OFDM và ứng dụng trong wimax

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN DOÃN ĐỨC OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT …………………… Người hướng dẫn khoa học: PGS TS PHẠM MINH VIỆT Hà Nội – Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan Luận văn nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố Luận văn khác Các số liệu mơ thích, trích dẫn tham khảo từ báo, tài liệu gốc cụ thể Hà nội, 30 tháng 03 năm 2014 Học viên thực Nguyễn Dỗn Đức ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn, PGS TS Phạm Minh Việt, thầy có định hướng quan trọng liên tục hướng dẫn mục tiêu nghiên cứu suốt trình thực luận văn Tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới gia đình, tạo điều kiện động viên suốt trình thực nội dung luận văn Hà Nội, 30 tháng 03 năm 2014 Nguyễn Doãn Đức iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ……………………………………………………………… … II LỜI CẢM ƠN ……………………………………………………………… III CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT …………………………………… VI DANH MỤC CÁC BẢNG ……………………………………………………….… X DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ………………………………………………… … XI PHẦN MỞ ĐẦU ………………………………………………………………… XIV CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT OFDM ………………………….…1 1.1 Nguyên lý OFDM ……………………………………………………1 1.2 Sự trực giao tín hiệu OFDM …………………………………………….1 1.3 Mơ tả tốn học tín hiệu OFDM …………………………………………… 1.4 Hệ thống phát thu OFDM …………………………………………………….4 1.5 Các phương pháp điều biến OFDM ……………………………………….5 1.6 Mã Gray ………………………………………………………………………….7 1.7 Khoảng bảo vệ hệ thống OFDM ………………………………………… 1.8 Kết luận chương ……………………………………………………………… 10 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX ……………….……….11 2.1 Khái niệm WiMAX …………………………………………………………11 2.2 Giới thiệu chuẩn IEEE 802.16 …………………………………………12 2.3 Các đặc điểm WiMAX …………………………………………………….15 2.3.1 Đặc điểm WiMAX cố định (Fixed WiMAX) ………… …………… 15 2.3.2 Đặc điểm WiMAX di động (Mobile WiMAX) ………… ……………16 2.4 So sánh WiMAX với số công nghệ khác ………………………………….17 iv 2.5 Ưu nhược điểm công nghệ WiMAX ……………………………………….20 2.6 Tình hình triển khai cơng nghệ WiMAX ………………………………………22 2.6.1 Tình hình triển khai WiMAX giới ……………… ………… 22 2.6.2 Tình hình triển khai WiMAX Việt Nam ……………… ………….22 2.7 Kết luận chương ……………………………………………………………… 24 CHƯƠNG - CÁC LOẠI NHIỄU CHÍNH TRONG WIMAX VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC ………………………… …………………………………….26 3.1 Các loại nhiễu WiMAX ………………………………… ………26 3.1.1 Suy hao tín hiệu đường truyền ……………………………………26 3.1.2 Hiện tượng che chắn (shadowing) ……………………………… ……27 3.1.3 Hiện tượng đa đường (multipath) ………………………………… …28 3.1.4 Sự dịch tần Doppler ……………………………….………………… 29 3.1.5 Nhiễu đồng kênh (CCI – Co-Channel Interference) ………………… 30 3.2 Các biện pháp khắc phục nhiễu WiMAX ……………………………… 31 3.2.1 Phương pháp tái sử dụng tần số phân đoạn ……………………………31 3.2.2 Đa truy nhập phân tần trực giao (OFDMA ) …………………………………33 3.2.3 Các biện pháp giảm fađin …………………………………………… 34 3.2.4 Sử dụng cân ………………………………………………… 37 3.2.5 Phương pháp mã hoá điều biến thích ứng (ACM) ………………… 37 3.2.6 Mã hoá kênh ……………………….