Ứng dụng điều chế thích nghi để đảm bảo chất lượng hệ thống GSM và UMTS

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ THỊ THANH THIỆN ỨNG DỤNG ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI ĐỂ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG GSM VÀ UMTS Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM KHOA ………………………………… Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lê Thị Thanh Thiện Ngày, tháng, năm sinh: 26/10/1983 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử MSHV: 01408382 Phái: Nữ Nơi sinh: TPHCM 1- TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI ĐỂ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG GSM VÀ UMTS 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: − Tìm hiểu cơng nghệ Software defined radio − Tìm hiểu kỹ thuật điều chế, kênh truyền fading nghiên cứu chế điều chế thích nghi qua kênh truyền fading − Nghiên cứu chế điều chế thích nghi kênh truyền fading hệ thống GSM - UMTS 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15/01/2010 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 13/12/2010 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ): TS ĐỖ HỒNG TUẤN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Tác giả xin chân thành cảm ơn tất người hướng dẫn giúp đỡ tác giả trình tìm hiểu kiến thức để hồn thành luận văn Trước tiên Thầy – TS ĐỖ HỒNG TUẤN, người nhiệt tình hướng dẫn tác giả hiểu vấn đề thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô hội đồng nhận xét, phản biện nghiêm túc giúp hoàn chỉnh luận văn Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, đồng nghiệp, gia đình sát cánh bên việc giải vấn đề khoa học nảy sinh nghiên cứu để tác giả có lời giải đáp, tiếp tục hướng đường nghiên cứu để đạt kết cuối cùng, hoàn thành hướng nghiên cứu Cơng trình hồn thành chờ đón, động viên chia sẻ người thân gia đình, người đồng nghiệp người bạn Cảm ơn người bên lúc Tp HCM, ngày 13 tháng 12/2010 Lê Thị Thanh Thiện LỜI CAM ĐOAN Luận văn kết q trình tích góp nghiên cứu từ báo khoa học tạp chí IEEE, từ ebook kỹ thuật Software defined radio, điều chế thích nghi, ebook kênh truyền fading hệ thống thông tin di động, tư liệu đề cập phần tài liệu tham khảo Những kết nêu luận án thành lao động cá nhân tác giả giúp đỡ quý báu giáo viên hướng dẫn TS Đỗ Hồng Tuấn, thầy cô, đồng nghiệp bạn bè lớp cao học điện tử 2008 Tác giả xin cam đoan luận văn hồn tồn khơng chép lại cơng trình có từ trước TĨM TẮT LUẬN VĂN Khái niệm hệ thống vô tuyến định nghĩa phần mềm - Software Defined Radio (SDR) hay Software Radio (SR) giới thiệu phát triển Joseph Mitola năm 1991 Trong đó, hệ thống vơ tuyến có vi xử lý vi xử lý tín hiệu số (DSP) Thành phần vô tuyến định nghĩa phần mềm bao gồm điều chế/ giải điều chế, mã hóa sửa sai, phần điều khiển phần cứng RF SDR đóng vai trò quan trọng việc phát triển hệ thống vô tuyến hệ thứ tư (4G) cho phép hệ thống quản lý mạng vô tuyến linh hoạt Ưu điểm cấu hình mạng thay đổi, thiết bị đầu cuối thích nghi với yêu cầu user, thay đổi mode truyền dẫn, kênh truyền, phương thức truy nhập Trong luận văn này, đề cập đến vấn đề thay đổi kiểu điều chế user di chuyển qua vùng fading khác nhau, hệ thống thông tin di động đánh giá BER điều chế thích nghi vùng fading Trong phần lý thuyết, luận văn trình bày tổng quan SDR, kênh truyền fading theo mô hình COST 207 ảnh hưởng kênh truyền fading với hệ thống vô tuyến Trong phần tiếp theo, luận văn trình bày phần lý thuyết điều chế thích nghi, chế để chuyển đổi kiểu điều chế, phương pháp để máy thu nhận dạng kiểu điều chế cách