Cấp phát kênh động cho hệ thống thông tin di động Mimo OFDMA

Cấp phát kênh động cho hệ thống thông tin di động Mimo OFDMA Cấp phát kênh động cho hệ thống thông tin di động Mimo OFDMA Cấp phát kênh động cho hệ thống thông tin di động Mimo OFDMA luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LẠI TRƯỜNG XUÂN CẤP PHÁT KÊNH ĐỘNG CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG MIMO-OFDMA Chuyên ngành: Kỹ Thuật Truyền Thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ Thuật Truyền Thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Nguyễn Văn Đức Hà Nội – Năm 2013 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật LỜI CAM ĐOAN Luận văn hoàn thành sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu nguồn tài liệu học Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các kết nghiên cứu hồn tồn khơng giống với kết luận văn khác Các số liệu liệu trung thực có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày 21 tháng năm 2013 Người thực Lại Trường Xuân HVTH: Lại Trường Xuân Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghệ viễn thông chứng kiến phát triển ngoạn ngục năm gần Khi mà công nghệ mạng thông tin di động hệ thứ ba 3G chưa có đủ thời gian để khẳng định vị tồn cầu, người ta triển khai cơng nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần Đặc tính kỳ vọng mạng 4G cung cấp khả kết nối lúc, nơi Để thỏa mãn điều đó, mạng 4G mạng hỗn tạp (bao gồm nhiều công nghệ mạng khác nhau), kết nối, tích hợp tồn IP Thiết bị di động 4G đa công nghệ (multi-technology), đa mốt (multi-mode) để kết nối với nhiều loại mạng truy nhập khác Mạng 4G lấy tâm điểm người dùng, cung cấp kết nối băng rộng với tốc độ cao tới 100Mb/s chế nhằm đảm bảo QoS cho dịch vụ đa phương tiện thời gian thực Với gia tăng mạnh mẽ số lượng người dùng truy cập vào dịch vụ thơng tin di động, có nhu cầu cần sử dụng hiệu băng tần phù hợp với đa người sử dụng với tốc độ liệu cao hơn, phản ứng nhanh nhiều đường truyền đáng tin cậy Nhưng khó để đáp ứng tập hợp đa dạng yêu cầu người sử dụng, băng thông hạn chế hiệu suất hệ thống yếu tố nhiễu ISI, ICI tượng dịch tần, dịch thời gian hạn chế việc sử dụng hiệu kênh Một hệ thống MIMO-OFDMA có tiềm lớn cung cấp dung lượng lớn đa dạng khơng gian-tần số tích hợp đa dạng nhiều người truy cập MIMO-OFDMA đánh giá công nghệ quan trọng để cải thiện linh hoạt hiệu hệ thống không dây tương lai Cấp phát kênh động cho hệ thống đa người dùng MIMO-OFDMA xem q trình sử dụng hiệu kênh sẵn có cho người sử dụng làm gia tăng hiệu suất hệ thống Thuật toán đề xuất kế hoạch cho hệ thống MIMO-OFDMA tối ưu hóa phân phối kênh, sóng mang đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) Việc thực thuật toán thiết kế đánh giá cách sử dụng kỹ thuật V-BLAST, ZF, MMSE trường hợp kênh tương quan không tương quan Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Văn Đức, thầy TS Nguyễn Quốc Khương tận tình bảo giúp đỡ tơi suốt thời gian hoàn thành luận văn, đồng thời tạo điều kiện sử dụng thiết bị phòng Lab Rất mong nhiều ý kiến đóng góp thầy bạn để luận văn nghiên cứu hoàn thiện HVTH: Lại Trường