WIMAX là từ viết tắt của Worldwide Interoperability For Microwave Accesskhả năng kết nối không dây trên diện rộng với truy nhập vi ba. Nó cho phép truy nhập băng thông rộng vô tuyến đến đầu cuối (last mile) như một phương thức thay thế cho cáp là DSL.WIMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, mang xách tay được, di động mà không cần thiết ở trong tầm nhìn thẳng (line of sight) trực tiếp đến một trạm.WIMAX có 2 phiên chính :WIMAX cố định (Fixed WIMAX)WIMAX di động(Mobile WIMAX)
Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn CHƯƠNG : Tổng Quan Về Hệ thống WIMAX 1.1 Giới thiệu chương Trước vào tìm hiểu vấn đề ước lượng kênh hệ thống OFDM WiMAX, ta tìm hiểu hệ thống WiMAX gì?, có đặc điểm gì?, có ưu điểm ứng dụng thực tế 1.2 Giới thiệu hệ thống WIMAX : 1.2.1 WIMAX ? WIMAX từ viết tắt Worldwide Interoperability For Microwave Access-khả kết nối không dây diện rộng với truy nhập vi ba Nó cho phép truy nhập băng thông rộng vô tuyến đến đầu cuối (last mile) phương thức thay cho cáp DSL WIMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, mang xách tay được, di động mà không cần thiết tầm nhìn thẳng (line of sight) trực tiếp đến trạm WIMAX có phiên :WIMAX cố định (Fixed WIMAX) WIMAX di động(Mobile WIMAX) 1.2.2 Lịch sử đời : Chuẩn 802.16 xây dựng từ viện kĩ thuật điện điện tử từ năm 1999, tiêu chuẩn đưa giới công nhận vào năm 2001 2003 > 2004 > 2005 > 802.16a 802.16d 802.16e Chuẩn thiết kế hỗ trợ cho phương thức song công theo thời gian (Time Division Duplex-TDD) song công theo tần số (Frequency Division Duplex-FDD) TDD, đường lên đường xuống dùng chung kênh không truyền lúc FDD, đường lên đường xuống hoạt động kênh riêng biệt 1.2.3 Đặc điểm WIMAX: WIMAX di đơng có đặc điểm giống EV-DO HSxPA nhằm tăng tốc độ truyền thơng (Data Rate) Những đặc điểm bao gồm: mã hố điều chế thích nghi (Adaptive Modulation and coding-AMC), kĩ thuật sửa lỗi dò lặp (Hybrid Automatic Repeat Request-HARQ) Phân bố nhanh (Fast Scheduling) chuyển giao mạng (Handover) nhanh hiệu SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn Không giống công nghệ 3G dựa CDMA xây dựng nhằm vào dịch vụ thoại, WIMAX thiết kế để đáp ứng dịch vụ truyền liệu dung lượng lớn (trong có dịch vụ thoại VoIP) WIMAX sử dụng kĩ thuật trải phổ SOFDMA hạ tần mạng xây dựng IP WIMAX cung cấp khả kết nối Internet không dây nhanh WIFI, tốc độ uplink downlink cao hơn, sử dụng nhiều ứng dụng hơn, quan trọng vùng phủ 2ong rộng không bị ảnh hưởng địa hình WIMAX thay đổi cách tự động phương thức điều chế để tăng vùng phủ 2ong cách giảm tốc độ truyền ngược lại Để tăng vùng phủ 2ong, chuẩn WIMAX sử dụng mạng Mesh sử dụng anten thông minh MIMO Dữ liệu truyền mạng WIMAX phân chia thành lớp dịch vụ với ưu tiên khác nhằm cung ứng QoS Ngoài bảo mật đặc điểm trội WIMAX so với WIFI 1.3 Các chuẩn WIMAX: 1.3.1 Chuẩn 802.16 : Chuẩn 802.16 tạo với mục đích tạo giao diện (Interface) khơng dây dựa giao thức MAC (Media Access Control) chung Kiến trúc mạng 802.16 bao gồm trạm phát BS (Base Station) người sử dụng ( SS-Subcribe Station ) Trong vùng phủ 2ong, trạm BS điều khiển toàn truyền liệu (Traffic) Điều có nghĩa khơng có trao đổi truyền thông SS với Nối kết BS SS gồm kênh Downlink Uplink Kênh Uplink chia cho nhiều SS kênh Downlink có đặc điểm Broadcast