Mô phỏng, đánh giá chất lượng bộ cân bằng kênh trong hệ thống mimo ofdm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG BỘ CÂN BẰNG KÊNH TRONG HỆ THỐNG MIMO-OFDM Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ HOA Lớp: 52K- ĐTVT Giảng viên hƣớng dẫn: ThS NGUYỄN PHÚC NGỌC NGHỆ AN, 05/2016 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN iv LỜI MỞ ĐẦU v TÓM TẮT vii THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x CHƢƠNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN 1.1 Giới thiệu 1.2 Hệ thống thông tin vô tuyến số 1.3 Các nguồn gây suy hao méo 1.3.1 Suy hao đƣờng truyền 1.3.2 Sự hạn chế băng thông 1.3.3 Méo trễ 1.3.4 Nhiễu 1.4 Hiện tƣợng đa đƣờng 1.5 Hiện tƣợng Doppler 1.6 Các mơ hình kênh 1.6.1 Mơ hình fading Rayleigh 1.6.2 Mơ hình fading Rician 10 1.7 Các tham số đánh giá chất lƣợng hệ thống thông tin 11 1.8 Kết luận chƣơng 12 CHƢƠNG HỆ THỐNG MIMO - OFDM 13 2.1 Giới thiệu 13 2.2 Kỹ thuật OFDM 13 2.2.1 Nguyên tắc OFDM 13 2.2.2 Tính trực giao 14 2.2.3 Sơ đồ hệ thống OFDM 16 2.2.4 Chuyển đổi S/P P/S 17 2.2.5 Kỹ thuật điều chế 18 i 2.2.6 FFT/IFFT OFDM 21 2.2.7 Chèn khoảng bảo vệ 23 2.2.8 Chuyển đổi A/D D/A 24 2.2.9 Ƣu điểm nhƣợc điểm OFDM 25 2.3 Hệ thống MIMO 26 2.3.1 Mơ hình hệ thống MIMO 26 2.3.2 Dung lƣợng kênh truyền hệ thống MIMO 27 2.3.4 Kỹ thuật phân tập 27 2.3.4.1 Phân tập thời gian 28 2.3.4.2 Phân tập tần số 29 2.3.4.3 Phân tập không gian .29 2.3.5 Mã hóa không gian thời gian 30 2.3.5.1 Mã hóa khối khơng gian thời gian STBC .30 2.3.5.2 Mã hóa Alamouti với hai anten phát anten thu 31 2.3.5.3 Mã hóa Alamouti với hai anten phát với M anten thu 34 2.3.6 Kỹ thuật cân kênh MIMO 36 2.3.6.1 Mục đích, vai trị cân kênh 36 2.3.6.2 Nhiễu liên ký tự ISI 37 2.3.6.3 ộ c n thích nghi daptive Equalizer 38 2.3.6.4 Các kỹ thuật c n kênh 40 2.3.6.5 Kỹ thuật cân ZF 41 2.3.6.6 Kỹ thuật cân MMSE 43 2.3.6 Ƣu, nhƣợc điểm kỹ thuật MIMO 45 2.4 Kỹ thuật MIMO-OFDM 45 2.5 Kết luận chƣơng 47 CHƢƠNG MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG BỘ CÂN BẰNG KÊNH TRONG HỆ THỐNG MIMO-OFDM 48 3.1 Giới thiệu 48 3.2 Mô hình kênh MIMO cho thuật tốn cân kênh 48 3.3 Kỹ thuật cân kênh cƣỡng không ZF 49 3.4 Kỹ thuật cân kênh MMSE 50 3.5 Thuật tốn tính Outage Probability 50 ii 3.6 Kết mô đánh giá 52 3.7 Kết luận chƣơng 54 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 iii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em nhận đƣợc hƣớng dẫn, giúp đỡ thầy cơ, anh chị bạn Với lịng kính trọng biết ơn s u sắc em xin bày tỏ lời cảm ơn ch n thành tới: Các thầy cô Khoa Điện tử Viễn Thông, Trƣờng Đại học Vinh giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, em xin tỏ lòng biết ơn s u sắc đến ThS.Nguyễn Phúc Ngọc hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, lời cảm ơn ch n thành đến ngƣời thân toàn thể bạn bè giúp đỡ, động viên em suốt thời gian qua Em xin chúc thầy cô, anh chị toàn thể bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành công công việc, học tập nghiên cứu Nghệ An, ngày 21 