóa và ngun lý 22 iii xiii Hình 2.1 Q trình mã hóa trong hệ thống truyền thơng số 24 iii xiii 2.2 Vai trò của mã hóa 25 iii xiv 2.3 Các phương pháp mã hóa kênh trong hệ thống 3G 26 iii xiv Hình 2.2 Mã hóa khối 27 iv xiv Hình 2.3 Bộ mã có tính hệ thống và khơng hệ thống 28 iv xiv Hình 2.4 Bộ mã hóa xoắn tỷ lệ 1/3 31 iv xiv Hình 2.5 Bộ mã hóa Turbo 33 iv xiv Hình 2.6 Bộ giải mã Turbo 34 iv xiv Hình 2.7 Sơ đồ khối của một hệ thống MIMO 41 iv xiv 2.6 Kết luận chương 43 iv xiv 3.1 Phương pháp mã hóa khơng gian thời gian 44 iv xiv Hình 3.1 Một mơ hình hệ thống băng tần gốc 46 iv xiv Hình 3.2 Sơ đồ mã lưới 51 iv xiv Hình 3.3 Bộ mã lưới k=1, K=3 và n=2 52 iv xiv Hình 3.4 Lưới mã và sơ đồ trạng thái với k=1, K=3 và n=2 53 iv xiv Hình 3.5 Sơ đồ khối của bộ mã hóa STTC 55 iv xiv Hình 3.6 Đường biên giữa tiêu chuẩn TSC và tiêu chuẩn vết 59 iv xiv Hình 3.7 Bộ mã hóa STTC với 4PSK 60 iv xiv GVHD: Lâm Hồng Thạch iv SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.8 Đặc tính FER của hệ thống BPSK Alamouti với 1 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 64 iv xiv Hình 3.9 Đặc tính FER của hệ thống QPSK Alamouti với 1 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 65 iv xv Hình 3.11 Sơ đồ khối của bộ mã hóa ST Alamouti 68 iv xv Hình 3.14 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti với 2 và 1 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 78 v xv Hình 3.15 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti vơi 2 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 81 v xv Hình 3.17 Đặc tính mã STBC, STBC+TCM, STTC sử dụng mã 4 và 8 trạng 83 v xv thái với 2 anten phát, 3 anten thu (IEEE, 2001) 83 v xv DANH MỤC HÌNH VẼ ix xv LỜI MỞ ĐẦU 1 xv Chương 1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG VIỆT NAM 1 xv 1.1 Giới thiệu về các hệ thống thơng tin di động 1 xv 1.2 Cơng nghệ thơng tin di động tương lai 7 xv Hình 1.1 Năng lực của các hệ thống 3G mở rộng. 9 xv Hình 1.2 Mạng tương lai thống nhất, bao gồm nhiều hệ thống truy nhập đan xen nhau 10 xv GVHD: Lâm Hồng Thạch v SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.3 Những vấn đề kỹ thuật liên quan đến cơng nghệ vơ tuyến 12 xv Hình 1.4 Cấu hình hệ thống 4G 17 xv Hình 1.5 Liên lạc thơng qua các kết nối multihop 19 xv Chương 2 MÃ HĨA KÊNH TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG 22 xvi 2.1 Q trình mã hóa và ngun lý 22 xvi Hình 2.1 Q trình mã hóa trong hệ thống truyền thơng số 24 xvi 2.2 Vai trò của mã hóa 25 xvi 2.3 Các phương pháp mã hóa kênh trong hệ thống 3G 26 xvi Hình 2.2 Mã hóa khối 27 xvi Hình 2.3 Bộ mã có tính hệ thống và khơng hệ thống 28 xvi Hình 2.4 Bộ mã hóa xoắn tỷ lệ 1/3 31 xvi Hình 2.5 Bộ mã hóa Turbo 33 xvi Hình 2.6 Bộ giải mã Turbo 34 xvi Hình 2.7 Sơ đồ khối của một hệ thống MIMO 41 xvi 2.6 Kết luận chương 43 xvi 3.1 Phương pháp mã hóa khơng gian thời gian 44 xvi Hình 3.1 Một mơ hình hệ thống băng tần gốc 46 xvi Hình 3.2 Sơ đồ mã lưới 51 xvi Hình 3.3 Bộ mã lưới k=1, K=3 và n=2 52 xvi Hình 3.4 Lưới mã và