………………………………… 40 3.3 Kết luận chương ……………………………………………………………… 41 CHƯƠNG - CÁC PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRONG HỆ THỐNG OFDM…… ……………………………………………………………… 42 4.1 Phương pháp ước lượng kênh dựa tín hiệu hoa tiêu ……………………….42 4.1.1 Bố trí tín hiệu hoa tiêu kiểu khối (Block Type) ……………………….43 v 4.1.2 Bố trí tín hiệu hoa tiêu kiểu lược (Comb Type) ………………….44 4.1.3 Kiểu mạng lưới (Lattice Type) ……………………………………… 45 4.2 Phương pháp ước lượng kênh dựa ký hiệu huấn luyện ……………………46 4.2.1 Ước lượng kênh bình phương nhỏ (LS – Least Squares) ….…… 47 4.2.2 Ước lượng kênh lỗi bình phương trung bình tối thiểu (MMSE – Minimum Mean Square Error) ………………………………………………48 4.3 Ước lượng kênh dựa biến đổi Fourier rời rạc (DFT - Discrete Fourier Transform) ……………………………………………………………………….…51 4.4 Ước lượng kênh định hướng định (DDCE - Decision-Directed Channel Estimation) …………………………………………………………………………52 4.5 Một số kỹ thuật ước lượng kênh cải tiến ………………………………….……54 4.5.1 Ước lượng kênh sử dụng tín hiệu xếp chồng ……………………54 4.5.2 Ước lượng kênh mò (Blind Channel Estimation) …… ………………56 4.6 Các phương pháp ước lượng kênh đề xuất ……………….………………57 4.6.1 Mô tả hệ thống …………………………………………………………57 4.6.2 Các ước lượng kênh ………………………………….…………… 60 4.7 Kết luận chương ……………………………………………………………… 65 CHƯƠNG - MÔ PHỎNG ƯỚC LƯỢNG KÊNH ……………………….………66 5.1 Xây dựng mơ hình mơ …………………………………….…………….66 5.2 Các nội dung mô ………………………………………… …………….67 5.3 Kết luận chương ………………………………………………….…………….76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………………………………………77 vi CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT ADC ACM ARQ AWGN BLER BPSK BTS CC CCI CDMA CP CSMA CSMA/ CA CTC DAC DDCE DFT DL DSL FDD FDM FEC FFT GSM HPSA ICI IDFT IEEE IFFT IQ Analog to Digital Converter Adaptive Coding and Modulation Auto Repeat ReQuest Additive White Gaussian Noise Block Error Rates Binary Phase-Shift Keying Base Tranceiver Station Convolutional Code Co-Channel Interference Code Division Multiple Access Cyclic Prefix Carrier Sense Multiple Access Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance Convolutional Turbo Code Digital to Analog converter Decision-Directed Channel Estimation Discrete Fourier Transform Downlink Digital Subcriber Line Frequency Division Duplexing Frequency Division Multiplexer Forward Error Correction Fast Fourier Transform Global System for Mobile Communications High Speed Packet Access Inter-Carrier Interference Inverse Discrete Fourier Transform Institute of Electrical and Electronics Engineers Inverse Fast Fourier Transform Inphase Quadrature vii Bộ biến đổi tương tự-số Mã hố điều biến thích ứng Yêu cầu lặp tự động Tạp âm Gauss trắng cộng Tỷ lệ lỗi khối Khoá dịch pha nhị phân Trạm thu - phát sở Mã chập Nhiễu đồng kênh Đa truy nhập phân mã Tiền tố tuần hoà Đa truy nhập cảm nhận sóng mang Đa truy nhập cảm nhận sóng mang tránh xung đột Mã turbo