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Trần Thị Hoa iv LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại phát triển cơng nghệ thơng tin, vai trị thông tin vô tuyến ngày trở nên quan trọng Với đời hệ mạng nhƣ 2G, 3G, 4G,… phải kể đến hệ thống MIMO sử dụng ghép kênh theo tần số trực giao, anten thông minh,… Sự đời MIMO-OFDM sử dụng cân kênh tuyến tính (ZF,MMSE) hệ thống thông tin vô tuyến mang lại hiệu cao việc hạn chế fading đa đƣờng nâng cao chất lƣợng, dung lƣợng hệ thống Do đó, em chọn đề tốt nghiệp là: “Mô phỏng, đánh giá chất lƣợng cân kênh hệ thống MIMO-OFDM” Đề tài em hƣớng tới mục đích sau: Một tìm hiểu cách tổng quan hệ thống thơng tin vơ tuyến; hai tìm hiểu hệ thống MIMO-OFDM bao gồm mơ hình, ngun lý hoạt động, ƣu, nhƣợc điểm hệ thống MIMO-OFDM; ba hiểu đƣợc kỹ thuật cân kênh, kỹ thuật đƣợc sử dụng nhƣ hệ thống MIMO-OFDM cuối mô phỏng, đánh giá chất lƣợng cân ZF, MMSE để hiểu rõ kỹ thuật cân Để thực đề tài em thực nhiệm vụ sau: Tìm hiểu hệ thống thông tin vô tuyến, đặc biệt ảnh hƣởng mơi trƣờng vơ tuyến lên q trình truyền dẫn tín hiệu; tìm hiểu hệ thống MIMO-OFDM, sau x y dựng thuật tốn tiến hành mơ phỏng, đánh giá kỹ thuật c n kênh ZF MMSE Đề tài đƣợc thực phƣơng pháp: Tìm hiểu qua sách, trang mạng internet, diễn đàn, chủ yếu tài liệu, báo tiếng anh Nội dung đồ án gồm chƣơng, có hai chƣơng lý thuyết chƣơng cuối thực mô kết phần mềm Matlab: Chƣơng 1: Kênh truyền vô tuyến Chƣơng trình bày kiến thức hệ thống thơng tin vơ tuyến, nguồn gây suy hao méo tín hiệu, tƣợng thƣờng xảy trình truyền dẫn tín hiệu mơ hình kênh truyền Chƣơng 2: Hệ thống MIMO-OFDM Chƣơng trình bày cụ thể kỹ thuật OFDM, hệ thống MIMO, kết hợp v MIMO-OFDM, ƣu điểm, nhƣợc điểm kỹ thuật lý thuyết kỹ thuật cân kênh Chƣơng 3: Mô phỏng, đánh giá chất lƣợng cân kênh ZF MMSE hệ thống MIMO-OFDM Dựa sở lí thuyết nghiên cứu trên, chƣơng thực xây dựng mơ hình hệ thống MIMO, xây dựng thuật tốn tính xác suất lỗi hệ thống sử dụng kỹ thuật cân kênh, sau tiến hành mô đánh giá kết thu đƣợc Phần kết luận kết đạt đƣợc nhƣ mở hƣớng phát triển để hoàn thiện đề tài thời gian tới Trong trình làm đồ án tốt nghiệp hạn chế thời gian, tài liệu trình độ cịn nên khơng tránh khỏi có thiếu sót Em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đồ án tốt nghiệp em đƣợc hoàn thiện vi TÓM TẮT Đồ án giới thiệu tổng quát số vấn đề truyền dẫn vô tuyến, kỹ thuật MIMO-OFDM, ƣu điểm MIMO-OFDM so với kỹ thuật trƣớc Trình bày cách chun sâu cân kênh cƣỡng không (ZF) cân kênh tối thiểu hóa lỗi trung bình bình phƣơng MMSE đƣợc ứng dụng cho hệ thống không dây MIMO-OFDM Mô xác suất lỗi hệ thống sử dụng hai cân thơng qua tỷ số tín hiệu tạp âm (SNR) tốc độ đƣợc chọn cho dòng liệu máy thu Từ kết mô ta thấy xác suất lỗi hệ thống phụ thuộc vào yếu tố nhƣ: tốc độ dòng liệu kỹ thuật cân kênh Cụ thể là: độ dòng liệu thấp phẩm chất cân MMSE có chất lƣợng tốt so với cân ZF, nhiên tốc độ liệu cao hai cân có chất lƣợng tƣơng đƣơng Kết nghiên cứu sở cho việc sử dụng cân cách hiệu hệ thống thông tin vô tuyến ABSTRACT This thesis gives