sơ đồ trạng thái với k=1, K=3 và n=2 53 xvi GVHD: Lâm Hồng Thạch vi SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.5 Sơ đồ khối của bộ mã hóa STTC 55 xvi Hình 3.6 Đường biên giữa tiêu chuẩn TSC và tiêu chuẩn vết 59 xvi Hình 3.7 Bộ mã hóa STTC với 4PSK 60 xvi Hình 3.8 Đặc tính FER của hệ thống BPSK Alamouti với 1 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 64 xvii Hình 3.9 Đặc tính FER của hệ thống QPSK Alamouti với 1 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 65 xvii Hình 3.11 Sơ đồ khối của bộ mã hóa ST Alamouti 68 xvii Hình 3.14 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti với 2 và 1 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 78 xvii Hình 3.15 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti vơi 2 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 81 xvii Hình 3.17 Đặc tính mã STBC, STBC+TCM, STTC sử dụng mã 4 và 8 trạng 83 xvii thái với 2 anten phát, 3 anten thu (IEEE, 2001) 83 xvii LỜI MỞ ĐẦU 1 Chương 1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG VIỆT NAM 1 1.1 Giới thiệu về các hệ thống thơng tin di động 1 1.2 Cơng nghệ thơng tin di động tương lai 7 Hình 1.1 Năng lực của các hệ thống 3G mở rộng. 9 GVHD: Lâm Hồng Thạch vii SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.2 Mạng tương lai thống nhất, bao gồm nhiều hệ thống truy nhập đan xen nhau 10 Hình 1.3 Những vấn đề kỹ thuật liên quan đến cơng nghệ vơ tuyến 12 Hình 1.4 Cấu hình hệ thống 4G 17 Hình 1.5 Liên lạc thơng qua các kết nối multihop 19 Chương 2 MÃ HĨA KÊNH TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG 22 2.1 Q trình mã hóa và ngun lý 22 Hình 2.1 Q trình mã hóa trong hệ thống truyền thơng số 24 2.2 Vai trò của mã hóa 25 2.3 Các phương pháp mã hóa kênh trong hệ thống 3G 26 Hình 2.2 Mã hóa khối 27 Hình 2.3 Bộ mã có tính hệ thống và khơng hệ thống 28 Hình 2.4 Bộ mã hóa xoắn tỷ lệ 1/3 31 Hình 2.5 Bộ mã hóa Turbo 33 Hình 2.6 Bộ giải mã Turbo 34 Hình 2.7 Sơ đồ khối của một hệ thống MIMO 41 2.6 Kết luận chương 43 3.1 Phương pháp mã hóa khơng gian thời gian 44 Hình 3.1 Một mơ hình hệ thống băng tần gốc 46 Hình 3.2 Sơ đồ mã lưới 51 GVHD: Lâm Hồng Thạch viii SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.3 Bộ mã lưới k=1, K=3 và n=2 52 Hình 3.4 Lưới mã và sơ đồ trạng thái với k=1, K=3 và n=2 53 Hình 3.5 Sơ đồ khối của bộ mã hóa STTC 55 Hình 3.6 Đường biên giữa tiêu chuẩn TSC và tiêu chuẩn vết 59 Hình 3.7 Bộ mã hóa STTC với 4PSK 60 Hình 3.8 Đặc tính FER của hệ thống BPSK Alamouti với 1 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 64 Hình 3.9 Đặc tính FER của hệ thống QPSK Alamouti với 1 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 65 Hình 3.11 Sơ đồ khối của bộ mã hóa ST Alamouti 68 Hình 3.14 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti với 2 và 1 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 78 Hình 3.15 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti vơi 2 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 81 Hình 3.17 Đặc tính mã