Ước lượng và cân bằng kênh truyền hình OFDM có hiệu ứng doppler

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUYØNH HUY CƯỜNG ƯỚC LƯNG VÀ CÂN BẰNG KÊNH TRUYỀN OFDM CÓ HIỆU ỨNG DOPPLER CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ MÃ SỐ NGÀNH : 02.07.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 07 NĂM 2006 Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH HUY CƯỜNG ƯỚC LƯNG VÀ CÂN BẰNG KÊNH TRUYỀN OFDM CÓ HIỆU ỨNG DOPPLER CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ MÃ SỐ NGÀNH : 02.07.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 07 NĂM 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG ĐÌNH CHIẾN (Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : ………………………………………… (Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: ………………………………………… (Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 14 tháng 07 năm 2006 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Tp.HCM, ngày 22 tháng 06 năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ Họ tên học viên : Huỳnh Huy Cường Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 08-04-1980 Nơi sinh : Quảng Nam Chuyên ngành : Kỹ thuật vô tuyến điện tử MSHV : 01403309 I- TÊN ĐỀ TÀI : ƯỚC LƯNG VÀ CÂN BẰNG KÊNH TRUYỀN OFDM CÓ HIỆU ỨNG DOPPLER II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : • Tìm hiểu kênh truyền OFDM • Tìm hiểu nhiễu đa đường hiệu ứng Doppler • Tìm hiểu cân miền thời gian miền tần số • Đưa công thức cân miền tần số hệ thống OFDM • Viết chương trình mô hệ thống OFDM • p dụng cân vào hệ thống OFDM có hiệu ứng Doppler • Khảo sát, đánh giá kết nhận xét III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 07-2005 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 05-2006 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS.HOÀNG ĐÌNH CHIẾN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hộiđồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : Huỳnh Huy Cường Ngày, tháng, năm sinh : 08-04-1980 Nơi sinh : Quảng Nam Địa liên lạc : 240/2 Pasteur, Quận 3, Tp HCM Điện thoại : 0988877709 Email : hhcuong84@yahoo.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - 2004-2006 : học viên cao học ngành Kỹ Thuật Vô Tuyến Điện Tử, trường Đại học Bách Khoa TPHCM - 1998-2003 : sinh viên ngành Điện tử – Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa TPHCM, tốt nghiệp loại Giỏi QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC - 2003-2006 : trợ lý nghiên cứu Viện Công Nghệ Thông tin, trực thuộc Trung tâm KHKT CNQS, Bộ Quốc Phòng QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Các đề tài tham gia : - Đề tài tốt nghiệp : “p dụng phép biến đổi Wavelets, Neural Network Fuzzy Logic triệt nhiễu kênh truyền” TS Hoàng Đình Chiến hướng dẫn, sinh viên thực Huỳnh Huy Cường Trần Lê Nam, năm 2002-2003 - Tham gia thực đề tài cấp BQP : “Nghiên cứu bổ sung tính năng, mở rộng cấu hình, nâng cao chất lượng hệ thống báo động chuyển trạng thái sẵn sàng chiến đấu cấp chiến lược - chiến dịch phục vụ tác chiến“ Viện Công Nghệ Thông Tin, năm 2003 - Tham gia thực đề tài KHCN TPHCM : “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị hỗ trợ điều hành huy cho SCH động” Viện Công nghệ Thông tin, năm 2005 - Tham gia thực đề tài KHCN TPHCM : “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị hỗ trợ điều hành huy tác chiến cho đơn vị phòng không”, Viện Công Nghệ Thông Tin, năm 2005-2006 - Tham gia thực đề tài AT Bộ Quốc Phòng : “Hoàn