chập Bộ biến đổi số-tương tự Uớc lượng kênh định hướng định Biến đổi Fourier rời rạc Liên kết xuống Đường thuê bao số Song công phân tần Bộ dồn kênh phân tần Sửa lỗi tiến Biến đổi Fourier nhanh Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Truy nhập gói tốc độ cao Nhiễu liên sóng mang Biến đổi Fourier rời rạc ngược Viện kỹ thuật điện điện tử Biến đổi Fourier nhanh ngược Vng góc đồng pha ISI ITU LAN LMDS LOS LDPC LS MAC MAN MMSE MSE NLOS OFDM OFDMA PCMCIA PDA PDP PHY PMP PSK PSTN QAM QPSK RF RS SER SINR SNR SOFDMA Inter-Symbol Interference International Telecommunication Union Local Area Network Local Multipoint Distribution System Line Of Sight Low Density Parity Check Least-Square Medium Access Control Metropolian Area Network Minimum-Mean-Square-Error Mean Square Error Non Line of Sight Orthogonal Frequency Division Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiple Access Personal Computer Memory Card International Association Personal Digital Assistant Power Delay Profile Physic layer Point to Multi-Point Phase Shift Keying Public Switched Telephone Network Quadrature Amplitude Modulation Quadrature Shase Shift Keying Radio Frequency Reed-Solomon Symbol Error Rate Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio Signal-to-Noise ratio Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access viii Nhiễu liên ký hiệu Liên minh viễn thông quốc tế Mạng nội Hệ thống phân phối đa điểm nội Tầm nhìn thẳng Kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp Bình phương nhỏ Điều khiển truy nhập mơi trường Mạng vùng thị Lỗi bình phương trung bình tối thiểu Lỗi bình phương nhỏ Khơng có tầm nhìn thẳng Dồn kênh phân tần trực giao Đa truy nhập phân tần trực giao Hiệp hội quốc tế thẻ nhớ máy tính cá nhân Máy trợ giúp cá nhân số Profin trễ công suất Lớp vật lý Điểm đến đa điểm Khố dịch pha Mạng điện thoại chuyển mạch cơng cộng Điều biến biên độ cầu phương Khoá dịch pha cầu phương Tần số vô tuyến Mã Reed-Solomon Tỷ lệ lỗi ký hiệu Tỷ lệ tín hiệu nhiễu cộng tạp âm Tỷ lệ tín hiệu tạp âm Đa truy nhập phân tần trực giao khả biến tỷ lệ TDD UL UMTS VLSI VoIP WAN WCDMA WiMAX Time Division Duplexing Uplink Universal Mobile Telecommunications System Very-Large-Scale Integration Voice Over Internet Protocol Wide Area Network Wideband Code Division Multiple Access Worldwide Interoperability for Microwave Access ix Song công phân thời Liên kết lên Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu Tích hợp cỡ lớn Thoại qua giao thức internet Mạng diện rộng Đa truy nhập phân mã băng rộng Khả tương tác toàn cầu với Truy nhập vi sóng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Một số dạng điều biến Bảng 1.2: Bảng mã Gray Bảng 2.1: So sánh sơ lược chuẩn IEEE 802.16 15 Bảng 2.2: So sánh WiMAX với công nghệ không dây băng rộng khác 18 Bảng 5.1: Các thông số cho ước lượng kênh cụ thể mô 71 x MMSE ước lượng LS Kích thước tập xác định độ phức tạp hai loại ước lượng kênh cải tiến Ở bước lựa chọn tập nhánh g, luận văn đề xuất việc so sánh tính hiệu ước