STBC, STBC+TCM, STTC sử dụng mã 4 và 8 trạng 83 thái với 2 anten phát, 3 anten thu (IEEE, 2001) 83 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 3G Third generation Thế hệ thứ 3 4G Fourth generation Thế hệ thứ 4 A ARM Tốc độ đa thích ứng Adaptive multi rate GVHD: Lâm Hồng Thạch ix SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Automatic repeat request Additive white Gaussian noise B Bit error rate Binary phase shift keying C Yêu cầu lặp lại tự động Tạp âm Gaussian trắng cộng CDMA CRC CSI Code division multiple access Cyclic redundancy check Channel state information D Đa truy cập phân chia theo mã Kiểm tra dư chu trình Thơng tin trạng thái kênh DAB DPSK Digital audio broadcasting Phát thanh số Differential phase shift keying Khoá dịch pha vi sai DVB Digital video broadcasting ARQ AWGN BER BPSK EXIT FEC FER GPRS HSPA Tỷ lệ lổi bit Khố dịch pha nhị phân Truyền hình số E Extrinsic information transfer F Forward error correction Frame error rate G General packet radio services H Chuyển giao thơng tin ngồi Sủa lổi trước Tỷ lệ lổi khung Dịch vụ vơ tuyến gói chung Đa truy cập gói tốc độ cao High speed packet access I IEEE Institute of Electrical and Viện nghiên cứu kỹ thuật điện và i.i.d Electronic Engineers Independent identically điện tử Sự phân bố độc lập nhau distributed L LLR LOS LTE LST Tỷ lệ đoạn cực đại Nhìn thẳng Sự phát triễn trong tương lai Tầng không gian thời gian Loglikelihood ratio Lineofsight Long term evolution Layered spacetime M GVHD: Lâm Hồng Thạch x SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP x%1 = nR j =1 h*j ,1r1 j + h j ,2 ( r2j ) nR = h j ,i x1 + i =1 j =1 x%2 = nR j =1 h r − h j ,1 ( r2 * j j ,2 nR = h j ,i x2 + i =1 j =1 * nR j =1 h*j ,1n1j + h j ,2 ( n2j ) * (3.64) ) j * nR j =1 h*j ,2 n1j − h j ,1 ( n2j ) * Các quy tắc giải mã maximum likelihood cho 2 tín hiệu độc lập x1 và x2 được cho bởi : xˆ1 = arg xˆ1 S xˆ2 = arg xˆ2 S nR j =1 nR j =1 (h (h j ,1 j ,1 + h j ,2 + h j ,2 2 ) −1 ) −1 xˆ1 + d ( x%1 , xˆ1 ) (3.65) xˆ2 + d ( x%2 , xˆ2 ) (3.66) Đối với điều chế M –PSK, tất cả tín hiệu trong chòm sao đều có năng lượng bằng nhau. Các quy tắc giải mã maximum likelihood tương đương với trường hợp chỉ có một anten thu đơn 3.5.1 Trường hợp 1 anten phát 2 anten thu Ta giả sử rằng fading từ mỗi anten phát đến mỗi anten thu thì độc lập với nhau và do đó máy thu sẽ nhận biết một cách tốt nhất các hệ số kênh. Hình 3.13 biểu diễn tỷ lệ lỗi bit BER hệ thống Alamouti với điều chế BPSK qn (coherent) so với tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR trên anten thu. Đặc tính BER của hệ thống phân tập thu 2 và 4 nhánh với anten phát đơn và sự kết hợp tỷ số tối đa MRC cũng được biểu diễn trong hình để dễ so sánh. Hơn nữa, ta giả sử rằng công suất phát tổng từ 2 anten của hệ thống Alamouti bằng với công suất phát từ anten phát GVHD: Lâm Hồng Thạch 74 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP đơn của hệ thống phân tập máy thu MRC và thông thường chúng là