thiện nghiên cứu chế tạo áp dụng thử hệ thống báo động chuyển trạng thái SSCĐ cấp chiến lượcchiến dịch phục vụ tác chiến”, Viện Công Nghệ Thông Tin, năm 2005-2006 - Chủ nhiệm đề tài KHCN TPHCM : “Xây dựng, thiết kế, chế tạo mạng báo động phòng không Sở huy ba cấp (cấp Quân khu, cấp Thành phố, cấp quận huyện) cho TPHCM vùng lân cận”, Viện CNTT, năm 2005-2006 LỜØI CẢÛM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy cô truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em khóa học giúp em có đủ kiến thức khả hoàn thành đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Đình Chiến hết lòng quan tâm hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đề tài Xin cảm ơn cha mẹ động viên suốt khoảng thời gian qua, giúp hiểu lẽ phải, sống lý tưởng cao cả, điều tốt đẹp nhất, tất cha mẹ mong muốn chưa thực Xin cảm ơn tất bạn bè lớp động viên, khích lệ trình học tập thời gian thực luận văn Thành phố Hồ Chí Minh Ngày 24 tháng 06 năm 2006 LỜI GIỚI THIỆU Đa truy xuất phân chia theo tần số trực giao (OFDM) mô hình điều chế ưa chuộng hệ thống thông tin không dây tốc độ cao đại Thực tế, OFDM sử dụng hệ thống truyền hình âm số vô tuyến băng rộng Châu Âu sử dụng hệ thống thông tin không dây nhà, HIPERLAN2 (mạng LAN tốc độ cao) IEEE 802.11a IEEE 802.11g với dịch vụ dựa IP OFDM trường hợp đặc biệt điều chế đa sóng mang sóng mang trực giao với OFDM có khả triệt nhiễu ISI (nhiễu liên ký tự) tốt, sử dụng băng thông hiểu hệ thống đơn sóng mang Tuy OFDM có khả loại bỏ hoàn toàn phần lớn nhiễu ISI, bất lợi nhạy với độ lệch tần số bên phát bên nhận, gây không ổn định dao động bên phát bêân nhận, dịch tần số gây hiệu ứng Doppler Trong môi trường có diện nhiễu đa đường, đặc biệt là bên phát bên nhận di chuyển, làm cho đáp ứng kênh truyền thay đổi theo thời gian gây nên nhiễu liên sóng mang Sự lệch tần số gây nên ICI (nhiễu liên sóng mang), từ tính trực giao tính ưu việt OFDM Do đó, phải nghiên cứu phương pháp để tận dụng khả triệt ISI tốt, vừa không bị tính trực giao Có nhiều phương pháp giảm ICI cửa sổ miền thời gian, tự loại bỏ ICI, cân miền tần số Trong đề tài này, em nghiên cứu ước lượng kênh truyền OFDM, đặc biệt có tác động dịch tần số hiệu ứng Doppler, dùng kỹ thuật cân miền tần số để giảm thiểu ảnh hưởng ICI kênh truyền OFDM Trang Chương I : hệ thống OFDM Giới thiệu kỹ thuật đa sóng mang hệ thống OFDM : 1.1 Ý tưởng : Khảo sát việc truyền liệu QPSK tần số RS = 0.5 Msymbols/s, tương ứng với băng thông B = 0.5 MHz kênh truyền TU (Typical Urban : môi trường thành thị) Khoảng thời gian ký tự ΔTS = 1/RS = μs Thời gian trễ tối đa kênh truyền TU τMax = μs tương ứng với ký tự miền thời gian Bằng việc chia băng thông truyền hệ thống đa sóng mang, ví dụ 10 băng tần con, băng tần có Δf = B/N = 50 KHz, khoảng thời gian ký tự TS = 1/Δf = N/B = NΔTS = 20 μs Vaø kênh truyền TU làm suy hao ký tự Việc giảm ảnh hưởng kênh truyền đa đường hệ thống đa sóng mang minh họa hình : Đơn sóng mang f B t f t Đa sóng mang B t T = N.TSC Hình 1.1 Thực tốc độ ký tự cho việc truyền đơn sóng mang đa sóng mang Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang 1.2 Cấu hình : Một hệ thống đa sóng mang bao gồm bên phát bên nhận giới thiệu hình (1.2) (1.3) Bên phát (hình 1.2) ánh xạ bit sau chuyển đổi nối tiếp sang song song thành ký tự d[k,n], -∝ < k < ∝, ≤ n ≤ N – 1, lọc lọc gTx(t) Sau đó, tín hiệu điều chế với sóng mang với tần số từ f0 đến fN-1 Mỗi kênh truyền hệ thống đơn sóng mang