lượng cải tiến sử dụng cách chọn tập khác Trong phần mô chương sau, ta xem xét trường hợp chọn tập hợp này, cụ thể tập hợp bao gồm: nhánh g g L + K −1 , nghĩa L nhánh (tap) đầu tiên; gồm nhánh g g L + K −1 g N − K g N −1 , nghĩa là, L nhánh K nhánh phụ 4.7 Kết luận chương Chương đề cập đến số phương pháp ước lượng kênh phổ biến, đồng thời đề cập đến phương pháp cải tiến hai ước lượng kênh MMSE LS Đây sở để tiến hành mô đánh giá ước lượng kênh cải tiến chương sau 65 CHƯƠNG MÔ PHỎNG ƯỚC LƯỢNG KÊNH Để hiểu vấn đề lý thuyết đề cập chương trước, chương đề cập đến phần mô ước lượng kênh dựa phương pháp bao gồm: phương pháp ước lượng bình phương nhỏ (LS – Least Squares), phương pháp ước lượng lỗi bình phương trung bình tối thiểu (MMSE – Minimum Mean Square Error), phương pháp MMSE cải tiến Các mơ sử dụng mơ hình tổng quát cho kênh fading chậm đặc trưng thống kê kênh miền thời gian Các kết mô sử dụng để so sánh phương pháp thơng số lỗi bình phương trung bình (MSE – Mean Square Error) tỷ lệ lỗi ký hiệu (SER Symbol Error Rate) cho hệ thống BPSK Qua rút phương pháp để điều chỉnh thoả hiệp độ phức tạp hiệu suất ước lượng kênh Nội dung mô cụ thể chương bao gồm phần sau đây: - So sánh MSE SER phương pháp LS phương pháp MMSE; - So sánh đồ thị biên độ (năng lượng) Rgg kênh có hàm đáp ứng g(t) khác nhau; - So sánh phương pháp cải tiến hai phương pháp LS MMSE - So sánh phương pháp cải tiến sử dụng hai cách chọn tập hợp nhánh g khác nhau, nghĩa chọn theo phương án 1, trình bày 5.1 Xây dựng mơ hình mơ Trong phần mơ này, ta coi hệ thống hoạt động với dải tần 500 kHz, chia thành 64 âm (tone) với chu kỳ ký hiệu tổng cộng 138 µs, 10 µs phần tiền tố tuần hoàn (cyclic prefix) Việc lấy mẫu thực với tốc độ 500 66 kHz Do đó, ký hiệu bao gồm 69 mẫu, năm số nằm phần tiền tố tuần hoàn (nghĩa L = 5) 1000 kênh ngẫu nhiên hố giá trị SNR trung bình, mẫu bao gồm xung, bốn xung có độ trễ phân bố khoảng - 10 µs, đó, nhánh ln giả thiết có độ trễ khơng, tương ứng với đồng thời gian hoàn hảo thời điểm lấy mẫu Profin cường độ đa đường (multipath intensity profile) giả thiết φ (τ ) : e −τ /τ rms , τ rms 1/4 phần mở rộng tuần hoàn Ta sử dụng phương pháp mô MonteCarlo để tạo Rgg cho mơ hình kênh Ma trận hiệp phương sai với phương sai tạp âm thực σ n2 sử dụng ước lượng MMSE { } E{ n } , SNR trung bình ký hiệu hình 5.1 định nghĩa E hk 2 k { } chuẩn hoá để đồng E xk 5.2 Các nội dung mô So sánh SER MSE phương pháp LS phương pháp MMSE: Trước hết, ta có đánh giá tham số tỷ lệ lỗi ký hiệu (SER) tham số lỗi bình phương trung bình (MSE) phương pháp ước lượng kênh LS phương pháp ước lượng kênh MMSE: Đường cong tỷ lệ lỗi ký hiệu (SER - Symbol-Error Rate) (hình 5.1) tính tốn dựa tỷ lệ lỗi ký hiệu trung bình phương pháp MMSE LS Đồ thị thể khoảng giá trị SNR thấp (5 dB – 15 dB) tỷ lệ lỗi ký hiệu hai phương pháp ước lượng chênh lệch không nhiều, nhiên khoảng giá trị SNR cao (15 dB – 30 dB), phương pháp MMSE chiếm ưu hẳn độ xác tỷ lệ lỗi ký hiệu thấp Ngồi ra, thể hình 5.2, giá trị MSE phương pháp MMSE thấp