us an overview of the issues involved the radio transmission, MIMO-OFDM technique, advantages of MIMO-OFDM compared with previous techniques Presenting an in-depth way of the zero forcing equalizer (ZF) and minimum mean squared error equalizer (MMSE) applied to wireless MIMO-OFDM system Simulating the outage probability of the system use these two equalizers through the signal to noise ratio (SNR) and the rate is selected for the substreams at the receivers The simulated results show that outage probability of the system depends on factors as the rate of the substreams and channel equalization technique In particular, when the rate of the substreams is low, the quality of MMSE equalizer has quality better than the ZF equalizer However, when the rate of the substreams is high, these two equalizers have same quality Researched results will be an effective basis for the equalizer’s applications in the radio communication system vii THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT A ACI A/D Nhiễu kênh lân cận Chuyển đổi tƣơng tự-số Interference Analog/Digital AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ AW Additive White Gausian Nhiễu Gauss trắng cộng GN B Noise Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit CCI Co-Channel Interference Nhiễu đồng kênh CD Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã BE R Adjacent Channel C MA CP Access Cycle Prefix Tiền tố lặp D DFT Discrete Fourier Transform Phép biến đổi Fourier rời rạc DM Degraded Minutes Các phút suy giảm chất lƣợng Errored Seconds Các giây bị lỗi Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần E ES F FD M số Điều chế tần số FM Multiplexing Frequency Modulation FFT Fast Fourier Transform Phép biến đổi Fourier nhanh Guard Period Khoảng bảo vệ ICI Inter-carrier Interference Nhiễu sóng mang lân IDF Inverse Discrete Fourier G GP I T IEE Transform Institute of Electrical and E IFF Electronics InverseEngineers Fast Fourier T ISI Transform InterSymbol Interference cận Phép biến đổi ngƣợc Fourier rời rạcViện kỹ thuật điện điện tử Phép biến đổi ngƣợc Fourier nhanhNhiễu liên ký tự L LA N Local Area Network Mạng máy tính cục viii LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng Multiple Access Nhiễu đa truy nhập M MA I MI Hệ thống đa đầu vào đa đầu Interference Multiple Input Multiple Trung bình bình phƣơng lỗi MO MM Output Minimum Mean Square SE MU I N NL nhỏ Nhiễu đa ngƣời dùng Error Multi User Interference Đƣờng truyền khơng có nhìn Non line of sight OS O thẳng OF Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo tần DM OF Division Multiplexing Orthogonal Frequency số trực Đagiao truy nhập phân chia theo tần DMAOL Division MultipleLine Access Obstructed Of Sight số trực giaonhìn thẳng bị che chắn Tầm OS P PAP R P/S PSK Công suất đỉnh công suất Peak to Average Power trung Chuyển bình đổi song song/nối tiếp RatioParrallel/ Serial Phase Shift Keying Khóa dịch pha Quadrature Amplitude Điều chế biên độ cầu phƣơng Q QA M R RF Modulation Radio Frequency Tần số