Trong trường hợp khơng có vật cản BS SS ( Line of sight ), thông tin trao đổi băng tần cao Ngược lại, thông tin trao đổi băng tần thấp để chống lại nhiễu 1.3.2 Các chuẩn bổ sung (Amendments) WIMAX : • Chuẩn 802.16a: Chuẩn sử dụng băng tần có quyền từ 2-11 Ghz Đây băng tần thu hút nhiều quan tâm tín hiệu truyền vượt chướng ngại đường truyền 802.16a cịn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh mà thiết bị cuối (Terminal) liên lạc với BS thông qua thiết bị cuối khác Với đặc tính này, vùng phủ 2ong 802.16a BS nới rộng • Chuẩn 802.16b: Chuẩn hoạt động băng tần 5-6Ghz với mục đích cung ứng dịch vụ với chất lượng cao (QoS) Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn ứng dụng Video, thoại, Real-time thông qua lớp dịch vụ khác (Class of Service) • Chuẩn 802.16c: Chuẩn định nghĩa 3ong Profile cho dải băng tần từ 10-66 Ghz với mục đích cải tiến Interoperability • Chuẩn 802.16d: Có số cải tiến nhỏ so với 802.16a Chuẩn chuẩn hố 2004 Các thiết bị Pre-WIMAX có thị trường dựa vào chuẩn • Chuẩn 802.16e: Đang giai đoạn hồn thiện chuẩn hố Đặc điểm bật chuẩn khả cung cấp dịch vụ di động ( vận tốc di chuyển lớn mà sử dụng dịch vụ lên đến 100 Km/h ) Ngồi ra, cịn có nhiều chuẩn bổ sung khác triển khai giai đoạn chuẩn hoá 802.16g, 802.16f, 802.16h… 1.4 Các công nghệ sử dụng WIMAX: 1.4.1 Điều chế thứ tự cao hơn: Ngược với công nghệ tương tự có trước (FM,AM) biểu đồ điều chế số hóa hiệu suất thấp (PSK, BPSK, QPSK) sử dụng rộng rãi mạng ngày nay, công nghệ băng rộng không dây yêu cầu sử dụng biểu đồ điều chế theo thứ tự cao với hiệu trải phổ tốt Tuy nhiên biểu đồ điều chế theo thứ tự cao dễ bị tác động nhiễu (Interference) tượng đa đường dẫn Cả hai yếu tố phổ biến triển khai mạng khơng dây có mặt khắp nơi với số lượng người 3ong lớn SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn Hình 1.1: Một số lược đồ điều chế theo thứ tự khác Để biết tác động này, công nghệ OFDM, OFDMA SOFDMA công nghệ truy cập cải tiến hỗ trợ kênh cần thiết để đạt hiệu trải phổ cao với thông lượng kênh cao Những công nghệ tản cho WIMAX di động hệ thống băng rộng di động hệ khác 1.4.1.1 Công nghệ OFDM: Nhu cầu dịch vụ băng thông rộng tin cậy điều kiện truyền khơng dây bị che chắn (tầm nhìn khuất–NLOS, đặc biệt bị ảnh hưởng tượng đa đường dẫn can thiệp từ nhà cung cấp dịch vụ không dây khác) đưa công nghệ không dây vào triển khai rộng khắp sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM chuẩn sản phẩm Hình 1.2: Cơng nghệ OFDM Công nghệ OFDM chia luồng liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp vùng tần số sử dụng 4ong mang trực giao với 4ong mang khác Những 4ong mang sau ghép thành kênh tần số để truyền vơ tuyến SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn Hình 1.3 : Lược đồ sóng mang OFDM Các đường truyền băng hẹp sử dụng kí tự có khoảng thời gian dài (LongDuration-Sysbol) miền thời gian để làm cho kí tự khơng bị méo tượng đa đường dẫn Bằng cách sử dụng khoảng thời gian kí tự xấp xỉ 100 ms với khoảng bảo vệ khoảng 10 ms, công nghệ OFDM cho phép khắc phục tác động tượng đa đường Hình 1.4 : Sự nguyên vẹn kí tự sử dụng làm chậm trễ tượng đa đường dẫn với khoảng bảo vệ thời gian Để đảm bảo khả trực giao, khoảng dãn cách 5ong mang phải chọn lựa 5ong5 đảo ngược với khoảng thời gian kí tự SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn Hình 1.5 : Khoảng dãn cách 6ong mang lựa chọn để 6ong mang trực giao với 6ong mang khác Độ dãn cách 6ong mang phải cân với đảo ngược khoảng thời gian kí tự Số lượng 6ong mang phụ thuộc vào nhiều yếu tố độ rộng kênh mức độ nhiễu Con số tương ứng với kích thước FFT ( Fast-Fourier-Transformer ) Chuẩn giao tiếp vô tuyến 802.16-2004 xác định rõ 256 sóng mang con, tương ứng với kích cỡ FFT từ 512 đến 2048 phù hợp với độ rộng kênh từ tới 20 Mhz để trì tương đối khoảng thời gian khơng đổi kí tự khoảng dãn cách 6ong mang độc lập với độ rộng kênh Vì với cơng nghệ OFDM, kết hợp 6ong mang trực giao truyền song song với kí tự có khoảng thời gian dài đảm bảo lưu lượng băng thông rộng không bị hạn chế môi trường bị che chắn tầm nhìn (NLOS) nhiễu tượng đa đường dẫn 1.4.1.2 Công nghệ OFDMA: Truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA ) công nghệ đa 6ong mang phát triển từ công nghệ OFDM, ứng dụng công nghệ đa truy cập Được diễn tả biểu đồ đây, OFDMA hỗ trợ nhiệm vụ 6ong mang thuê bao định Mỗi nhóm 6ong mang biểu thị kênh (sub-channel), thuê bao định nhiều kênh để truyền phát dựa yêu cầu cụ thể lưu lượng thuê bao SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn Hình 1.6 : Cơng nghệ OFDM OFDMA OFDMA có số ưu điểm khả linh hoạt tăng, thơng lượng tính ổn định cải tiến Bằng việc ấn định kênh cho thuê bao cụ thể, việc truyền phát thuê bao xảy đồng thời mà khơng cần can thiệp nào, giảm thiểu tác động ảnh hưởng đa truy cập –MAI (Multiplex Access interference) Hơn nữa, tượng kênh cho phép tập trung công suất phát qua số lượng 7ong mang Kết làm tăng số đường truyền dẫn đến tăng phạm vi khả phủ 7ong Việc sửa đổi bổ sung chuẩn IEEE 802.16e-2005 triển khai nhằm mở rộng chuẩn vô tuyến 802.16 đáp ứng ứng dụng di động Sự bổ sung cho phép công nghệ OFDMA đáp ứng nhiều tính sử dụng cách linh hoạt thách thức việc thuê bao di động di chuyển nhanh môi trường NLOS Chuẩn 802.16e-2005 hỗ trợ tuỳ chọn phân phối kênh con, tùy theo tình sử dụng sau : • Các 7ong mang tán xạ thông qua kênh tần số Điều liên quan đến việc sử dụng phân hoá kênh (sub-channelization) FUSC • Một số nhóm 7ong mang tán xạ sử dụng để tạo thành kênh Điều liên quan phần đến việc sử dụng phân hoá kênh (subchannelization) PUSC SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn • Các kênh tạo nhóm 8ong mang Điều liên quan đến điều biến mã hoá tuỳ ứng AMC Với PUSC FUSC, việc phân phối 8ong mang tới kênh thực theo mơ hình giả ngẫu nhiên mà 8ong mang kênh định cell định khác với 8ong mang kênh cell khác (VD : 8ong mang kênh cell hoàn toàn khác với 8ong mang kênh cell 2) Sự hoán đổi giả ngẫu nhiên có ảnh hưởng tương đối đến nhiễu Điều làm giảm tác động đối nghịch tượng nhiễu cell Nhìn chung, FUSC PUSC tuỳ chọn tốt cho ứng dụng di động, AMC hoàn toàn phù hợp cho ứng dụng cố định, mang xách di chuyển chậm 1.4.1.3 Công nghệ SOFDMA: Việc mở rộng OFDMA (SOFDMA) hỗ trợ khả điều chỉnh OFDMA cho phù hợp với độ rộng kênh sử dụng Theo nguyên tắc ấn định số lượng dải phổ dành cho nhà cung cấp dịch vụ khác, thông số công nghệ OFDMA tối ưu hóa cho tỷ lệ với dải băng tần cấp cho nhà cung cấp dịch vụ cụ thể Với S-OFDMA, kích cỡ FFT khác với độ rộng kênh dựa thông số theo chuẩn 802.16e-2005 Trong kênh tần số 