Xuân Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU .2 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ .5 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG I : LÝ THUYẾT CƠ SỞ MIMO-OFDMA 1.Kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao OFDM .9 1.1.Tổng quan hệ thống OFDM 1.1.Khái niệm trực giao 10 1.2.Bộ điều chế OFDM 10 1.3.Chuỗi bảo vệ hệ thống OFDM 14 1.4.Nguyên tắc chèn mẫu tin dẫn đường miền tần số miền thời gian 15 1.5.Bộ giải điều chế OFDM .16 1.6.Ưu-nhược điểm OFDM 17 2.Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA 18 2.1.Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA 18 2.2.Nguyên lý công nghệ OFDMA 23 2.3.Ưu điểm công nghệ OFDMA 25 2.4.Các phương pháp cấp phát kênh 26 2.4.1.Phương pháp cấp phát cố đinh OFDMA 26 2.4.2.Phương pháp cấp phát ngẫu nhiên OFDMA .26 3.Các mơ hình hệ thống thơng tin khơng dây 27 3.1.Hệ thống SISO 27 3.2.Hệ thống SIMO 28 3.3.Hệ thống MISO 28 3.4.Hệ thống MIMO 28 3.4.1.Phân tập tần số 29 3.4.2.Phân tập thời gian 30 3.4.3.Phân tập không gian 30 3.4.3.1.Tăng ích dãy 31 3.4.3.2.Tăng ích phân tập giảm tỷ lệ lỗi bit 32 3.4.3.3.Tăng dung lượng kênh truyền 32 3.4.3.4.Tăng vùng phủ sóng .33 3.4.3.5.Phân tập thu 33 HVTH: Lại Trường Xuân Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật 3.4.3.6.Kết hợp lựa chọn 34 3.4.3.7.Tối đa hóa tỷ lệ kết hợp 34 3.4.4.Phân tập phát .36 3.4.4.1.Phân tập phát vòng mở 36 3.4.4.2.Phân tập phát vịng đóng 38 3.5.Hệ thống MIMO-OFDMA 38 CHƯƠNG II : CẤP PHÁT KÊNH ĐỘNG CHO HỆ THỐNG 42 MIMO-OFDMA 42 Vấn đề đặt cho hệ thống MIMO-OFDMA 42 Mơ hình hệ thống 43 Cơ chế cấp phát kênh 45 Thuật toán cấp phát kênh động 46 Mơ hình kênh Monte Carlo 48 Mơ hình kênh One-Ring 49 Các tham số hệ thống 51 CHƯƠNG III : KÊNH TƯƠNG QUAN MIMO VÀ CÂN BẰNG KÊNH CHO HỆ THỐNG MIMO-OFDMA 52 1.Kênh tương quan MIMO 52 2.Cân kênh cho hệ thống MIMO-OFDMA 54 2.1.Bộ lọc tín hiệu ZF 55 2.2.Bộ lọc tín hiệu MMSE 58 3.Đề suất giải thuật V-BLAST cho hệ thống MIMO-OFDMA 61 3.1.V-BLAST/ZF .62 3.2.V-BLAST/MMSE 64 3.3 Hệ thống MIMO-OFDMA V-BLAST 65 CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 67 CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 77 HVTH: Lại Trường Xuân Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tổng quan hệ thống OFDM Hình 1.2 Bộ điều chế OFDM 11 Hình 1.3 Sơ đồ điều chế OFDM sử dụng IFFT 14 Hình 1.4 Khoảng bảo vệ OFDM 14 Hình 1.5 Bộ giải điều chế OFDM .16 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống thông tin sử dụng điều chế OFDM 21 Hình 1.7 Dải băng tần sử dụng OFDMA 22 Hình 1.8 Cấp phát liệu đến user 23 Hình 1.10 Phân loại hệ thống thông tin không dây 27 Hình 1.11 Mơ hình hệ thống MIMO sử dụng Nt anten phát Nr anten thu 29 Hình 1.12 Mơ hình kết hợp lựa chọn .34 Hình 1.13 Mơ hình kết hợp tối đa hóa tỷ lệ kết hợp 35 Hình 1.14 Mơ hình phân tập phát vịng đóng 38 Hình 1.15 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDMA 39 Hình 1.16 Sơ đồ khối MIMO-OFDMA với người dùng .41 Hình 2.1 Hệ thống MIMO-OFDMA 43 Hình 2.2 Cấu trúc khung MAC 45 Hình 2.3 Cấp phát kênh cho MS .45 Hình 2.4 Thuật tốn cấp