một. Các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng hệ thống Alamouti với 2 anten phát và một anten thu đơn đạt được khả năng phân tập như hệ thống phân tập thu 2 nhánh MRC do độ dốc của cả 2 là như nhau Tuy nhiên, đặc tính của hệ thống Alamouti thì kém hơn 3 dB. Sự thua kém đó là do năng lượng phát xạ từ mỗi anten phát trong hệ thống Alamouti chỉ bằng phân nửa so với anten đơn trong hệ thống phân tập thu MRC do 2 hệ thống này có cùng cơng suất phát tổng. Nếu mỗi anten phát trong hệ thống Alamouti phát xạ cùng mức năng lượng với anten phát đơn trong hệ thống phân tập thu MRC thì hệ thống Alamouti sẽ tương đương với hệ thống phân tập thu MRC Tương tự, từ hình vẽ chúng ta có thể thấy rằng hệ thống Alamouti với 2 anten thu sẽ đạt được khả năng phân tập như một hệ thống phân tập thu MRC 4 nhánh nhưng đặc tính lại kém hơn 3 dB. Thơng thường, hệ thống Alamouti với 2 anten phát và nR anten thu có cùng độ lợi phân tập với hệ thống phân tập thu MRC có 1 anten phát và 2nR anten thu GVHD: Lâm Hồng Thạch 75 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.13 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti vơi 1 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 3.5.2 Trường hợp 2 anten phát 1 anten thu Với trường hợp này thì almouti STBC chúng được truyền từ 2 anten phát . Do đó truyền tải năng lượng trong chương trình Alamouti được sử dụng hai lần trong MRC. Do đó để cân bằng chúng ta cần làm cho năng lượng truyền từ 2 anten trong trường hợp STBC mạnh lên bằng với năng lượng truyền từ 1 anten trong MRC.Với quy mơ này chúng ta có thể thấy rằng hiệu suất BER của 2Tx, 1Rx Alamouti trường hợp STBC có hiệu suất kém hơn khoảng 3dB 1Tx, 2Rx so với trường hợp MRC Từ bài viết Tỷ lệ tối đa kết hợp, tỷ lệ lỗi bit cho điều chế BPSK trong kênh Rayleigh với 1 phát, 2 thu nhận được trường hợp là: (3.67) Trong đó : GVHD: Lâm Hồng Thạch 76 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP pMRC 1/2 1 = − 1+ 2 Eb / N (3.68) Khi đó 2 phát và 1 thu nhận được : (3.69) Tỷ lệ lỗi bit: Pe , STBC = pSTBC [1 + 2(1 − pSTBC ) ] (3.70) Đặc điểm :Thực tế đó là một ma trận đường chéo đảm bảo những điều sau đây: 1. Khơng có trao đổi qua lại giữa, sau khi cân bằng 2. Q trình nhiễu vẫn còn trống E H H n1 n2*  n n H �= H * H n1 n1 n2 H= GVHD: Lâm Hồng Thạch 2 h1 + h2 (3.71) 2 n2 h1 + h2 77 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.14 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti với 2 và 1 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 3.5.3 Trường hợp 2 anten phát 2 anten thu Từ việc thảo luận về các kênh và mơ hình nhiễu chúng ta tham khảo về những tín hệu nhận đươc khi sử dụng hai anten phát hai anten thu từ anten Alamouti STBC y11 y12 = h11 h12 h21 h22 x1 x2 + n11 n12 (3.72) Giả định rằng kênh vẫn khơng đổi cho các khe thời gian thứ hai, tín hiệu nhận được trong các khe thời gian thứ hai là : h11 y12 = h12 y22 GVHD: Lâm Hồng Thạch h21 h22 −x2* n12 + 2 x1* n2 (3.73) 78 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong đó : y11 Là tín hiệu nhận được ở khe thời gian thứ nhất của 1,2 anten tương ứng y12 y12 Là tín hiệu nhân được ở khe thời gian thứ 2 của 1,2 anten tương ứng y22 hij Là hệ số kênh từ anten phát thứ 1 đến anten nhận thứ j x1 , x2 Là tín hiệu truyền n11 Là hệ số nhiễu khe thời gian thứ nhất trên anten nhận 1 và 2 n12 n12 Là hệ số nhiễu khe thời gian thứ hai trên anten nhận 1 và 2 n22 Kết hợp khe thời gian thứ nhất và thứ 2 ta có : h11 y11 h12 y 2*2 = * h21 y1 * 2* h22 y2 Chúng ta xác định h21 h22 −h11* − h12* h11 h H = 12* h21 * h22 n11 x1 n12 + 2* x2 n1 n22* (3.73) h21 h22 − h11* −h12* Để giải quyết vấn đề ta cần tìm ra nghịch đảo của H, ta biết, cho một MXN chung ma trận nghịch đảo giả được định nghĩa là : H+ =( HHH) HH −1 GVHD: Lâm Hồng Thạch (3.74) 79 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ta giải bài tốn với ma trận tìm được : (H H 2 h11 + h21 + h12 + h22 H) = 2 2 (3.75) h11 + h21 + h12 + h22 Vì đây là ma trận đường chéo nghịch đảo O ngược đường chéo các yếu tố: (H H H) −1 = 2 h11 + h21 + h12 + h22 (3.76) 2 2 h11 + h21 + h12 + h22 Ước tính của biểu tượng truyền: x1 −1 =( HHH) HH * x2 GVHD: Lâm Hồng Thạch y11 y12 y12* y22* (3.77) 80 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.15 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti vơi 2 và 2 anten thu trên kênh fading Rayleigh chậm 3.3 So sánh giữa STBC VÀ STTC Trong hình 3.16 (mã hóa 4 trạng thái), ta nhận thấy rằng STBC cho đường đặc tính tốt hơn tất cả các loại mã STTC, thậm chí nó còn khơng có độ lợi mã hóa. Điều này có thể được giải thích bằng cấu trúc đa chiều của STBC, vì mỗi từ mã sẽ nối 2 symbol liên tục nhau và trung bình nhiễu tác động lên chúng. Những đặc điểm khác cần phải chú ý: Với cùng số trạng thái trellis, đường đặc tính của STBC kết hợp nằm ở bên ngồi các đường đặc tính của các STTC ở các tỷ số SNR quan trọng (tức là 4 đến 12 dB đối với trường hợp 2 anten thu và 10 đến 18 dB đối với trường hợp một anten thu).Với việc tăng số lượng anten và các trạng thái trellis, đường đặc tính GVHD: Lâm Hồng Thạch 81 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP STTC bắt đầu ở bên ngồi STBC kết hợp. Nếu số lượng anten thu là 1 hoặc tối đa là 2, một dãy đơn STBC nối vào nhau với mã AWGN trellis thuần túy Hình 3.16 Đặc tính mã STBC, STBC+TCM, STTC sử dụng mã 4 và 8 trạng thái với 2 anten phát, 2 anten thu (IEEE, 2001) GVHD: Lâm Hồng Thạch 82 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.17 Đặc tính mã STBC, STBC+TCM, STTC sử dụng mã 4 và 8 trạng thái với 2 anten phát, 3 anten thu (IEEE, 2001) 3.4 Q trình áp dụng mạng thơng tin di động 4G cho viettel Hiện nay Viettel đã vượt qua các nhà cung cấp dịch vụ truyền thơng để trở thành nhà cung cấp dịch vụ lớn hàng đầu Việt Nam. Viettel đang đẩy mạnh phát triển thêm các vùng phủ sóng và mua sắm thêm các thiết bị mới Thị trường di động Việt Nam hiện tại được đánh giá là tăng trưởng đứng thứ 2 trên thế giới sau Trung Quốc, số th bao khơng ngừng tăng, do đó nhu cầu về việc sử dụng các dịch vụ ngày càng cao. Trong thời gian gần đây, mạng Viettel liên tục phát triển cả về vùng phủ sóng và các loại hình dịch vụ. GVHD: Lâm Hồng Thạch 83 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hiện nay Viettel đã đưa vào sử dụng GPRS để đáp ứng nhu cầu sử dụng các dịch vụ dữ liệu ngày càng cao của các thuê bao. Các dịch vụ chủ yếu của GPRS như: WAP, truy nhập Internet có hai phương thức truy nhập Internet bằng GPRS là truy nhập gián tiếp và truy nhập trực tiếp. Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện. Video, xem các đoạn phim tải về, xem video trực tuyến. Ngồi ra còn có dịch vụ thương mại điện tử di động, dịch vụ ngân hàng, quảng cáo trên điện thoại di động… Với nền tảng hạ tầng cơ sở, cùng với sự phát triển của mạng di động Viettel hiện nay, chúng ta thấy rằng mạng thơng tin di động này hồn tồn có thể phát triển lên 4G trong tương lai. Để phát triển các hệ thống GSM hiện tại lên 4G, nhà khai thác dịch vụ cần chú ý tới những vấn đề sau: Viettel Mobile sẽ tập trung cho việc phát triển mạng lõi thơng qua việc xây dựng một mạng lõi IP có tốc độ cao, sử dụng những cơng nghệ tiên tiến. Song song với q trình này, Viettel Mobile sẽ nâng cấp MSC Server, MGW. MGW Đồng thời với các cơng nghệ tiên tiến trong 3,5G cũng giải quyết được các vấn đề đối với mạng truy nhập vơ tuyến. Với các cơng nghệ HSDPA và HSUPA cho phép cải thiện đáng kể tốc độ dữ liệu tới người sử dụng. Đây là nền tảng và là bước chuẩn bị cho việc phát triển tiếp theo lên mạng 4G của Viettel Mobile Thay thế dần IPv4 thành IPv6.Bằng việc nâng cấp q trình mã hóa kênh. Đưa ra một số giao thức chuẩn cho các mạng để dễ dàng trong việc tích hợp các mạng với nhau. Với cấu trúc này, thì Viettel Mobile có thể cung cấp được nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, có tốc độ cao, chất lượng tốt. Lúc này, mạng có thể tích hợp được với nhiều mạng khác nhau như WiMAX, WLAN,… GVHD: Lâm Hồng Thạch 84 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Lâm Hồng Thạch 85 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN Hiện nay một trong thể loại thơng tin di động đang phát triển nhanh nhất là thơng tin di động tế bào. Nhu cầu sử dụng hệ thống này khơng chỉ tăng về số lượng mà cả về thể loại. Nhiều giải pháp kỹ thuật và cơng nghệ đã được nghiên cứu và áp dụng vào mạng. Các thế hệ mạng di động tế bào nối tiếp nhau ra đời. Vì vậy hệ thống thơng tin di động 4G ra đời là một tất yếu để nâng cao chất lượng dịch vụ cho người sử dụng Tóm lại, trong đồ án này chúng ta đã trình bày các nội dung bao gồm: Tìm hiểu tổng quan về hệ thống thơng tin di động 4G và mơi trường vơ tuyến đa hợp trong mạng 4G Tìm hiểu được các phương pháp mã hóa đã được ứng dụng trong thơng tin di động 3G như mã khối, mã xoắn và mã turbo Nghiên cứu phương pháp mã hóa khơng gianthời gian được đề xuất sử dụng trong hệ thống thơng tin di động 4G, đặc biệt là tìm hiểu kỹ về 2 loại mã hóa khơng gianthời gian: mã khối khơnggian thời gian và mã trellis khơng gianthời gian Thiết kế được kết quả