5Ghz FFT kích cỡ 512 sóng mang xác định cịn kênh 10Mhz, FFT kích cỡ 1024 xác định Điều đảm bảo hệ thống 5Mhz 10Mhz có khoảng thời gian kí tự có khả chống méo đa đường kể hệ thống khác kích cỡ 1.4.1.4 Các cơng nghệ anten sử dụng WIMAX: 1.4.1.4.1 Hệ thống anten thông minh: Hệ thống công nghệ anten thơng minh có liên quan đến loại anten thiết kế để tăng cường độ tín hiệu nhận mạng truy cập khơng dây Mục đích để làm tăng CINR (Carrier-to-interference plus noise radio) SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn Sử dụng công nghệ anten thơng minh vừa làm tăng cường độ tín hiệu nhận làm giảm mức độ nhiễu để tăng phần lớn công dụng mạng giao tiếp di động Cường độ tín hiệu nhận dao động thuê bao di động vùng phủ 9ong việc sử dụng nhiều anten anten thông minh để tăng chất lượng đường truyền nghiên cứu từ hệ thống di động đời Bước sử dụng nhiều anten để cung cấp độ phân tập thu “receiver diversity ” Hệ thống lựa chọn anten với cường độ tín hiệu mạnh tối ưu phối hợp tín hiệu nhận từ tất anten Chuẩn WIMAX hỗ trợ nhiều loại công nghệ anten thông minh, bao gồm đa cổng vào ( MIMO ) hệ thống anten thông minh cải tiến (hoặc thích nghi) (ASS) hai loại thiết bị đầu cuối khách 9ong trạm gốc Trong MIMO đề cập đến việc sử dụng nhiều anten kết q trình u cầu tín hiệu bổ sung, ASS tùy thuộc vào cơng nghệ “ mã hóa khơng gian-thời gian ” (Space-time coding) tạo chum tia “ beam-forming ” Với beam-forming, tín hiệu với lượng phát đi, định hình theo dạng vật lý truyền phát trực tiếp đến thuê bao cụ thể dẫn đến độ lợi cao hơn, thông lượng cao khả chống nhiễu tốt Do công nghệ OFDMA chuyển kênh dài tần rộng thành nhiều 9ong mang phẳng độ rộng kênh hẹp, ASS hỗ trợ với độ phức tạp nhiều so với yêu cầu hệ thống băng rộng không dây khác 1.4.1.4.2 Công nghệ đa cổng vào : Công nghệ đa cổng vào (MIMO) miêu tả hệ thống sử dụng nhiều radio hệ thống anten điểm cuối đường kết nối khơng dây Trước đây, chi phí để kết hợp nhiều anten radio đầu cuối khách 9ong cao Các cải tiến gần cơng nghệ tích hợp triển khai quy mơ nhỏ cho hệ thống vơ tuyến làm tăng tính khả thi chi phí hiệu Phối hợp nhiều tín hiệu nhận đạt lợi ích tức thời tăng cường độ tín hiệu nhận được, nhiên công nghệ MIMO cho phép truyền phát luồng liệu song song để đạt thông lượng lớn Ví dụ, MIMO 2x2 (tức gồm phần tử phát thu) với hệ thống điểmđiểm phân cực, tần số cấp cho carrier sử dụng lần, làm tăng tốc độ truyền liệu gấp lần SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn Trong hệ thống điểm-đa điểm sử dụng MIMO, anten trạm gốc phát luồng liệu khác thiết bị đầu cuối khách 10ong nhận nhiều thành phần tín hiệu phát khác với anten thiết bị thuê bao khách 10ong minh họa hình Bằng cách sử dụng thuật tốn thích hợp, thiết bị đầu cuối khách 10ong phân chia giải mã luồng liệu nhận lúc Chuẩn WIMAX di động bao gồm cơng nghệ mã hóa MIMO anten điểm cuối đường kết nối (4x4 MIMO) Hình 1.7: Cơng nghệ anten MIMO 1.4.1.5 Mã hóa khơng gian-thời gian: Mã hóa khơng gian-thời gian (Space-time coding) kĩ thuật thực phân tập truyền phát (Transmission diversity) WIMAX sử dụng kĩ thuật phân tập truyền phát đường Downlink để phân tập phần nhằm tăng cường chất lượng tín hiệu truyền đến thuê bao cụ thể nằm điểm dải chùm tia anten phát Mặc dầu cung cấp độ lợi tín hiệu thấp beam-forming