phát kênh động 46 Hình 2.5 Phỏng tạo theo phương pháp Monte Carlo tần số Doppler .48 Hình 2.6 Mơ hình vòng tròn cho phần tử 2x2 MIMO với phần tử phân tán xung quanh MS 49 Hình 2.7 Tham số hệ thống MIMO-OFDMA .51 Hình 3.1 Kênh tương quan không gian .52 Hình 3.3 Phân loại lọc 54 Hình 3.4 Kiến trúc thu MIMO-OFDMA sử dụng thuật toán V-BLAST 62 Hình 3.5 Máy thu V-BLAST Zero-forcing 63 Hình 3.6 Máy thu V-BLAST MMSE 65 Hình 3.7 Hệ thống MIMO-OFDMA V-BLAST 66 Hình 4.1 Tham số hệ thống MIMO-OFDMA 67 Hình 4.2 So sánh ZF and MMSE , VBLAST/ZF, VBLAST/MMSE sử dụng mơ hình kênh Monte Carlo (MCM) .68 Hình 4.3 SER trường số lượng người dùng khác sử dụng ZF 69 V-BLAST/ZF 69 Hình 4.4 Trường hợp người dùng, số Doppler 50Hz sử dụng lọc ZF ,VBLAST/ZF 70 HVTH: Lại Trường Xuân Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật Hình 4.5 So sánh ZF and MMS, VBLAST/ZF, VBLAST/MMSE trường hợp OCM (Mơ hình kênh One-Ring) 71 Hình 4.6 SER ZF với thay đổi hệ số ma trận tương quan 𝜌 trường hợp MCM (kênh Monte Carlo) 72 Hình 4.7 SER V-BLAST/ZF với thay đổi hệ số ma trận tương quan 𝜌 trường hợp MCM (kênh Monte Carlo) .72 Hình 4.8 SER ZF với thay đổi hệ số ma trận tương quan 𝜌 trường hợp OCM (kênh One-Ring) 73 Hình 4.9 SER V-BLAST/ZF với thay đổi hệ số ma trận tương quan 𝜌 trường hợp OCM (kênh One-Ring) 74 HVTH: Lại Trường Xuân Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu trắng (nhiễu cộng) A/D Analog/Digital Chuyển đổi Tương tự/Số BER Bit Error Ratio Tỷ lệ bit lỗi BS Base Station Trạm thu phát gốc CCI Co-Channel Interference Nhiễu đồng kênh CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp CSI Channel State Information CSMA CD DAB Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect Digital Audio Broadcasting Thông tin trạng thái kênh truyền Đa truy nhập theo cảm nhận sóng mang có phát xung đột Phát số DCA Dynamic Channel Allocation Cấp phát kênh động DL DownLink Đường xuống DSP Digital Signal Processing Bộ xử lý tín hiệu số DVB-T Truyền hình số mặt đất FDD Digital Video Broadcasting – Terrestrial Frequency Division Duplex FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform Chuyển đổi Furier nhanh GI Guard Interval Khoảng bảo vệ HIPER LAN/2 IEEE Mạng cục chất lượng cao kiểu ISI High Performance Local Area Network type Institute of Electrical and Electronic Engineers Inter-Symbol Interference ICI Inter-Channel Interference Nhiễu xuyên kênh LS Least square Bình phương nhỏ HVTH: Lại Trường Xuân Song công phân chia theo tần số Viện kỹ sư điện điện tử Nhiễu xuyên kí tự Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật MIMO Multiple Input Multiple Output MISO Multiple Input Single Output Hệ thống nhiều đầu vào nhiều đầu Hệ thống nhiều đầu vào đầu MMSE Minimum Mean Square Error Trung bình bình phương tối thiểu MS Mobile Station Trạm di động OFDM QAM Orthoganal Frequency Division Multiplexing Orthoganal Frequency Division Multiple Access Quadrature amplitude modulation Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao Điều chế biên độ cầu phương RF Radio Frequency Tần số vô tuyến SER Symbol Error Ratio Tỷ lệ lỗi ký hiệu SISO Single Input Single Output Hệ thống đầu vào đầu SIMO Single Input Multiple Output Hệ thống đầu vào nhiều đầu SNIR SNR Signal to Interference-plus-Noise Ratio Signal to Noise Ratio Tỷ lệ tín hiệu tạp âm cộng nhiễu Tỷ lệ tín hiệu tạp âm STC Space-Time Coding Mã hóa không gian thời gian TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access UL Up Link Đa truy cập phân chia theo thời gian Đường lên Wifi Wireless Fidelity Mạng không dây chuẩn 802.11 WF Water Filling Phương pháp đổ nước WiMax Worldwide Interoperability for Microwave Access Zero Forcing Khả khai thác liên mạng toàn cầu truy cập vi ba Bộ lọc ép không OFDMA ZF HVTH: Lại Trường Xuân Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật CHƯƠNG I : LÝ THUYẾT CƠ SỞ MIMO-OFDMA 1.Kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao OFDM 1.1.Tổng quan hệ thống OFDM Tổng quan hệ thống OFDM trình bày hình 1.1 Nguồn tín hiệu luồng bit điều chế băng tần sở thông qua phương pháp điều chế QPSK, M-QAM Tín hiệu dẫn đường (pilot symbols) chèn vào nguồn tín hiệu, sau điều chế thành tín hiệu OFDM thông qua biến đổi IFFT chèn chuỗi bảo vệ Luồng tín hiệu số chuyển thành luồng tín hiệu tương tự qua chuyển đổi số/ tương tự trước truyền kênh vô tuyến qua anten phát Tín hiệu truyền qua kênh vơ tuyến bị ảnh hưởng nhiễu fading nhiễu trắng (additive white Gaussian noise – AWGN) Tín hiệu dẫn đường mẫu tín hiệu biết trước phía phát phía thu, phát với nguồn tín hiệu có ích với nhiều mục đích khác việc khơi phục kênh truyền đồng hệ thống Nguồn bit Điều chế băng tần sở Chèn mẫu tin dẫn đường Chèn chuỗi bảo vệ IFFT Biến đổi số/ tương tự Kênh vô tuyến + Giải điều chế băng tần sở Cân kênh FFT Tách chuỗi bảo vệ Nhiễu trắng (AWGN) Biến đổi tương tự/số Tách mẫu tin dẫn đường Khôi phục kênh truyền Hình 1.1 Tổng quan hệ thống OFDM [5] HVTH: Lại Trường Xuân Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật vòng lặp tách tín hiệu tiếp theo: y(i+1) = y(i) - 𝑠̅ kiHki (3.45) Trong hki vector xây dựng từ cột ki ma trận H Các thao tác “ nulling and cancellation” lặp lại tín hiệu tất anten phát (lớp) tách xong Cuối thuật tốn tính lại ma trận sau bỏ cột ma trận kênh truyền H Giải thuật V-BLAST/ZF tóm tắt bảng sau: + Khởi tạo: W1 = H ; (3.46) i=1 Lặp lại: ki = arg (Wi ) j j{k1 ki −1 } 𝐬̅ ki = Q(WkiHy(i)) y(i+1) = y(i) - 𝐬̅ kiHki Wi +1 = H ki+ i=i+1 y Bộ thu ZF Giải mã luồng Loại trừ luồng Bộ thu ZF Giải mã luồng Loại trừ luồng 1,2 Bộ thu ZF Giải mã luồng ⋮ ⋮ ⋮ Loại trừ luồng 1,2, ,Nt-1 Bộ thu ZF Nt Giải mã luồng Nt 𝑠1 𝑠2 𝑠3 𝑠𝑁𝑡 Hình 3.5 Máy thu V-BLAST Zero-forcing [4] HVTH: Lại Trường Xuân 63 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật 3.2.V-BLAST/MMSE So với tách tín hiệu tuyến tính MMSE hay ZF, tách tín hiệu VBLAST u cầu lượng phức tạp tính tốn lớn Tuy nhiên, lượng tính tốn gia tăng chấp nhận Ngoài ra, xét bậc tính tốn tách tín hiệu V-BLAST có bậc tính tốn giống tách tín hiệu tuyến tính Đổi lại cho phần gia tăng tính tốn, phẩm chất BER tách tín hiệu VBLAST cải thiện nhiều so với tách tín hiệu tuyến tính Đặc biệt nhận thấy tách tín hiệu V-BLAST sử dụng phương pháp