hẳn giá trị MSE LS toàn dải SNR mơ (5 dB – 35 dB) 67 Hình 5.1: Đồ thị so sánh SER thu dựa phương pháp ước lượng MMSE LS hệ thống OFDM Hình 5.2: Đồ thị so sánh MSE thu dựa phương pháp ước lượng MMSE LS hệ thống OFDM 68 Như đề cập chương 4, phương pháp ước lượng kênh MMSE cho độ xác cao u cầu độ phức tạp tính tốn cao, điều lúc cần thiết Một cách làm đơn giản để giảm độ phức tạp tính tốn giảm kích thước ma trận Q, giảm kích thức ma trận thành phần cơng thức tính tốn ước lượng kênh Để có định hướng việc rút gọn kích thước ma trận, phần tiếp theo, khảo sát tính chất hàm biên độ (năng lượng) (của ma tự trận tự tương quan kênh) Rgg kênh có hàm đáp ứng g(t) khác So sánh đồ thị biên độ (năng lượng) Rgg kênh có hàm đáp ứng g(t) khác nhau: Hình 5.3 thể so sánh phân bố lượng ma trận Rgg kênh có đáp ứng xung kênh khác Từ việc quan sát đồ thị phân bố lượng (biên độ) ma trận tự tương quan kênh Rgg , rút đánh giá tương quan kênh thay đổi mạnh số nhánh (tap) đầu tiên, hầu hết lượng giữ vùng lân cận vị trí xung Điều gợi ý cho tập trung đánh giá ước lượng kênh vùng này, cụ thể là, đưa vào tính tốn giá trị lân cận xung Với nhận xét nêu trên, có định hướng tập trung đánh giá vùng lận cận vị trí xung Tuy nhiên, luận văn đề cập đến mô ước lượng MMSE cải tiến 69 (A): g (t ) = δ (t − 0,5Ts ) + δ (t − 2,5Ts ) (B): g (t ) = δ (t − 0,5Ts ) + δ (t − 3,5Ts ) (C): g (t ) = δ (t − 1,5Ts ) + δ (t − 3,5Ts ) (D): g (t ) = δ (t − 1,5Ts ) + δ (t − 4,5Ts ) (E): g (t ) = δ (t − 2,5Ts ) + δ (t − 4,5Ts ) (F): g (t ) = δ (t − 0,5Ts ) + δ (t − 2,5Ts ) + δ (t − 4,5Ts ) Hình 5.3: Phân bố lượng ma trận tự tương quan kênh Rgg nhánh kênh trường hợp (A), (B), (C), (D), (E), (F) hàm đáp ứng kênh g(t) 70 Sau đây, tiến hành mô để khảo sát hiệu phương pháp ước lượng MMSE cải tiến So sánh MSE phương pháp bao gồm phương pháp LS, phương pháp MMSE phương pháp MMSE cải tiến: Mục đích phần so sánh hiệu phương pháp MMSE cải tiến, nói cách khác phương pháp giảm kích thước ma trận Q Từ nhận xét phần trên, có hai phương án đề ra: - Phương án1: ta đưa vào tính tốn L nhánh g đặt Rgg (r , s ) = với r , s ∉ [ 0, L − 1] ; - Phương án 2: ta đưa vào tính tốn góc trái phía kích thước Lx L Rgg phần góc bên phải phía Rgg Sau đây, tiến hành mô cụ thể cho ước lượng MMSE cải tiến theo hai phương án Các thông số mô tả cho ước lượng kênh cụ thể cho bảng sau đây: Bảng 5.1: Các thông số cho ước lượng kênh cụ thể mô Bộ ước lượng Ký hiệu Các nhánh (tap) Kích thước sử dụng ′ SE ( g MM ′ SE ) QMM MMSE MMSE 0…63 64x64 LS LS 0…63 64x64 MMSE cải tiến MMSE1_5 0…5 5x5 theo phương án MMSE1_15 0…10 15x15 MMSE1_20 0…20 20x20 MMSE1_25 0…25 25x25 MMSE cải tiến MMSE2_15 0…10 60…64 15x15 theo phương án 0…20 60…64 25x25 MMSE2_25 71 Phần trình bày kết mơ ước lượng MMSE cải tiến theo phương án So sánh MSE ước lượng MMSE theo phương án 1: Kết mô MMSE theo phương án 1: Hình 5.4: So sánh MSE ước lượng LS ước lượng MMSE, MMSE1-5, MMSE1-15, MMSE1-20, MMSE1-25 Hình 5.4 cho thấy đường MSE phương pháp ước lượng MMSE cải tiến có phần nằm đường MSE phương