người sử dụng di động phân tập truyền phát cần thiết khơng yêu cầu kiến thức hiểu biết trước đặc tính truyền dẫn kênh tần số cụ thể thuê bao Công nghệ STC, biết đến Alamouti code, cơng bố vào năm 1998 hợp với chuẩn WIMAX Tạo chum tia (Beam-forming): Việc truyền phát tín hiệu từ nhiều anten pha cân cụ thể sử dụng để tạo 10ong tia hẹp Hiện tượng gọi beam-forming SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 10 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn n1=n1*0.000000000000000001i;%cong nhieu gauss vao tin hieu noise=awgn(n1,8);%cho kenh suy hao 8db variance=var(noise); N=fft(noise); Y=XFG+N; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%% % gia tri cua ma tran tuong quan Rgg %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%% gg=zeros(64,64); for i=1:64 gg(i,i)=G(i); end gg_myu = sum(gg, 1)/64; gg_mid = gg - gg_myu(ones(64,1),:); sum_gg_mid= sum(gg_mid, 1); Rgg = (gg_mid' * gg_mid- (sum_gg_mid' * sum_gg_mid) / 64) / (64 - 1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Su dung thuat toan LS va MMSE %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Gia tri cua Hls %Hmmse=inv(X)*Y; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% H_ls=(inv(X)) * Y; Hls=zeros(64,64); for i=1:64 Hls(i,i)=H_ls(i); end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% % Gia tri cua Hmmse %Hmmse=F*Rgg*inv(Rgy)*Y; SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 49 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% u=rand(64,64); F=fft(u)*inv(u);%tao ma tran F 64x64 I=eye(64,64); Rgy=Rgg * F'* X'; Ryy=X * F * Rgg * F' *X' + variance * I; for i=1:64 yy(i,i)=Y(i); end Gmmse=Rgy * inv(Ryy)* Y; H_mmse=fft(Gmmse); for i=1:64 Hmmse(i,i)=H_mmse(i); end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% %Mo phong thoi gian thuc for n=1:6 SNR_send=5*n; error_count_ls=0;%cho error-count ban đầu error_count_mmse=0;%cho error-count ban đầu %gui 1000 vector du lieu qua kenh for c=1:1000 %phat du lieu ngau nhien[i/p matrix ] X=zeros(64,64); d=rand(64,1); for i=1:64 if(d(i)>=0.5) d(i)=+1; else d(i)=-1; end end for i=1:64 X(i,i)=d(i); end SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 50 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn XFG=X*H;%dan no qua kenh thuc n1=ones(64,1); n1=n1*0.000000000000000001i;%cong nhieu gauss trang noise=awgn(n1,SNR_send); variance=var(noise); N=fft(noise); Y=XFG+N; %bat dau nhan %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% % I:LS ESTIMATOR BASED RECEIVER: %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% I=inv(Hls)* Y; for k=1:64 if(real(I(k))>0) I(k)=1; else I(k)=-1; end end for k=1:64 if(I(k)~=d(k)) error_count_ls=error_count_ls+1; end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% % I:MMSE ESTIMATOR BASED RECEIVER: %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%% I=inv(Hmmse)* Y; for k=1:64 if(real(I(k))>0) I(k)=1; else SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 51 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn I(k)=-1; end end for k=1:64 if(I(k)~=d(k)) error_count_mmse=error_count_mmse+1; end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%% end ser_ls(n)=error_count_ls/64000; ser_mmse(n)=error_count_mmse/64000; ser_ls ser_mmse SNR(n)=SNR_send; end; %hienthi