MMSE cho phẩm chất BER vượt trội nhiều so với tách tín hiệu khác Ưu điểm phẩm chất BER tốt kết hợp với độ phức tạp tính tốn thấp làm cho tách tín hiệu V-BLAST trở thành ứng cử viên sáng giá để tách tín hiệu hệ thống MIMO Cũng bước tương tự với V-BLAST/ZF V-BLAST/MMSE tóm tắt sau: H −1 H Khởi tạo: W1 = (I Nt + H H ) H ; i=1 Lặp lại: ki = arg (Wi ) j (3.47) j{k1 ki −1 } 𝐬̅ ki = Q(WkiHy(i)) y(i+1) = y(i) - 𝐬̅ kiHki Wi +1 = (I Nt + H ki H ki ) −1 H ki H H i=i+1 Trong α=1/SNR I Nt ma trận đơn vị có kích thước NtxNt HVTH: Lại Trường Xuân 64 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật y Bộ thu MMSE Giải mã luồng Loại trừ luồng Bộ thu MMSE Giải mã luồng Loại trừ luồng 1,2 Bộ thu MMSE Giải mã luồng ⋮ ⋮ Loại trừ luồng 1,2, ,Nt-1 Bộ thu MMSE Nt 𝑠1 𝑠2 𝑠3 ⋮ Giải mã luồng Nt 𝑠𝑁𝑡 Hình 3.6 Máy thu V-BLAST MMSE [4] 3.3 Hệ thống MIMO-OFDMA V-BLAST V-BLAST sử dụng NT anten phát NR anten thu với NT≤ NR Ở phía phát, vector coder xếp bit chuỗi liệu gốc thành symbol chia thành NT luồn liệu Trong V-BLAST khơng cần mã hóa liên hồn liên luồn luồng mã hóa theo kiểu mã hóa truyền thống riêng Các luồng liệu NT điều chế theo chòm QAM phát đồng thời NT anten phía tần số 1/TS symbol/s, lần phát phát thành chùm L symbol Công suất phát luồng tỉ lệ với 1/NT tổng cơng suất phát số không phụ thuộc vào số anten phát Ở phía thu, anten thu thu tín hiệu từ NT anten phát, tín hiệu thu từ NR anten phát xử lý giải thuật V-BLAST Zero-Forcing hay MMSE để trả lại liệu gốc ban đầu HVTH: Lại Trường Xuân 65 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật Luồng d/l giải mã Luồng d/l mã hóa Mã hóa Giải mã V-BLAST V-BLAST Hình 3.7 Hệ thống MIMO-OFDMA V-BLAST Bộ xử lý V-BLAST phía thu sử dụng phương pháp kết hợp triệt tiêu tuyến tính (linear combinatorial nulling), để tách luồn liệu Mỗi luồng đến lượt giải mã xem tín hiệu mong muốn, luồng lại xem nhiễu Việc triệt tiêu thực cách tổ hợp tuyến tính theo trọng số tín hiệu thu để giải mã tín hiệu theo tiêu chí riêng MMSE (minimum mean-squared error) hay ZF (zero-forcing) HVTH: Lại Trường Xuân 66 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ Kết chương trình mơ tỷ lệ lỗi tín hiệu thuật toán ước lượng kênh khác ZF, MMSE, V-BLAST/ZF, V-BLAST/MMSE cho hệ thống MIMO-OFDMA Hệ thống phân trường hợp kênh tương quan khơng tương quan Mơ hình kênh Monte Carlo One-Ring sử dụng để mô Các tham số kênh cho mạng HiperLAN/2 tạo làm tham số cho chương trình: Tham số Giá trị Băng thơng (B) 20 MHz Độ dài mẫu tín hiệu (ta=1/B) 50 ns Độ dài FFT (NFFT) 64 Thời gian tín hiệu OFDM (TS) 3.4µs Khoảng bảo vệ 20 Tần số Doppler lớn 50 MHz Số tín hiệu khung MAC Số lượng khung MAC 300 Số lượng người dùng Số kênh 16 Điều chế 16-QAM Hình 4.1 Tham số hệ thống MIMO-OFDMA HVTH: Lại Trường Xuân 67 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật Hình 4.2 So sánh ZF and MMSE , VBLAST/ZF, VBLAST/MMSE sử dụng mơ hình kênh Monte Carlo (MCM) Khi SNR cao hơn, hiệu suất hệ thống V-BLAST/MMSE lớn theo xếp từ phải sang V-BLAST/ZF, MMSE,ZF hình 4.2.Tại SNR nhỏ với lọc gần hồn tồn Ở phương pháp mơ kênh Monte Carlo sử dụng kết cho