pháp ước lượng LS, phần nằm khoảng giá trị SNR thấp nên sau ta gọi tắt khoảng giá trị SNR khoảng giá trị SNR thấp Trong phương án cải tiến này, giá trị SNR tăng lên giá trị MSE ước lượng MMSE cải tiến giảm dần tiệm cận đến giá trị ngưỡng, sau đường MSE trở thành nằm ngang Giá trị ngưỡng thể ảnh hưởng phần loại bỏ ma trận thành phần đến giá trị MSE phương pháp ước lượng 72 Ngoài ra, khoảng giá trị SNR thấp tương ứng, ước lượng MMSE cải tiến cho giá trị MSE gần tương đương với giá trị MSE phương ′ SE g MM ′ SE khoảng giá trị pháp MMSE đầy đủ Khi tăng kích thước ma trận QMM SNR mà đường đường MMSE cải tiến tiệm cận với đường MMSE đầy đủ rộng Hơn nữa, giá trị ngưỡng (đường MSE nằm ngang cắt trục thẳng đứng) nhỏ ′ SE g MM ′ SE lớn kích thước ma trận QMM Ngồi ra, hình vẽ cho thấy khoảng giá trị SNR thấp, chí phương pháp ước lượng MMSE cải tiến cho giá trị MSE thấp phương pháp ước lượng MMSE đầy đủ Tuy nhiên, cần lưu ý giá trị MSE tính giá trị MSE trung bình chịu ảnh hưởng sai số ta mở rộng kích thước ′ SE g MM ′ SE ma trận QMM Ngoài ra, điểm lưu ý quan trọng rút từ kết mô theo ′ SE g MM ′ SE lớn kích phương án này, kích thước ma trận QMM thước ngưỡng, đường cong MSE theo SNR phương pháp ước lượng MMSE cải tiến trở thành đường cong lõm, đó, khoảng giá trị SNR ta có lựa chọn tối ưu, nghĩa kích thước ma trận nhỏ MSE nhỏ Nói cách khác, khoảng SNR lựa chọn kích thước ma trận cải tiến nhỏ (của phương pháp ước lượng MMSE cải tiến theo phương án này) để đảm bảo độ xác Nhờ đó, đạt hiệu độ phức tạp tính tốn nhỏ mà đảm bảo độ xác tốt Cụ thể, ví dụ cách lựa chọn là: khoảng giá trị SNR dB – 10 dB MMSE1-15 lựa chọn tối ưu; khoảng giá trị SNR 10 dB – 20 dB MMSE1-20 lựa chọn tối ưu; khoảng giá trị SNR 20 dB – 27 dB MMSE1-25 lựa chọn tối ưu So sánh MSE ước lượng MMSE theo phương án 2: Kết mô MMSE theo phương án 2: 73 Hình 5.5: So sánh lỗi bình phương trung bình ước lượng LS, MMSE, MMSE2-5, MMSE2-15, MMSE2-25 Hình 5.5 cho thấy kết theo phương án tương tự kết theo phương án 1, cụ thể là, đường MSE phương pháp ước lượng MMSE cải tiến theo phương án có phần nằm đường MSE phương pháp ước lượng LS Trong khoảng giá trị SNR thấp tương ứng, ước lượng MMSE cải tiến theo phương án cho giá trị MSE gần tương đương với giá trị MSE ′ SE g ′MM SE phương pháp MMSE đầy đủ Khi tăng kích thước ma trận QMM khoảng giá trị SNR mà đường đường MMSE cải tiến tiệm cận với đường MMSE đầy đủ rộng Hơn nữa, giá trị ngưỡng (đường MSE nằm ngang cắt trục thẳng ′ SE g MM ′ SE lớn đứng) nhỏ kích thước ma trận QMM Tương tự phương án 1, phương án 2, khoảng SNR lựa chọn ước lượng MMSE cải tiến tối ưu ′ SE Tuy nhiên, dễ dàng nhận thấy, với kích thước ma trận QMM ′ SE , nghĩa là, độ phức tạp tính tốn khoảng giá trị SNR thấp theo g MM 74 phương án hẹp khoảng giá trị SNR thấp theo phương án Ngồi ra, với độ phức tạp tính tốn phương án cho kết xác Để kiểm chứng điều này, phần tiếp theo, ta thực mô riêng trường hợp, đó, so ′ SE sánh MSE hai phương án cải tiến MMSE có kích thước ma trận QMM g ′MM SE , nghĩa độ phức