semilogy(SNR,ser_mmse,'k-'); grid on; xlabel('SNR in DB'); ylabel('Symbol Error Rate'); title('PLOT OF SNR V/S SER FOR AN OFDM SYSTEM WITH MMSE/LS ESTIMATOR BASED RECEIVERS'); hold on; semilogy(SNR,ser_ls,'b*'); semilogy(SNR,ser_ls,'b-'); semilogy(SNR,ser_mmse,'kv'); grid on; xlabel('SNR in DB'); ylabel('Symbol Error Rate'); title('PLOT OF SNR V/S SER FOR AN OFDM SYSTEM WITH MMSE/LS ESTIMATOR BASED RECEIVERS') SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 52 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn 4.3 Mô so sánh ước lượng MMSE LS: %tao ham MSE voi uoc luong MMSE function ms_error=MMSE_MSE_calc(X,H,Y,Rgg,F,variance) %gia tri cua Hmmse %Hmmse=F*Rgg*inv(Rgy)*Y; I=eye(64,64); Rgy=Rgg * F'* X'; Ryy=X * F * Rgg * F' *X' + variance * I; Gmmse=Rgy * inv(Ryy)* Y; Hmmse=fft(Gmmse); ms_error_mat=mean(((abs(H)-abs(Hmmse))/abs(H)).^2); for i=1:64 if(ms_error_mat(i)~=0) ms_error=ms_error_mat(i); end end -%tao ham MSE voi uoc luong LS function ms_error=LS_MSE_calc(X,H,Y) %gia tri cua Hls Hls=inv(X)*Y; ms_error_mat_LS=mean((abs(H-Hls)/abs(H)).^2); for i=1:64 if(ms_error_mat_LS(i)~=0) ms_error=ms_error_mat_LS(i); end end SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 53 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % SO SANH UOC LUONG MMSE VA LS TRONG HE THONG OFDM VOI 64 SONG MANG CON %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %gia thiet dieu che BPSK symbols:+1/-1 clc clear X=zeros(64,64); d=rand(64,1); for i=1:64 if(d(i)>=0.5) d(i)=+1; else d(i)=-1; end end for i=1:64 X(i,i)=d(i); End %TINH MA TRAN G tau=[0.5 3.5];%tre lan truyen dan for k=1:64 s=0; for m=1:2 s=s+(exp(-j*pi*(1/64)*(k+63*tau(m))) * (( sin(pi*tau(m)) / sin(pi*(1/64)*(tau(m)-k))))); end g(k)=s/sqrt(64);%bieu thuc toan hoc cua dap ung xung g(k) end G=g'; H=fft(G); u=rand(64,64); F=fft(u)*inv(u); SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 54 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%% %GIA TRI CUA MA TRAN TUONG QUAN G-Rgg %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%% gg=zeros(64,64); for i=1:64 gg(i,i)=G(i); end gg_myu = sum(gg, 1)/64; gg_mid = gg - gg_myu(ones(64,1),:); sum_gg_mid= sum(gg_mid, 1); Rgg = (gg_mid' * gg_mid- (sum_gg_mid' * sum_gg_mid) / 63) /64; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%% for m=1:15 for n=1:7 SNR_send=5*n; XFG=X*H; n1=ones(64,1); n1=n1*0.0000000000001i;%cong nhieu gau vao tin hieu noise=awgn(n1,SNR_send); variance=var(noise); N=fft(noise); Y=XFG+N; %gia tri cua uoc luong LS cho uoc luong MSE mean_squared_error_ls=LS_MSE_calc(X,H,Y); %gia tri cua uoc luong MMSE cho uoc luong MSE mean_squared_error_mmse=MMSE_MSE_calc(X,H,Y,Rgg,F,variance); SNR(n)=SNR_send; mmse_mse(m,n)=mean_squared_error_mmse; ls_mse(m,n)=mean_squared_error_ls; end end SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 55 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn ls_mse mmse_mse mmse_mse_ave=mean(mmse_mse); ls_mse_ave=mean(ls_mse); %hien thi tren thi semilogy(SNR,mmse_mse_ave,'g-'); grid on; xlabel('SNR in DB'); ylabel('mean squared error'); title('So sanh uoc luong LS va MMSE cho he thong OFDM'); hold on; semilogy(SNR,ls_mse_ave,'b*'); semilogy(SNR,ls_mse_ave,'b-'); semilogy(SNR,mmse_mse_ave,'gv'); grid on; xlabel('SNR in DB'); ylabel('mean