Tất kênh truyền lấy tổng Bên phát ld(M) d[k,0] Map Map Source S/P Map e j 2π f t gTx(t) e j 2π f1t d[k,1] d[k,2] gTx(t) e j 2π f t x(t) gTx(t) e j 2π f N −1t Map d[k,N-1] gTx(t) Hình 1.2 Các thành phần bên phát đa sóng mang Bên nhận (hình 1.3) thiết kế đối xứng với bên phát Việc chia kênh truyền thực giải điều chế với tần số sóng mang mạch lọc với mạch lọc bên nhận gRx(t) Mạch lọc gRx(t) thích nghi với gTx(t) sử dụng mạch lọc phù hợp để tối đa S/N cho qua chuyển đổi song song thành nối tiếp để nhận lại chuỗi bit cần truyền Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang e − j 2π f o t Bên nhận e− j 2π f1t y(t) e − j 2π f t gRx(t) gRx(t) gRx(t) e− j 2π f N −1t gRx(t) dˆ[k , 0] dˆ[k ,1] dˆ[k , 2] dˆ[k , N − 1] Demap ld(M) Demap Demap P/S Sink Demap Hình 1.3 Các thành phần bên nhận hệ thống đa sóng mang cân 1.3 Nhiễu : Các hệ thống đa sóng mang hình (1.2) (1.3) bị suy hao hình dạng xung suy hao không gian sóng mang Suy hao miền tần số nhiễu kênh nội ICI gây từ kênh truyền kế cận, miền thời gian nhiễu liên ký tự ISI gây từ việc ảnh hưởng ký tự liên tiếp Ký tự-1 Ký tự-2 Ký tự-3 f t Hình 1.4 Kênh truyền đa đường gây nên hai dạng tổn hao, ISI ICI Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang 91 Hình 4.33 : Cân ZF-LE môi trường khác tốc độ 120km/h Nhận xét : Ứng với tốc độ giống nhau, khả triệt nhiễu phương pháp ZF-LE với môi trường khác khác Ở môi trường loại RA, phương pháp ZF-LE triệt nhiễu tốt tốc độ Điều hợp lý môi trường RA môi trường nhiễu đa đường độ trải kênh truyền thấp Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang 92 Hình 4.34 : Cân MMSE-LE môi trường khác tốc độ 2km/h Hình 4.35 : Cân MMSE-LE môi trường khác tốc độ 60km/h Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang 93 Hình 4.36 : Cân MMSE-LE môi trường khác tốc độ 120km/h Nhận xét : Cũng giống phương pháp ZF-LE, khả triệt nhiễu phương pháp MMSE-LE với môi trường khác khác Ở môi trường loại RA, phương pháp MMSE-LE triệt nhiễu tốt tốc độ Điều hợp lý môi trường RA môi trường nhiễu đa đường độ trải kênh truyền thấp Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang 94 4.6 Nhận xét chung: ♦ Kết mô kênh truyền OFDM tác động nhiễu Gauss giống kết lý thuyết đưa xác suất lỗi cho phương pháp điều chế tương ứng ♦Đặc tính kênh truyền OFDM ảnh hưởng nhiễu đa đường có diện hiệu ứng Doppler xấu thành phần nhiễu vượt trội so với nhiễu Gauss ♦ Tốc độ cao nhiễu Doppler lớn, làm cho kênh truyền xấu ♦ Cả hai phương pháp : ZF-LE MMSE-LE có khả cân cho hệ thống OFDM có nhiễu đa đường Cả phương pháp có khả triệt nhiễu gần giống xuất phát từ cân tuyến tính ♦ Ở tốc độ cao khả triệt nhiễu hạn chế Điều đáp ứng kênh truyền hệ thống tốc độ đối tượng lớn trôi tần số thay đổi theo thời gian đáp ứng kênh truyền lớn Trong đáp ứng kênh truyền mà biết không hoàn toàn xác không thay đổi nhanh giống thực tế Điều với thực tế kênh truyền thay đổi theo thời gian khó xác định hoàn toàn ♦ Ở môi trường khác khả triệt nhiễu hệ thống khác Và tất môi trường khảo sát, môi trường loại RA triệt nhiễu tốt nhiễu đa đường độ trải kênh truyền thấp ♦ Ở Eb/No lớn khả triệt nhiễu bị hạn chế tăng cường nhiễu Gaussian sau cân ♦ Từ kết mô với phần chứng minh nhận xét thành phần hồi tiếp không giúp cải thiện đặc tính kênh truyền Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang 95 4.7 Hướng phát triển: Như nói trên, việc áp dụng lý thuyết cân hệ thống OFDM môi trường gồm nhiễu đa đường có ý nghóa to lớn