tạp tính tốn Tiếp theo, ta thực mô đơn giản để đánh giá sơ lược hiệu hai phương án Phần mô so sánh MSE ước lượng MMSE cải tiến ′ SE g MM ′ SE 15x15 (MMSE1-15) theo phương án có có kích thước ma trận QMM ước lượng MMSE theo phương án có có kích thước ma trận 15x15 (MMSE2-15) Việc chọn trường hợp cụ thể nhằm mục đích so sánh đơn giản rõ ràng hiệu hai phương án Hình 5.6: So sánh MSE ước lượng kênh: ước lượng LS, MMSE1-15, MMSE2-15 75 Từ hình vẽ ta có nhận xét sau: - Cả hai phương án cải tiến MMSE thể khoảng giá trị SNR thấp, hai phương án cho giá trị MSE thấp giá trị MSE phương pháp ước lượng LS (ở đường LS) gần tương đương với giá trị MSE phương pháp ước lượng MMSE đầy đủ, độ phức tạp tính tốn giảm đáng kể (từ kích thước ma trận 64x64 giảm xuống 15x15); - Phương án tỏ có ưu điểm so với phương án khía cạnh: thứ nhất, khoảng giá trị SNR thấp theo phương án có (5 dB – 24 dB) rộng khoảng giá trị SNR thấp theo phương án (5 dB - 16 dB); thứ hai, độ phức tạp tính toán theo ′ SE hai phương án trường hợp (kích thước ma trận QMM ′ SE 15x15) phương án lại cho kết xác (MSE thấp hơn) g MM 5.3 Kết luận chương Từ kết mô chương này, ta rút nhận xét quan trọng, cụ thể là: ước lượng MMSE cải tiến theo hai phương án cho hiệu suất cao ước lượng LS khoảng giá trị SNR thấp; ước lượng MMSE cải tiến có độ phức tạp thấp đáng kể so với ước lượng MMSE đầy đủ mà đạt độ xác tương đương; ước lượng MMSE cải tiến theo phương án cho kết tốt ước lượng MMSE cải tiến theo phương án Ngoài ra, khác ước lượng MMSE cải tiến ước lượng MMSE (đầy đủ) thực tế thành phần đặc trưng thống kê kênh không tính đến ước lượng ban đầu Đối với giá trị SNR cao, đường cong đến ngang với giá trị xác định lượng nhánh loại trừ 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết luận: - Các ước lượng kênh cải tiến nghiên cứu sử dụng để ước lượng hữu hiệu kênh hệ thống OFDM biết trước đặc tính thống kê kênh Bộ ước lượng MMSE giả thiết biết trước phương sai tạp âm hiệp phương sai kênh Ngoài ra, độ phức tạp lớn so với ước lượng LS Đối với giá trị SNR cao, ước lượng LS vừa đơn giản, vừa phù hợp Tuy nhiên, giá trị SNR thấp, cải tiến nêu ước lượng MMSE cho phép thoả hiệp độ phức tạp hiệu suất ước lượng; - Các ước lượng kênh MMSE cải tiến có độ phức tạp thấp đáng kể so với ước lượng MMSE đầy đủ mà đạt độ xác tương đương Bộ ước lượng MMSE cải tiến theo phương án cho kết tốt ước lượng MMSE cải tiến theo phương án 2; - Đối với phương pháp điều biến QPSK, sử dụng ước lượng cải tiến ta đạt độ khuếch đại lên đến dB SNR so với ước lượng LS, tuỳ thuộc vào độ phức tạp ước lượng Mặc dù ước lượng cải tiến có phức tạp tương đối thấp, nhiên, lại thực tốt đáng kể so với ước lượng LS khoảng giá trị SNR Kiến nghị tác giả việc ứng dụng nghiên cứu tiếp theo: - Tiếp tục thử nghiệm ước lượng cải tiến với phương pháp điều biến phức tạp QPSK, 16-QAM - Bổ sung vào hệ thống mô tham số nhiễu kênh khác, khảo sát kết hoạt động ước lượng kênh MMSE cải tiến theo thay đổi tham số - Xây dựng hệ thống ước lượng kênh thích ứng dựa ước lượng