squared error'); title('So sanh uoc luong LS va MMSE cho he thong OFDM'); 4.4 Mơ giảm kích thước FFT với ước lượng MMSE : %%%%%%%%%tao ham Hmmse MMSE-0%%%%%% function ms_error=Mo_MMSE_calc(X,Y,F,Rgg,H) %Mo_Hmmse=T*Qmmse*T'*X'*Y; %tinh variance for n=1:15 n1=ones(64,1); SNR_send=5*n; noise=awgn(n1,SNR_send); variance=var(noise); end %Tinh T0 T0=F(1:5,1:5); %tinh R0 R0=Rgg(1:5,1:5); %tinh X0 X0=X(1:5,1:5); %tinh Y0 Y0=Y(1:5,1); %tinh H0 SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 56 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn H0=H(1:5,1); I0=eye(5,5); Rgy=R0 * T0'* X0'; Ryy=X0 * T0 * R0 * T0' *X0' + variance * I0; Gmmse=Rgy * inv(Ryy)* Y0; Hmmse=T0*Gmmse; ms_error_mat=mean(((abs(H0)-abs(Hmmse))/abs(H0)).^2); for i=1:5 if(ms_error_mat(i)~=0) ms_error=ms_error_mat(i); end end %%%%%%%%%tao ham Hmmse MMSE-5%%%%%% function ms_error=M5_MMSE_calc(X,Y,F,Rgg,H) %Mo_Hmmse=T*Qmmse*T'*X'*Y; %Tinh variance for n=1:15 n1=ones(64,1); SNR_send=5*n; noise=awgn(n1,SNR_send); variance=var(noise); end %tinh ma tran T T3=F(1:15,1:10); T4=F(1:15,60:64); T5=[T3,T4]; %Tinh ma tran R R1=Rgg(1:10,1:10); R2=[R1;zeros(5,10)]; R3=Rgg(60:64,60:64); R4=[zeros(10,5);R3]; R5=[R2,R4]; %Tinh X1 X3=X(1:15,1:10); X4=X(50:64,60:64); X5=[X3,X4]; SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 57 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn %Tinh Y1 Y2=Y(1:10,1); Y3=Y(60:64,1); Y5=[Y2;Y3]; %Tinh H1 H2=H(1:10,1); H3=H(60:64,1); H5=[H2;H3]; I5=eye(15,15); Rgy=R5 * T5'* X5'; Ryy=X5 * T5 * R5 * T5' *X5' + variance * I5; Gmmse=Rgy * inv(Ryy)* Y5; Hmmse5=T5*Gmmse; ms_error_mat=mean(((abs(H5)-abs(Hmmse5))/abs(H5)).^2); for i=1:15 if(ms_error_mat(i)~=0) ms_error=ms_error_mat(i); end end -%%%%%%%%%tao ham cai tien Hmmse MMSE-10%%%%%% function ms_error=M10_MMSE_calc(X,Y,Rgg,H,F) %Mo_Hmmse=T*Qmmse*T'*X'*Y; %tinh ma tran T for n=1:15 n1=ones(64,1); SNR_send=5*n; noise=awgn(n1,SNR_send); variance=var(noise); end %tinh ma tran T T8=F(1:25,1:15); T9=F(1:25,55:64); T10=[T8,T9]; %Tinh ma tran R SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 58 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn R6=Rgg(1:15,1:15); R7=[R6;zeros(10,15)]; R8=Rgg(55:64,55:64); R9=[zeros(15,10);R8]; R10=[R7,R9]; %Tinh X1 X8=X(1:25,1:15); X9=X(40:64,55:64); X10=[X8,X9]; %Tinh Y1 Y8=Y(1:15,1); Y9=Y(55:64,1); Y10=[Y8;Y9]; %Tinh H1 H8=H(1:15,1); H9=H(55:64,1); H10=[H8;H9]; I10=eye(25,25); Rgy=R10 * T10'* X10'; Ryy=X10 * T10 * R10 * T10' *X10' + variance * I10; Gmmse=Rgy * inv(Ryy)* Y10; Hmmse10=T10*Gmmse; ms_error_mat=mean(((abs(H10)-abs(Hmmse10))/abs(H10)).^2); for i=1:25 if(ms_error_mat(i)~=0) ms_error=ms_error_mat(i); end end %%%%%%%%%%%%%%%%Chuong trinh chinh%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % SO SANH UOC LUONG MMSE VA LS TRONG HE THONG OFDM VOI 64 SONG MANG CON %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 59 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %gia thiet dieu che BPSK symbols:+1/-1 clc clear X=zeros(64,64); d=rand(64,1); for i=1:64 if(d(i)>=0.5) d(i)=+1; else d(i)=-1; end end for i=1:64 X(i,i)=d(i); End %TINH MA TRAN G tau=[0.5 3.5];%tre lan truyen dan for k=1:64 s=0; for m=1:2 s=s+(exp(-j*pi*(1/64)*(k+63*tau(m))) * (( sin(pi*tau(m)) / sin(pi*(1/64)*(tau(m)-k))))); end