thực tế Hai mô hình cân tuyến tính đưa triệt nhiễu đa đường tín hiệu có Eb/No bé tăng cường nhiễu Gausse sau cân bằng, làm cho đường đặc tính không tốt Theo nhận xét cân hồi tiếp định, thành phần hồi tiếp không giúp cải thiện đặc tính kênh truyền, cần phải có biến thể để đưa hồi tiếp để giúp cho định xác định ký tự truyền Hướng mở rộng đề tài tiếp tục nghiên cứu kỹ thuật khác cân thích nghi, loại cân hồi tiếp định khác để vừa triệt nhiễu đa đường giảm nhiễu Gausse sau cân để cân tốt tín hiệu có Eb/No bé Cần nghiên cứu áp dụng loại mã hóa, đưa vào loại mã hóa để giúp cho hệ thống OFDM đạt đặc tính truyền tốt Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Phụ lục CÁC MÔ HÌNH KÊNH TRUYỀN TƯƠNG ỨNG VỚI COS 207 COST1 207 thành lập CEPT2 Nhiệm vụ nhóm nghiên cứu mô hình kênh truyền phù hợp cho môi trường truyền cho hệ thống thông tin di động Châu u GSM Các môi trường phân thành loại đặc tính : RA (Rural Area) môi trường nông thôn, TU (Typical Urban) môi trường thành phố ngoại ô, BU (Bad Urban) môi trường thành phố, nơi có nhiều nhà gây phản xạ ảnh hưởng lớn đến hệ thống vô tuyến, HT (Hilly Terrain) môi trường đồi núi Dựa việc giả sử trình WSSUS, nhóm COST 207 xác định đặc tính cho mật độ phổ công suất trễ đặc tính công suất phổ Doppler cho loại môi trường [20], [21] COST : European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research CEPT : Conference of European Posts and Telecommunications Administrations Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Phụ lục ƯỚC LƯNG KÊNH TRUYỀN OFDM Mô hình ước lượng kênh truyền OFDM trình bày hình (4.1) Chức khối IFFT, FFT, chèn khoảng bảo vệ, tách khoảng bảo vệ, cân bằng, kênh truyền giới thiệu chương Trong sơ đồ này, khối mã hóa giải mã thực chức ánh xạ mã hóa BPSK, QPSK Ước lượng kênh truyền OFDM môi trường nhiễu Gauss Giả sử liệu truyền x[k], tín hiệu nhiễu Gauss n[k], tín hiệu nhận phía đầu thu y[k], liệu sau giải mã xˆ[k ] Phép biến đổi DFT định nghóa : FNxN x = DFTN { x} Phép biến đổi IDFT : H FNxN x = N IDFTN { x} Trong ( ) H biến đổi Hertmitian Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Phụ lục Việc chèn khoảng bảo vệ tương ứng với việc nhân với ma trận G (N + Ng)xN, Ng chiều dài khoảng bảo vệ Việc tác động nhiễu Gauss thực việc cộng tín hiệu nhiễu trắng sau phát Dữ liệu đầu vàobên nhận OFDM : y[ k ] = G.F H x[ k ] + n[ k ] Bên nhận OFDM thực việc loại bỏ khoảng bảo vệ cách nhân với ma trận Ginv, sau lấy lại liệu phát DFT Dữ liệu nhận : F G inv y[ k ] = F G inv ( GF H x[ k ] + n[ k ]) = x[ k ] + F G inv n[ k ] Như môi trường nhiễu trắng Gauss, thành phần nhiễu trắng sau qua DFT tạo liệu sai bên nhận Xác suất bít lỗi kênh truyền OFDM giống xác suất lỗi kênh truyền nhiễu Gauss đơn sóng mang sử dụng phương pháp điều chế Bởi nhiễu Gauss giữ tính chất thống kê sau qua DFT Nhiễu trắng, ổn định sau qua DFT nhiễu trắng, ổn định Do xác suất bít lỗi kênh truyền OFDM giống xác suất bít lỗi kênh truyền đơn sóng mang phương pháp điều chế với nhiễu Gauss Đối với phương pháp điều chế BPSK xác suất lỗi sau : ⎛ Eb P = Q⎜ ⎜ N ⎝ ⎞ ⎛ Eb ⎞ ⎟⎟ = erfc ⎜⎜ ⎟⎟ N ⎠ ⎝ ⎠ Trong : erfc ( x ) = π ∞ ∫e −t dt x Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Phụ lục Ước lượng kênh truyền OFDM môi trường nhiễu đa đường (có hiệu ứng Doppler) Việc tác động nhiễu đa đường kênh truyền thực cách nhân tín hiệu phát với ma trận kênh truyền H Tín hiệu nhận đầu vào bên nhaän : y[ k ] = H G.F H x[ k ] + n[ k ] Bên nhận cân