trường hợp symbol cho MAC frame Từ mô ta có với hệ thống MIMO-OFDMA 2x2 tín hiệu nhiễu lọc tốt sử dụng giải thuật V-BLAST HVTH: Lại Trường Xuân 68 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật ZF V-BLAST Hình 4.3 SER trường số lượng người dùng khác sử dụng ZF V-BLAST/ZF Vì kết V-BLAST/ZF V-BLAST/MMSE gần tương đương nên kết V-BLAST/ZF lấy làm đại diện để mơ Từ hình 4.3 số lượng người dùng thay đổi tăng dần SER V-BLAST tốt so với trường hợp sử dụng lọc ZF hay MMSE mà SNR tăng Ở đây, số lượng người dùng số lượng MS Khi sử dụng số người dùng lớn, thuật toán cấp phát kênh động phát huy tác dụng để giảm thiểu số mẫu tín hiệu lỗi tăng lượng thông tin trao đổi người dùng Nếu người dùng yêu cầu truyền liệu chúng phân tập tính tốn SNR phân kênh cho người dùng Đó kết thành cơng việc sử dụng thuật tốn cấp phát kênh HVTH: Lại Trường Xuân 69 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật ZF V-BLAST Hình 4.4 Trường hợp người dùng, số Doppler 50Hz sử dụng lọc ZF ,V-BLAST/ZF Trong mơ hình cho thấy tăng số lượng symbol (tín hiệu) cho MAC frame, khả tín hiệu lỗi tăng Vì thời gian truyền MAC frame tăng số lượng lỗi mẫu tín hiệu tăng HVTH: Lại Trường Xuân 70 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật Hình 4.5 So sánh ZF and MMS, VBLAST/ZF, VBLAST/MMSE trường hợp OCM (Mơ hình kênh One-Ring) Khi sử dụng mơ hình kênh One-Ring, giống kết trước hình 4.3, hiệu hệ thống V-BLAST/MMSE V-BLAST/ZF có kết tốt Chỉ khác chút, SNR tăng , SER V-BLAST tăng nhiều so với ZF MMSE Tiếp theo kết mô kênh tương quan hệ thống MIMOOFDMA 2x2 sử dụng với lọc mơ hình kênh khác xét với với ρ =ρ1 =ρ2 hệ số ma trận tương quan phía thu phía phát tức 𝑅𝑇𝑋 = 𝑅𝑅𝑋 : 𝑅𝑇𝑋 = [ HVTH: Lại Trường Xuân 𝜌1 𝜌1 ] 𝑅𝑅𝑋 =[ 𝜌2 71 𝜌2 ] Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật Hình 4.6 SER ZF với thay đổi hệ số ma trận tương quan 𝜌 trường hợp MCM (kênh Monte Carlo) Hình 4.7 SER V-BLAST/ZF với thay đổi hệ số ma trận tương quan 𝜌 trường hợp MCM (kênh Monte Carlo) HVTH: Lại Trường Xuân 72 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật Kết mô ảnh hưởng tương quan kênh thể hình 4.6,4.7 Đường cong màu đen đại diện cho kênh không tương quan tức hệ số tương quan p=0 Hệ số tương quan ma trận tương quan chạy từ 0.001 tới 0.999 tức chạy từ hệ thống không tương quan tới tương quan hoàn toàn Để ý hệ số ma trận tương quan tăng với SNR lớn hiệu suất hệ thống giảm Với p=0.999 SER khơng thay đổi khơng phụ thuộc vào SNR Bằng chứng rõ ràng rằng, V-BLAST cho kết tốt so với ZF kênh tương quan có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất hệ thống Hình 4.8 SER ZF với thay đổi hệ số ma trận tương quan 𝜌 trường hợp OCM (kênh One-Ring) HVTH: Lại Trường Xuân 73 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật Hình 4.9 SER V-BLAST/ZF với thay đổi hệ số ma trận tương quan 𝜌 trường hợp OCM (kênh One-Ring) Trong trường hợp mơ hình kênh One-Ring, kết hình 4.8,4.9 cho thấy rõ tương quan kênh lớn ảnh hưởng lớn tới số SER hệ thống dùng lọc khác Khi kênh tương quan hồn tồn SER hệ thống không thay đổi SNR thay đổi HVTH: Lại Trường Xuân 74 