tự động hệ thống GSM UMTS Trong phần mô phỏng, ta xét ảnh hưởng thay đổi tốc độ bit, tần số sóng mang tốc độ di chuyển đến tỉ lệ lỗi bit kiểu điều chế kênh truyền fading theo mơ hình COST 207 Tiếp theo, mơ điều chế thích nghi qua kênh truyền fading Qua mô chứng minh khả tự chuyển đổi kiểu điều chế thay đổi mơi trường kênh truyền điều chế thích nghi cải thiện lỗi thay đổi môi trường kênh truyền Đồng thời, mô cách nhận dạng kiểu điều chế GMSK QPSK sử dụng hệ thống GSM UMTS MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề tình hình nghiên cứu 1.2 Mục đích – Đối tượng – Phạm vi nghiên cứu 1.3 Bố cục luận văn Chương 2: GIỚI THIỆU SDR 2.1 Quá trình phát triển: 2.2 Mơ hình chức SDR 2.3 Giao diện chức 2.4 Kiến trúc 2.5 Một số cách thực Chương 3: 16 CÁC LOẠI ĐIỀU CHẾ VÀ MƠ HÌNH KÊNH FADING 16 3.1 Các loại điều chế 16 3.1.1 Điều chế BPSK: 16 3.1.2 Điều chế MPSK: 18 3.1.3 Điều chế QAM 21 3.1.4 Điều chế GMSK 23 3.2 Kênh truyền fading 24 3.2.1 Mô tả lý thuyết 24 3.2.2 Các kênh truyền fading: 24 3.2.3 Mơ hình kênh truyền COST 207 30 3.2.4 Mô điều chế số kênh truyền fading chậm, phẳng: 31 3.2.5 Điều chế số kênh truyền fading nhanh lựa chọn tần số: 33 CHƯƠNG 34 ỨNG DỤNG ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI TRONG MẠNG 4G 34 4.1 Ứng dụng điều chế thích nghi 34 4.1.1 Điều chế kênh truyền băng hẹp 35 4.1.2 Điều chế kênh truyền băng rộng 37 4.1.3 Khái quát điều chế thích nghi cân 39 4.1.4 Nhận dạng kiểu điều chế máy thu 41 4.2 Ứng dụng điều chế thích nghi mạng 4G 43 4.2.1 Dung lượng lớp liên kết giao diện vơ tuyến thích nghi 43 4.2.2 Mơ hình kênh MAC 45 4.2.3 Mơ hình Markov 47 Chương 5: 53 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐIỀU CHẾ TRÊN CÁC KÊNH TRUYỀN FADING 53 5.1 Trường hợp 1: Tốc độ bit Mbps - Tần số sóng mang 2.5Ghz - Tốc độ di chuyển: 10km/h 56 5.2 Trường hợp 2: Tốc độ bit Mbps - Tần số sóng mang 2.5Ghz - Tốc độ di chuyển 100km/h 58 5.3 Trường hợp 3: Tốc độ bit Mbps - Tần số sóng mang 900Mhz - Tốc độ di chuyển 10kmh 61 5.4 Trường hợp 4: Tốc độ bit Mbps - Tần số sóng mang 900Mhz - Tốc độ di chuyển 100km/h 64 5.5 Trường hợp 5: Tốc độ bit 200kbps - Tần số sóng mang 900Mhz - Tốc độ di chuyển 10kmh 67 5.6 Trường hợp 6: Tốc độ bit 200kbps - Tần số sóng mang 900Mhz - Tốc độ di chuyển 100kmh 68 5.7 Trường hợp 6: Tốc độ bit 200kbps - Tần số sóng mang 2.5Ghz - Tốc độ di chuyển 100kmh 69 5.8 Nhận xét kết mô kênh fading 69 5.9 Điều chế thích nghi QPSK, 16QAM 64QAM kênh Fading 70 5.9.1 Trường hợp 1: kênh truyền fading Bad Urban, tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz 70 5.9.2 Trường hợp 2: kênh truyền fading Typical Urban, tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz 72 5.9.3 Trường hợp 3: kênh truyền fading Rural Area, tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz 73 5.9.4 Trường hợp 4: điều chế thích nghi với tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz 74 5.9.5 Trường hợp 5: điều chế thích nghi với tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 900Mhz 76 5.10 Biến đổi wavelet điều chế GMSK QPSK 77 Chương 6: 79 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 79 6.1 Kết luận: 79 6.2 Hướng phát triển đề tài 80 MỤC LỤC HÌNH Hình 2.1: Thiết bị cầm tay SDR trạm gốc Hình 2.2: Mơ hình khối chức hệ thống SDR Hình 2.3: Giao diện thành phần chức .8 Hình 2.4: Các mức logic SDR 10 Hình 2.5: Phân đoạn phát triển SDR 11 Hình 2.6: Thiết kế để thực SDR 12 Hình 2.7: Kiến trúc node SDR [4] 13 Hình 2.8: Phân chia đối tượng mơ hình đơn giản 14 Hình 3.1: Giản đồ chịm BPSK .16 Hình 3.2: Sơ đồ điều chế BPSK 16 Hình 3.3: Sơ đồ giải điều chế BPSK .17 Hình 3.4: Giản đồ chịm điều chế MPSK 19 Hình 3.5: Sơ đồ điều chế MPSK 19 Hình 3.6: Giải điều chế MPSK 19 Hình 3.7: Điều chế QPSK .20 Hình 3.8: Giải điều chế QPSK 21 Hình 3.9: Điều chế GMSK 23 Hình 3.10: Đáp ứng xung miền thời gian hàm truyền miền tần số .24 Hình 3.12: Mật độ phân bố Rayleigh .28 Hình 4.1: Cách báo hiệu cho AQAM 36 Hình 4.2: Tập giá trị ngưỡng SNR dùng để chọn kiểu điều chế 37 Hình 4.3: Hệ thống điều chế thích nghi có sử dụng cân .39 Hình 4.5: Giải thuật nhận dạng điều chế GMSK QPSK 43 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading BER 64QAM tren kenh truyen fading Rb 200kbps, fc 900MHz, v 100km/h 10 Kenh Bad Urban Kenh Rural Area Kenh Typical Urban Kenh Hilly Terrain Fading Theory Awgn Theory Kenh awgn -1 10 -2 Bit Error Rate 10 -3 10 -4 10 -5 10 10 15 20 25 30 35 40 45 EbN0 (dB) Hình 5.25: Điều chế 64QAM kênh truyền fading với Rb = 200Kbps, fc = 900Mhz, v = 100km/h 5.7 Trường hợp 6: Tốc độ bit 200kbps - Tần số sóng mang 2.5Ghz - Tốc độ di chuyển 100kmh BER 16QAM tren kenh truyen fading Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 100km/h 10 Kenh Bad Urban Kenh Rural Area Kenh Typical Urban Kenh Hilly Terrain Fading Theory Awgn Theory Kenh awgn -1 10 -2 Bit Error Rate 10 -3 10 -4 10 -5 10 10 15 20 25 30 35 40 45 EbN0 (dB) Hình 5.26: Điều chế 16QAM kênh truyền fading với Rb = 200Kbps, fc = 900Mhz, v = 100km/h 5.8 Nhận xét kết mô kênh fading Dựa vào bảng 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 5.7, ta có nhận xét sau: Trang 69 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading - Tốc độ di chuyển thấp tần số Doppler thấp, đường BER kênh fading theo COST 207 nằm đường BER fading theo lý thuyết gần với đường BER kênh truyền AWGN - Tốc độ di chuyển cao tần số Doppler cao, đường BER kênh fading theo COST 207 nằm gần với đường BER fading theo lý thuyết Từ đó, ta chọn giá trị mơ điều chế thích nghi qua kênh fading theo COST 207 sau: • Kênh truyền Bad Urban: dùng điều chế QPSK, với EbN0dB >27dB • Kênh truyền Typical Urban: dùng điều chế 16QAM, với EbN0dB = [21,26] (dB) • Kênh truyền Rural Area: dùng điều chế 64QAM, với EbN0dB = [1,21] (dB) Kênh truyền Rural Area (dùng điều chế 64QAM) Kênh truyền Typical Urban (dùng điều chế 16QAM) Kênh truyền Bad Urban (dùng điều chế QPSK) Hình 5.27: Giả lập mơ hình kênh truyền fading để mơ điều chế thích nghi 5.9 Điều chế thích nghi QPSK, 16QAM 64QAM kênh Fading 5.9.1 Trường hợp 1: kênh truyền fading Bad Urban, tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz Điều chế thích nghi loại điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM kênh truyền fading, với tốc độ di chuyển 10km/h 100km/h Ta kết mô hình sau: Trang 70 Chương 5: Kết mơ điều chế kênh truyền fading BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Bad Urban voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 10km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK fading 16QAM fading 64QAM fading -1 10 -2 Bit Error Rate 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 EbN0 (dB) Hình 5.28: Điều chế thích nghi kênh truyền fading Bad Urban với Rb = 200Kbps, fc = 2.5Ghz, v = 10km/h BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Bad Urban voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 100km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK fading 16QAM fading 64QAM fading -1 10 -2 Bit Error Rate 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 EbN0 (dB) Hình 5.29: Điều chế thích nghi kênh truyền fading Bad Urban với Rb = 200Kbps, fc = 2.5Ghz, v = 100km/h Nhận xét: với điều kiện kênh truyền Bad Urban, tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz Dùng điều chế 64QAM với EBN0dB = [1,23], điều chế 16QAM với EbN0dB = [23,27] điều chế QPSK với EbN0dB > 27 So sánh với trường hợp dùng loại điều chế điều kiện kênh truyền fading (kênh fading Bad Urban) Trang 71 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading Trường hợp vận tốc di chuyển 10kmh 100km/h Dựa vào kết mô hình 5.31 5.32, ta thấy dùng điều chế thích nghi, với giá trị EbN0dB lớn, đường BER tốt sử dụng kiểu điều chế Trong trường hợp vận tốc di chuyển 100km/h, đường BER tiệm cận gần với đường BER fading theo lý thuyết 5.9.2 Trường hợp 2: kênh truyền fading Typical Urban, tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz Điều chế thích nghi loại điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM kênh truyền fading, với tốc độ di chuyển 10km/h 100km/h Ta kết mơ hình sau: Khi dùng điều chế thích nghi kênh truyền Typical Urban BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Typical Urban voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 10km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK kenh Typical Urban 16QAM kenh Typical Urban 64QAM kenh Typical Urban -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 Hình 5.30: Điều chế thích nghi kênh truyền fading Typical Urban với Rb = 200Kbps, fc = 2.5Ghz, v = 10km/h Trang 72 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Typical Urban voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 100km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK kenh Typical Urban 16QAM kenh Typical Urban 64QAM kenh Typical Urban -1 10 -2 Bit Error Rate 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 EbN0 (dB) Hình 5.31: Điều chế thích nghi kênh truyền fading Typical Urban với Rb = 200Kbps, fc = 2.5Ghz, v = 100km/h 5.9.3 Trường hợp 3: kênh truyền fading Rural Area, tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz Với điều kiện kênh truyền Rural Area, tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 900Mhz Dùng điều chế thích nghi kênh truyền Rural Area với điều kiện tốc độ di chuyển user 10km/h 100km/h BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Rural Area voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 10km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK kenh Rural Area 16QAM kenh Rural Area 64QAM kenh Rural Area -1 10 -2 Bit Error Rate 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 EbN0 (dB) Hình 5.32: Điều chế thích nghi kênh truyền fading Rural Area với Rb = 200Kbps, fc = 2.5Ghz, v = 10km/h Trang 73 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading 10 BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Rural Area voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 100km/h Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory 10 QAM64 fading theory -1 QPSK kenh Rural Area 16QAM kenh Rural Area 64QAM kenh Rural Area Bit Error Rate 10 10 10 10 10 -2 -3 -4 -5 -6 10 15 20 25 30 35 40 45 EbN0 (dB) Hình 5.33: Điều chế thích nghi kênh truyền fading Rural Area với Rb = 200Kbps, fc = 900Mhz, v = 100km/h 5.9.4 Trường hợp 4: điều chế thích nghi với tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz Các thông số để mô phỏng: tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz Trong phần này, ta dùng điều chế thích nghi qua kênh truyền fading với thơng số sau: • Kênh truyền Bad Urban: dùng điều chế QPSK, với EbN0dB >27dB • Kênh truyền Typical Urban: dùng điều chế 16QAM, với EbN0dB = [21,26] • Kênh truyền Rural Area: dùng điều chế 64QAM, với EbN0dB = [1,21] - So sánh với kênh truyền Bad Urban: dùng điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM khơng thích nghi mô dùng để so sánh với điều chế thích nghi Trường hợp tốc độ di chuyển user 100km/h: Trang 74 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Rural Area, Typical Urban va Bad Urban voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 100km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK fading 16QAM fading 64QAM fading -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 Hình 5.34: Điều chế thích nghi kênh truyền fading với Rb = 200Kbps, fc = 2.5Ghz, v = 100km/h BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Rural Area, Typical Urban va Bad Urban voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 10km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK fading 16QAM fading 64QAM fading -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 Hình 5.35: Điều chế thích nghi kênh truyền fading với Rb = 200Kbps, fc = 2.5Ghz, v = 100km/h - So sánh với kênh truyền Typical Urban: dùng điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM khơng thích nghi mô dùng để so sánh với điều chế thích nghi Tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 2.5Ghz, tốc độ di chuyển user 100km/h 10km/h Trang 75 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Rural Area, Typical Urban va Bad Urban voi Rb 200kbps, fc 2500MHz, v 10km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK kenh Typical Urban 16QAM kenh Typical Urban 64QAM kenh Typical Urban -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 Hình 5.36: Điều chế thích nghi kênh truyền fading với Rb = 200Kbps, fc = 2.5Ghz, v = 10km/h 5.9.5 Trường hợp 5: điều chế thích nghi với tốc độ bit 200kbps, tần số sóng mang 900Mhz BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Bad Urban, Typical Urban va Rural Area voi Rb 200kbps, fc 900MHz, v 10km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK kenh Bad Urban 16QAM kenh Bad Urban 64QAM kenh Bad Urban -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 Hình 5.37: Điều chế thích nghi kênh truyền fading với Rb = 200Kbps, fc = 900Mhz, v = 10km/h Trang 76 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading BER adaptive QAM tren kenh truyen fading Bad Urban, Typical Urban va Rural Area voi Rb 200kbps, fc 900MHz, v 100km/h 10 Adaptive QAM QPSK fading theory QAM16 fading theory QAM64 fading theory QPSK kenh Bad Urban 16QAM kenh Bad Urban 64QAM kenh Bad Urban -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 25 30 35 40 45 Hình 5.38: Điều chế thích nghi kênh truyền fading với Rb = 200Kbps, fc = 900Mhz, v = 100km/h Tương tự mô thích nghi phần trước, điều kiện kênh truyền tần số sóng mang 900Mhz, tốc độ bit 200kbps, đường BER điều chế thích nghi tốt dùng kiểu điều chế kênh truyền fading 5.10 Biến đổi wavelet điều chế GMSK QPSK Ta thực biến đổi wavelet (Haar) dạng điều chế GMSK QPSK Histogram cua QPSK - kenh I 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1.5 -1 -0.5 0.5 0.5 Histogram cua QPSK - kenh Q 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1.5 -1 -0.5 Hình 5.39: Histogram điều chế QPSK Trang 77 Chương 5: Kết mô điều chế kênh truyền fading Histogram cua GMSK - kenh I 700 600 500 400 300 200 100 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0.05 0.1 0.15 0.05 0.1 0.15 Histogram cua GMSK - kenh Q 700 600 500 400 300 200 100 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 