g(k)=s/sqrt(64);%bieu thuc toan hoc cua dap ung xung g(k) end G=g'; H=fft(G); u=rand(64,64); F=fft(u)*inv(u); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%% %GIA TRI CUA MA TRAN TUONG QUAN G-Rgg %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%% gg=zeros(64,64); for i=1:64 SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 60 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn gg(i,i)=G(i); end gg_myu = sum(gg, 1)/64; gg_mid = gg - gg_myu(ones(64,1),:); sum_gg_mid= sum(gg_mid, 1); Rgg = (gg_mid' * gg_mid- (sum_gg_mid' * sum_gg_mid) / 63) /64; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%% for m=1:15 for n=1:7 SNR_send=5*n; XFG=X*H; n1=ones(64,1); n1=n1*0.0000000000001i;%cong nhieu gau vao tin hieu noise=awgn(n1,SNR_send); variance=var(noise); N=fft(noise); Y=XFG+N; %gia tri cua uoc luong LS cho uoc luong MSE mean_squared_error_ls=LS_MSE_calc(X,H,Y); %gia tri cua uoc luong MMSE cho uoc luong MSE mean_squared_error_mmse=MMSE_MSE_calc(X,H,Y,Rgg,F,variance) %gia tri cua cai tien uoc luong MMSE-0 mean_Mo_squared_error_mmse=Mo_MMSE_calc(X,Y,F,Rgg,H); %gia tri cua cai tien uoc luong MMSE-5 mean_M5_squared_error_mmse=M5_MMSE_calc(X,Y,F,Rgg,H); %gia tri cua cai tien uoc luong MMSE-10 mean_M10_squared_error_mmse=M10_MMSE_calc(X,Y,Rgg,H,F); SNR(n)=SNR_send; mmse_mse(m,n)=mean_squared_error_mmse; ls_mse(m,n)=mean_squared_error_ls; Mo_mmse_mse(m,n)=mean_Mo_squared_error_mmse; M5_mmse_mse(m,n)=mean_M5_squared_error_mmse; M10_mmse_mse(m,n)=mean_M10_squared_error_mmse; SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 61 Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn end end ls_mse mmse_mse Mo_mmse_mse M5_mmse_mse M10_mmse_mse mmse_mse_ave=mean(mmse_mse); ls_mse_ave=mean(ls_mse); Mo_mmse_mse_ave=mean(Mo_mmse_mse); M5_mmse_mse_ave=mean(M5_mmse_mse); M10_mmse_mse_ave=mean(M10_mmse_mse); %hien thi tren thi semilogy(SNR,mmse_mse_ave,'g-'); grid on; xlabel('SNR in DB'); ylabel('mean squared error'); title('So sanh uoc luong LS va MMSE,MMSE-0,MMSE-5,MMSE-10 cho he thong OFDM'); hold on; semilogy(SNR,ls_mse_ave,'b*'); semilogy(SNR,ls_mse_ave,'b-'); semilogy(SNR,mmse_mse_ave,'gv'); semilogy(SNR,Mo_mmse_mse_ave,'r-'); semilogy(SNR,Mo_mmse_mse_ave,'ro'); semilogy(SNR,M5_mmse_mse_ave,'k-'); semilogy(SNR,M5_mmse_mse_ave,'kp'); semilogy(SNR,M10_mmse_mse_ave,'m-'); semilogy(SNR,M10_mmse_mse_ave,'mp'); grid on; xlabel('SNR in DB'); ylabel('mean squared error'); title('So sanh uoc luong LS va MMSE,MMSE-0,MMSE-5,MMSE-10 cho he thong OFDM'); SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 Trang 62 Đề Tài Tốt Nghiệp SVTH: Lê Tiến Dũng Lớp: 03DT1 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn Trang 63 ... Hình 1.11 :Mơ tả hệ thống WIMAX Kiến trúc mềm dẻo : WIMAX hỗ trợ vài kiến trúc hệ thống bao gồm Point-to-Point, Point-toMultiPoint Uniquitous coverage (bao phủ toàn bộ) WIMAX MAC (Media Access... ma trận tương quan g y R gg : ma trận tự tương quan g F H ma trận chuyển vị F X H ma trận chuyển vị X σ n phương sai Hơn nữa, R gg ma trận tự tương quan g σ n2 biểu nhiễu tương quan E{ n k }... anten để cung cấp độ phân tập thu “receiver diversity ” Hệ thống lựa chọn anten với cường độ tín hiệu mạnh tối ưu phối hợp tín hiệu nhận từ tất anten Chuẩn WIMAX hỗ trợ nhiều loại công nghệ anten