mơ phỏng cho hệ thống Alamouti, kết quả mơ phỏng mã khối khơng gianthời gian và mã trellis khơng gianthời gian để kiểm chứng lại đặc tính của các loại mã này đã được đề cập trong phần lý thuyết HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu thêm các phương pháp mã hóa khác cho hệ thống thơng tin di động 4G để có thể rút ra được ưu và nhược điểm của từng loại mã hóa GVHD: Lâm Hồng Thạch 86 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP So sánh với các loại mã hóa sử dụng trong hệ thống 3G để có thể thấy được sự khác biệt giữa chúng Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp mã hóa khơng gianthời gian vào các hệ thống băng rộng như OFDM và CDMA TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1]. TS. Ngun Pham Anh Dung, “Giáo trình Thơng tin di đơng th ̃ ̣ ̃ ̣ ế hệ ba”, NXB Bưu điện, 3/2004 [2]. TS. Ngun Pham Anh Dung, “Giáo trình Thơng tin di đơng ̃ ̣ ̃ ̣ ”, NXB Bưu điện, 6/2002 [3]. TS. Nguyên Pham Anh Dung, “Thông tin di đông GSM ̃ ̣ ̃ ̣ ”, NXB Bưu Điện, 1999 Tài liệu tiếng Anh [4] “Advanced Wireless Networks: 4G Technologies ” Savo G Glisic University ofOulu, Finland. 2006. John Wiley & Sons, Ltd [5] “Introduction to 3G Mobile Communications” Second Edition Juha Korhonen.2003. Artech House, Inc [6] “Multicarrier Techniques for 4G Mobile Communications” Shinsuke Hara, Ramjee Prasad. 2003. Artech House, Inc [7]. “SpaceTime Coding”. Branka Vucetic. University of Sydney, Australia. Jinhong Yuan. University of New South Wales, Australia. 2003. John Wiley [8]. “SpaceTime Codes and MIMO Systems”. Mohinder Jankiraman. 2004. Artech GVHD: Lâm Hồng Thạch 87 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP [9]. ‘‘SpaceTime Codes for High Data Rate Wireless Communication: Performance Criterion and Code Construction’’. Tarokh, V., N. Seshadri, and A. R. Calderbank. March 1998.IEEE Trans. Inform. Theory. Vol. 44, No. 2, March 1998, pp. 744–765 Tài liệu trên Internet [1]. http:// ebook@free4vn.org [2]. http:// tchdkh.gov.vn, Truy cập cuối cùng ngày 10/5/2010 [3]. http://tcbcvt.gov.vn, 4G Hệ thống thông tin di động của tương lai_KS. Nguyễn Trung Kiên, Truy cập cuối cùng ngày 10/5/2010 [4]. http:// tailieu.vn [5] . http://www.dientuvienthong.net GVHD: Lâm Hồng Thạch 88 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ... SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Sự phát triển của hệ thống thơng tin di động của Việt Nam Chương 2: Mã hóa kênh trong thơng tin di động Chương 3: Các phương pháp mã hóa kênh đề xuất sử dụng trong 4G. ... Chương 2 MÃ HĨA KÊNH TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG 22 xvi 2.1 Q trình mã hóa và ngun lý 22 xvi Hình 2.1 Q trình mã hóa trong hệ thống truyền thơng số 24 xvi 2.2 Vai trò của mã hóa 25 xvi 2.3 Các phương pháp mã hóa kênh trong hệ thống 3G 26 xvi... 2.2 Vai trò của mã hóa 25 2.3 Các phương pháp mã hóa kênh trong hệ thống 3G 26 Hình 2.2 Mã hóa khối 27 Hình 2.3 Bộ mã có tính hệ thống và khơng hệ thống 28 Hình 2.4 Bộ mã hóa xoắn tỷ lệ 1/3 31