để bù lại mát kênh truyền đa đường việc nhân với ma trận E Dữ liệu thu cân bằng: F G inv y[ k ] = F G inv ( HGF H x[ k ] + n[ k ]) = F G inv HGF H x[ k ] + F G inv n[ k ] Do liệu nhận bị sai kênh truyền đa đường nhiễu Gauss sau DFT Do đó, xác suất bít lỗi trường hợp lớn nhiều so với trường hợp nhiễu đa đường, tùy thuộc vào môi trường khảo sát Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J G Proakis, “Digital Communications,” 4th edition, McGraw-Hill, 2001 [2] R Price and P E Green, “A communication technique for multipath channels,” in Proc IRE, Mar 1958, vol 46, pp.555-570 [3] T Walzman, and M Schwartz, “Automatic equalization using the discrete frequency domain,” IEEE Trans Inform Theory, vol 19, no 1, pp 59-68 Jan 1973 [4] J G proakis, and D G Manolakis, “Digital Signal processing : Principles, Algorithms and Application” 3rd edition, Prentice Hall, 1996 [5] J Heiskala, J Terry “OFDM Wireless LANS : A Theoretical and Practical Guide”, ISBN 0672321572 [6] D Falconer, S L Ariyavisitakul, A Bnyamin-Seeyar, and B Edison “Frequency domain equalizztion for Single-Carrier Broadband Wireless systems,” IEEE Commun Mag., No 4, pp 58-60, Apr 2002 [7] N Benvenuto, and S Tomasin, “On the comparision between OFDM and single carrier modulation with a DFE using a frequency domain feedforward filer,” IEEE Trans Commun., Vol 50, pp 947-955, June 2002 [8] H Sari, G Karam and I Jeanclaude, “Frequency-Domain equalization of Mobile Radio and Terrestrial Broadcast Channels”, Proc Globecom’ 94, San Francisco, Nov-Dec 1994,pp 1-5 [9] S Hara, R Prasad “Multicarrier Techniques,” ISBN 1-58053-482-1 [10] “Mobile Fading Channels,” Matthias Pätzold, Professor of Mobile Commun Agder University College, Grimstad, Norway ISBN 0471 49549 Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Tài liệu tham khảo [11] M Ergen,A Puri, A Bahai “A Study of Channel Estimation in OFDM Systems Sinem Coler,” [12] R V Nee and R Prasad, “OFDM Wireless Multimedia Communications,“ Norwood, MA: Artech House, 2000 [13] Van Nee, Richard, and Ramjee Prasad “OFDM for Wireless Multimedia Communications” Boston: Artech House, 2000 [14] Bahai, Ahmad R S., and Burton R Saltzberg, “Multi-Carrier Digital Comunications :Theory and Applications of OFDM,” New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 1999 [15] Lawrey, Eric, “OFDM Wireless Technology” 11 May 2000 Nov 2000 http://www.eng.jcu.edu.au/eric/thesis/Thesis.htm [16] K Jones, G G Raileigh, “Channel estimation for wireless OFDM systems,” in Proc IEEE GLOBECOM’98, pp 980-985 [17] P A Bello, “Characterization of randomly time-variant linear channel,” IEEE Trans Circuits and Systems, Vol 11, No 4, pp 360-393, Dec 1963 [18]A Papoulis and S Unnikrishna, “Probability, Random Variables, and Stochastic Processes,” McGraw-Hill, 4th edition,2001 [19] S Swales, M Beach, “Third Generation Wireless Networks”, University of Bristol, Future Communication Systems course, April 1994 [20] COST 207 WG1, “Proposal on channel transfer functions to be used in GSM tests late 1986,” COST 207 TD (86)51 Rev 3, Sep 1986 [21] COST 207, “Digital land mobile radio communications,” Office for Offical Publications of the European Communities, Final Report, Luxembourg,1989 Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Mục lục MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời giới thiệu Chương I : Hệ thống OFDM 1 Giới thiệu kỹ thuật đa sóng mang hệ thống OFDM 