kênh MMSE cải tiến 77 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO: Andreas Kirmse (2009), WiMAX - a Wireless MAN, RWTH Aachen Aachen, Germany, andreas.kirmse@rwth-aachen.de, pp Andrews Jeffrey G., Arunabha Ghosh, Rias Muhamed (2007), Fundamentals of WiMAX, Understanding Broadband Wireless Networking, Department of Electrical and Computer Engineering, Prentice Hall Communications Engineering and Emerging Techno, pp 3-17 Nhật Bình – Nguyễn Hưng, 3G WiMAX Việt Nam: Thực tế tiềm năng, http://www.pcworld.com.vn/pcworld/printArticle.asp?atcl_id=5f5e5d5e5d585d TS Lê Thanh Dũng, ThS Lâm Văn Đà (2007), WiMAX di động, phân tích, so sánh với công nghệ 3G, Nhà xuất Bưu Điện- Hà Nội Lê Quang Đạo (2007), CÔNG NGHỆ WiMAX, NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH MẪU TRIỂN KHAI CHO VÙNG ĐỊA HÌNH ĐẶC THÙ TẠI VIỆT NAM, pp 3-19 Nguyễn Văn Đức (2006), Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM, pp 2228 http://freewimaxinfo.com/wimax-advantages.html http://freewimaxinfo.com/wimax-disadvantages.html Jacob Nthoiwa (17 Feb 2010), WiMax networks expand in 2010, http://www.itweb.co.za/index.php?option=com_content&view=article&id=30454 :wimax-networks-expand-in-2010&catid=190:mobile-and-wireless-technology, ITWeb journalist., Johannesburg 10 John Terry Ph.D, Juha Heikala (2002), OFDM Wireless LANS : A Theoritical and Practical Guide, ISBN :0672321572, pp 91-124 11 Louis L Scharf (1991), Statistical Signal Processing, Addison Wesley 12 http://www.pcworld.com.vn/articles/cong-nghe/cong-nghe/2010/09/1221122/huahen-cua-wimax-2/ 13 Peter Hoeher (September 1991), “TCM on frequency-selective land-mobile fadingChannels”, In Proc of the 5th Tirrenia International Workshop on Digital Communications, Tirrenia, Italy 14 Ramjee Prasad, Fernando J Velez (2010), WiMAX Networks Techno-Economic Vision and Challenges, Chapter 15 http://www.thongtincongnghe.com/article/24120 16 http://www.tvteac.com/vn/detail/news/cong-nghe-wimax-la-gi-/1116 17 http://www.umevn.com/vn/index.php/2008071121/news/cong-nghe-thongtin/wimax-di-dong-tai-vn-chiec-banh-dang-chin.html 18 http://sohoa.vnexpress.net/tin-tuc/doi-song-so/2007-chua-phai-la-nam-cuawimax-tai-viet-nam-1510655.html 19 http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_broadband 20 Yong Soo Cho, Jaekwon Kim, Won Young Yang, Chung G Kang (August 2010), MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB® , pp 187-206 ... nghị sử dụng nhiều tính ưu việt nó; - Điểm khác biệt rõ nét so với WiMAX cố định WiMAX di động sử dụng công nghệ điều biến hỗ trợ đa truy nhập khả biến tỷ lệ OFDMA (SOFDMA – Scalable-OFDMA),... thống WiMAX đạt hiệu sử dụng phổ cao hiệu sử dụng phổ thường đạt hệ thống 3G Trên thực tế, tiêu chuẩn WiMAX thích ứng với anten kép (multiple antenna) từ đầu đem lại cho WiMAX lợi hiệu suất sử dụng. .. DBS3900 WiMAX cấp chứng nhận (chuẩn 802.16e) Tại CES 2009, hãng trình diễn sản phẩm WiMAX Theo diễn dàn WiMAX, có 205 sản phẩm Mobile WiMAX cấp chứng nhận Hiện tại, có 25 công ty thành viên WiMAX