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU Thuật toán cấp phát kênh động đề xuất chứng minh hiệu sử dụng kênh, tăng dung lượng hệ thống, giảm thiểu SER truy cập tăng Đáp ứng yêu cầu cấp thiết QoS đặt cho hệ thống thơng tin di động MIMOOFDMA Thuật tốn đề xuất hồn tồn áp dụng hệ thống thực đồng kết nối uplink downlink MS BS Tần số bù pha phải thực hệ thống OFDM nhiễu đồng kênh Kỹ thuật lọc nhiễu V-BLAST khảo sát cho kết tốt so với lọc thơng thường ZF,MMSE Ngồi tầm ảnh hưởng kênh tương quan hệ thống MIMO-OFDMA Hướng nghiên cứu: ➢ Tiếp tục nghiên cứu thuật tốn cho hệ thống thơng tin di dộng cấp phát sử dụng kênh ➢ Các thuật tốn cịn độ phức tạp cao điều cần thiết giảm độ phức tạp thuật toán ➢ Trên sở sử dụng thuật toán lọc nhiễu V-BLAST đề xuất nghiên cứu thuật tốn lọc nhiễu khác ví dụ ML, MAP, D-BLAST ➢ Nghiên cứu ảnh hưởng giải pháp kênh tương quan hệ thống thông tin MIMO HVTH: Lại Trường Xuân 75 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quoc Khuong Nguyen, Van Duc Nguyen, Quoc Trung Nguyen, Minh Hung Dao “Proposal of a dynamic channel allocation method for MIMO-OFDMA system”, Journal on Information Technologies and Conmmunication, Vol E-1, No 2-12-2009 [2] Patzold, Hogstad BO, (2004) A space-time channel simulator for MIMO channels based on the geometrical one-ring scattering model, Wireless Communications and Mobile Computing, Specical Issue on Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communications 2004 [3] Jeffrey G Andrews, For contributions to cellular and MIMO communications, IEEE Comm Mag, Mar 2005 [4] Tolga M Duman, Ali Ghrayeb Coding for MIMO communication system San Francisco, CA 94103-1741, 2009 [5] PGS.T.S Nguyễn Văn Đức, “Bộ sách: Kỹ thuật thông tin số- tập 1,2,3,4”, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Jun.2006 HVTH: Lại Trường Xuân 76 Lớp:10BĐTVT2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ Thuật PHỤ LỤC ✓ Các file cần thực hiện: ➢ Trong folder MCM Channel OFDM k_mimo_ofdm_ser_multiaccess.m (1) MCM_channel_model.m >> kết cho lưu vào file Ketqua.data Sử dụng định nghĩa hàm Vblast_corr_MMSE.m Vblast_corr_ZF.m Vblast_MMSE.m Vblast_ZF.m Thay lọc ZF/MMSE file (1) phần giải mã ➢ Trong folder One Ring Channel OFDM mimo_ofdm_onering_selective_ch.m (2) OFDM_Demodulator.m OFDM_Modulator.m oneringselectivech.m time_delay.m >> kết cho lưu vào file Ketqua.data Sử dụng định nghĩa hàm Vblast_corr_MMSE.m Vblast_corr_ZF.m Vblast_MMSE.m Vblast_ZF.m Thay lọc ZF/MMSE file (1) phần giải mã HVTH: Lại Trường Xuân 77 Lớp:10BĐTVT2 ... II : CẤP PHÁT KÊNH ĐỘNG CHO HỆ THỐNG MIMO- OFDMA Vấn đề đặt cho hệ thống MIMO- OFDMA Hệ thống MIMO- OFDMA dụng môi trường đa người dùng Wireless LAN( IEEE 802.11), Wimax(IEEE802.16) Trong hệ thống. .. 42 MIMO- OFDMA 42 Vấn đề đặt cho hệ thống MIMO- OFDMA 42 Mơ hình hệ thống 43 Cơ chế cấp phát kênh 45 Thuật toán cấp phát kênh động 46 Mô hình kênh. .. loại hệ thống thơng tin không dây 3.1 Hệ thống SISO Hệ thống SISO hệ thống thông tin không dây truyền thông sử dụng anten phát anten thu Máy phát máy thu có cao tần điều chế giải điều chế Hệ thống