1.1 Ý tưởng 1.2 Cấu hình 1.3 Nhieãu 1.4 OFDM 1.4.1 Bên phát OFDM 1.4.2 Bên nhận OFDM 1.4.3 Khoảng bảo vệ (Cyclic Prefix) 1.4.4 Hệ thống OFDM đầy đủ 11 Chương II : Giới thiệu kênh truyền, nhiễu đa đường hiệu ứng Doppler 13 Kênh truyền 13 2.1 Keânh truyền lựa chọn tần số 13 2.2 Thời gian thay đổi 15 2.3 Quá trình Rice Rayleigh 18 2.3.1 Moâ tả chung trình Rice Rayleigh 18 2.3.2 Các tính chất trình Rice Rayleigh 19 2.4 Các nguyên tắc mô hình kênh truyền deterministic 21 2.4.2 Các thông số qua trình deterministic 25 2.4.2.1 Giá trị trung bình 25 Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Mục lục 2.4.2.2 Công suất trung bình 25 2.4.2.3 Hàm tự tương quan 25 2.4.2.4 Hàm tự tương quan chéo 25 2.4.2.5 Mật độ phổ công suất 26 2.4.2.6 Mật độ phổ công suất chéo 26 2.4.2.7 Độ dịch trung bình 26 2.4.2.8 Độ trải Doppler 27 2.4.2.8 Tính chu kỳ 27 2.5.1 Phương pháp tính toán hệ số Doppler 28 2.5.2 Phương pháp khoảng cách 28 2.5.3 Phương pháp trung bình bình phương lỗi 31 2.5.4 Phương pháp chia vùng 33 2.5.5 Phương pháp Monte Carlo 35 2.5.6 Phương pháp trải Doppler xác 37 2.5.7 Phương pháp tính phase Doppler 38 2.6 Moâ hình kênh truyền deterministic stochastic lựa chọn tần số 38 2.6.1 Mô hình ellipses Parsons Bajwa 38 2.6.2 Moâ tả lý thuyết kênh truyền lựa chọn tần số 39 2.7 nh hưởng việc dịch tần số hiệu ứng Doppler lên kênh truyền 53 Chương III : Cân miền tần số 54 Caân baèng 54 3.1 Cân miền thời gian 54 3.1.1 Cân tuyến tính 54 3.1.1.1 Chuaån tổn hao đỉnh 55 Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Mục lục 3.1.1.2 Chuẩn trung bình bình phương lỗi 55 3.1.2 Cân hồi tiếp định 56 3.2 Cân miền tần số 57 3.2.1 Cân tuyến tính miền tần số 57 3.2.2 Cân hồi tiếp định 58 3.3 Moâ hình cân cho hệ thống OFDM 60 3.3.1 Cân tuyến tính 60 3.3.2 Cân hồi tiếp định 60 3.3.3 So sánh cân hệ thống đơn sóng mang OFDM 61 3.3.4 Tích chập 61 3.3.5 Đưa công thức cho cân 64 3.3.5.1 Cân tuyến tính cho hệ thống OFDM 64 3.3.5.2 Cân hồi tiếp định cho hệ thống OFDM 66 Chương IV: Các kết mô 69 Mô hệ thoáng OFDM 69 4.1 nh xạ BPSK QPSK 70 4.2 Sơ đồ thuật giải chương trình mô ước lượng hệ thống OFDM71 4.3 Sơ đồ thuật giải chương trình mô ước lượng hệ thống OFDM có cân 72 4.4 Các thông số kênh truyền sử dụng mô 73 4.5 Các kết mô 73 4.5.1 Ước lượng kênh truyền OFDM môi trường nhiễu Gauss 73 4.5.2 nh hưởng khoảng bảo vệ đến đặc tính hệ thống 74 4.5.3 nh hưởng tốc độ đến đặc tính hệ thống 74 Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Mục lục 4.5.4 Cân tuyến tính hệ thống OFDM có nhiễu đa đường 74 4.5.5 So sánh khả triệt nhiễu phương pháp tốc độ khác 85 4.5.6 So saùnh khả triệt nhiễu phương pháp môi trường khác tốc độ 85 4.6 Nhận xét chung 94 4.7 Hướng phát triển 95 Phụ lục Tài liệu tham khảo Mục lục Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu öùng Doppler ... lấy lại luồng bit truyền Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang13 Chương II : Giới thiệu kênh truyền, nhiễu đa đường hiệu ứng doppler Kênh truyền : 2.1 Kênh truyền lựa chọn tần... TÊN ĐỀ TÀI : ƯỚC LƯNG VÀ CÂN BẰNG KÊNH TRUYỀN OFDM CÓ HIỆU ỨNG DOPPLER II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : • Tìm hiểu kênh truyền OFDM • Tìm hiểu nhiễu đa đường hiệu ứng Doppler • Tìm hiểu cân miền thời... Mô hình kênh truyền tương ứng t0 h0 t1 x(t) y(t) h1 tμ hμ Hình 2.2 Mô hình kênh truyền lựa chọn tần số, bất biến theo thời gian Ước lượng cân kênh truyền OFDM có hiệu ứng Doppler Trang14 Đáp ứng