Hình 5.40: Histogram điều chế GMSK Nhận xét: Histogram tín hiệu GMSK có nhiều đỉnh, vậy, ta thực so sánh đỉnh histogram để phân biệt tín hiệu thu tín hiệu có dạng điều chế GMSK hay QPSK Từ đó, ta chuyển đổi kiểu điều chế sau: - Nếu user dùng điều chế GMSK (vùng phủ sóng GSM) di chuyển vào vùng phủ sóng UMTS, user nhận tín hiệu vùng phủ sóng UMTS dạng điều chế GMSK tự động chuyển đổi từ dạng điều chế GMSK sang điều chế QPSK Trang 78 Chương 2: Giới thiệu SDR Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận: Hệ thống thông tin gồm nhiều chuẩn vô tuyến khác nhau, vậy, việc thực SDR để linh động chuyển đổi chuẩn khác điều cần thiết Ngoài ra, cần phải đảm bảo chất lượng đường truyền ln ln tốt ổn định Vì vậy, nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng SDR để chuyển đổi thiết bị đầu cuối chuẩn vô tuyến đảm bảo chất lượng liên lạc ổn định Trong phạm vi đề tài này, giới thiệu mô Matlab để thay đổi kiểu điều chế thiết bị đầu cuối di chuyển qua vùng có ảnh hưởng fading khác ứng dụng để chuyển đổi chuẩn vô tuyến tại, cụ thể đề tài thực nhận dạng kiểu điều chế GMSK QPSK Luận văn gồm chương Trong nội dung tập trung vào chương 2, chương 4, chương Chương giới thiệu kỹ thuật SDR SDR – Software defined radio thiết bị số lập trình dùng để xử lý tín hiệu thu/phát thực SDR FPGA DSP Mục tiêu SDR thiết kế phần cứng cấu hình lại dùng cho công nghệ khác mà cần thay đổi thông số phần mềm Trong chương 3, luận văn giới thiệu kỹ thuật điều chế mơ hình kênh truyền fading theo COST 207 Trong chương 4, giới thiệu điều chế thích nghi ứng dụng điều chế thích nghi mạng 4G Trong chương 5, kết mô loại điều chế qua kênh truyền fading theo mơ hình COST 207 cho thấy user di chuyển với tốc độ thấp tần số Doppler thấp, tỉ lệ lỗi bit thấp di chuyền với tốc độ cao Điều kiện kênh Trang 79 Chương 2: Giới thiệu SDR truyền fading Bad Urban, Hilly Terrain Typical Urban có tỉ lệ lỗi bit cao so với điều kiện kênh truyền Rural Area (theo mơ hình fading COST 207) Để đảm bảo tỉ lệ lỗi bit ổn định (10-3), ta mơ Matlab điều chế thích nghi user di chuyển vùng có kênh truyền fading khác Đồng thời, mô Matlab dùng biến đổi wavelet để thực nhận dạng kiểu điều chế GMSK QPSK Dựa vào kết luận văn, ta sử dụng điều chế thích nghi sau: dùng điều chế QPSK user di chuyển qua kênh truyền Bad Urban (với giá trị Eb/N0 >27dB), dùng điều chế 16QAM user di chuyển qua kênh truyền Typical Urban (với giá trị Eb/N0 = [21,26]dB) sử dụng điều chế 64QAM user di chuyển qua kênh truyền Rural Area (với giá trị Eb/N0 = [1,21]dB) Thực nhận dạng điều chế QPSK GMSK nhờ vào histogram biến đổi wavelet theo hàm Haar kiều điều chế này, để thực nhận dạng user nằm vùng phục vụ hệ thống GSM hay UMTS để thay đổi kiểu điều chế nhằm đảm bảo user hoạt động liên tục di chuyển qua vùng phủ sóng hệ thống khác 6.2 Hướng phát triển đề tài Dựa vào kết đề tài phát triển kỹ thuật mới, ta thực điều chế thích nghi dự đốn kênh truyền fading Ở đây, ta nêu số vấn đề: - Hiện thực máy thu tự động phát kiểu điều chế giải điều chế dùng kỹ thuật SDR, thực kiểu điều chế M-ary PSK, M-QAM, GMSK - Dự đoán kênh truyền fading phía thu để thực cân tín hiệu xác định loại kênh truyền fading Trang 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] V.Prithiviraj, K.Manikandan, C.Prasanna, S.Saranesh, R.Subramanian, “Front end design of Software defined BTS for Interoperability between GSM and CDMA”, Wireless Communication, Vehicular Technology, Information Theory and Aerospace & Electronic Systems Technology, 2009, On page(s): 655 – 659, May 2009 [2] L.Hanzo, C.H.Wong, M.S.Yee, “Adaptive wireless transceivers”, John Wiley & Sons, 2002 [3] Mohamad Wasif, Mamoon Elahi, Chirag Sanghavi, “Analysis and Implementation of Adaptive Modem for SDR”, “ Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, 2007 WiCom 2007 International Conference on”, On page(s): 1248-1251, Sept 2007 [4] Joseph Mitola III, “Software radio architechture”, John Wiley & Sons, 2000 [5] Marvin K.Simon, Mohamed-Slim Alouini, “Digital Communication over Fading channels”, John Wiley & Sons, INC, 2000 [6] Matthias Patzold, “Mobile fading channels”, John Wiley & Sons, 2002 [7] Andrea Goldsmith, “Wireless Communication”, Cambridge University Press, 2005 [8] Savo G Glisic, “Advanced Wireless Communication 4G technologies”, John Wiley & Sons, 2004 [9] Fugin Xiong, “Digital modulation techniques”, Artech House, 2000 [10] P.Prakasam, M.Madheswaran, “Modulation Identification Algorithm for Adaptive Demodulator in Software Defined Radios using Wavelet transform”, “International Journal of Signal Processing 5”; www.waset.org Winter 2009, on pages 74-81 [11] Ahmed Bakhraiba, Sabira Khatun, Nor Kamariah Noordin, Alyani Ismail, “Digital Modulation identification in terms of Software Defined Radio for Traffic Management System”, Proceedings of IEEE 2008 6th Nationnal Conference on Telecommunication Technologies and IEEE 2008 2nd Malaysia Conference on Photonices, 26-27 August 2008, Putrajaya, Malaysia, on pages 278-283 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC A LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Lê Thị Thanh Thiện Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 26/10/1983 Nơi sinh: TP.HCM Quê quán: Bình Dương Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị cơng tác trước học tập, nghiên cứu: Nhân viên kỹ thuật nghiệp vụ - Trung Tâm Điện Thoại SPT – Saigon Postel Corp Địa liên lạc: 38/34/8 đường Khai Quang, P.6, Q Tân Bình, TpHCM Điện thoại: Điện thoại di động: 090 8664525 Email: thanhthien92003@yahoo.com B QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Hoàn chỉnh kiến thức Thời gian đào tạo: từ 01/2005 đến 09/2006 Nơi đào tạo: Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông – sở TpHCM Ngành học: Điện tử - Viễn thông Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Khảo sát cổng vệ tinh băng rộng IPSTAR Ngày nơi bảo vệ đồ án, luận án: tháng 6/2006 TpHCM Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Tấn Nhân Thạc sĩ: Thời gian đào tạo: từ t9/2008 đến Nơi đào tạo: Đại học Bách Khoa TpHCM Ngành học: Kỹ thuật điện tử Trình độ ngoại ngữ: TOEIC 680 C Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 10/2004-01/2005 Công ty GreyStone Data System Việt Nam Nhân viên kỹ thuật 01/2005 – Công ty SaiGon Postel, Trung Tâm Điện thoại cố định Nhân viên kỹ thuật nghiệp vụ ... Chương 4: Ứng dụng điều chế thích nghi mạng 4G CHƯƠNG ỨNG DỤNG ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI TRONG MẠNG 4G 4.1 Ứng dụng điều chế thích nghi Điều chế thích nghi đảm bảo chất lượng tín hiệu phía thu điều kiện... động GSM chuyển đổi sang UMTS Mô Matlab để thực phân biệt kiểu điều chế GMSK QPSK (được sử dụng hệ thống GSM UMTS) sử dụng điều chế thích nghi nhằm thay đổi kiểu điều chế user di chuyển để đảm bảo. .. TÀI: ỨNG DỤNG ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI ĐỂ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG GSM VÀ UMTS 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: − Tìm hiểu cơng nghệ Software defined radio − Tìm hiểu kỹ thuật điều chế, kênh truyền fading nghi? ?n