vô tuyến SES Severely Errored Seconds Các giây bị lỗi trầm trọng SN Signal-to-Noise Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu S/P Serial/Parrallel Chuyển đổi nối tiếp/song song S R ix hij hệ số kênh truyền từ anten phát thứ j tới anten thu thứ i Kênh truyền hệ thống MIMO-OFDM mơ tả thơng qua ma trận H nhƣ sau éh11 h12 ê êh 21 h 22 H= ê ê ê êh ë M1 h M2 h1N ù ú h 2N ú ú úú h MN úû (2.80) Ma trận kênh truyền H đƣợc ƣớc lƣợng máy thu [7] 2.5 Kết luận chƣơng Trong chƣơng tìm hiểu kỹ thuật OFDM, hệ thống MIMO kết hợp MIMO-OFDM Nhƣợc điểm OFDM có cơng suất đỉnh cơng suất trung bình P PR lớn, nhạy cảm với lệch tần số sóng mang Nhƣng với nhiều ƣu điểm vƣợt trội nhƣ hiệu sử dụng phổ tần cao, chống giao thoa đa đƣờng tốt, loại bỏ nhiễu ISI, chống đƣợc fading lựa chọn tần số khắc phục đƣợc tƣợng đƣờng dẫn thẳng NLOS tín hiệu đa đƣờng dẫn, công nghệ đƣợc áp dụng rộng rãi hệ thống nhƣ Wimax, Vowifi, tiêu chuẩn IEEE Kỹ thuật sở cho hệ di động thứ 3, thứ tƣ hệ khác tƣơng lai Hệ thống MIMO-OFDM đƣợc ứng dụng nhiều hệ thống thông tin di động mở rộng băng thơng tăng tốc độ liệu lên nhiều lần, nâng cao chất lƣợng tín hiệu Hiện nay, MIMO-OFDM đƣợc áp dụng hệ thống WIMAX tƣơng lai không xa công nghệ đƣợc áp dụng rộng rãi đem lại tiến vƣợt bậc thơng tin liên lạc khơng dây 47 CHƢƠNG MƠ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG BỘ CÂN BẰNG KÊNH TRONG HỆ THỐNG MIMO-OFDM 3.1 Giới thiệu Trong chƣơng trình bày mơ hình kênh MIMO cho thuật tốn cân kênh Sau tiến hành xây dựng thuật tốn mơ kênh MIMO để so sánh đánh giá chất lƣợng hai cân kênh ZF MMSE Chƣơng trình mơ đƣợc thực phần mềm Matlab 3.2 Mơ hình kênh MIMO cho thuật tốn cân kênh Xét mơ hình băng sở cho kênh truyền MIMO với N anten phát, M anten nhận Kí hiệu x vector tín hiệu phát, y vector biểu diễn tín hiệu thu Phƣơng trình mơ tả quan hệ tín hiệu phát tín hiệu thu nhƣ sau: (3.1) y=Hx+n Trong đó: n: nhiễu trắng ph n bố theo hàm Gausian có phƣơng sai σ H: ma trận kênh với kích thƣớc MxN Các thành phần H kênh fading Rayleigh độc lập, đƣợc ph n phối tƣơng tự i.i.d Các phần tử H hij với ≤ i ≤ M, ≤ j ≤ N Từ thành thần ma tr n kênh H i.i.d nên đầu SNR N dịng liệu tƣơng tự Vì vậy, để nghiên cứu ph n bố đầu SNR N dòng liệu cần tập trung vào dòng liệu thứ n Ví dụ mơ hình kênh MIMO 2x2, vecto tín hiệu phát {x1 , x2 , x3 , , xn } Ở kênh truyền thông thƣờng với anten phát anten nhận, x1 đƣợc phát khe thời gian thứ nhất, x2 đƣợc phát khe thời gian thứ 2, x3 đƣợc phát khe thời gian thứ 3,… Với hệ thống anten phát khe thời gian thứ x1 x2 đƣợc gửi từ anten, x3 x4 đƣợc gửi khe thời gian thứ 2, x5 x6 đƣợc gửi khe thời gian thứ 3,… Khi đó, nhóm ký hiệu phát khe thời gian, cần n/2 khe thời gian để hoàn thành truyền dẫn Nhƣ vậy, tốc độ liệu tăng gấp đôi Ở khe thời gian đầu tiên, tín hiệu nhận đƣợc anten thứ anten thứ lần lƣợt là: 48 éx ù y1 = h11 x1 + h12 x2 = [h11 h12 ]ê ú+ n1 êx2 ú ë û éx ù h22 ]ê ú+ n2 êx2 ú ë û y2 = h21 x1 + h22 x2 = [h21 Với: (3.2) (3.3) h11 : kênh truyền từ anten phát thứ tới anten nhận thứ h21: kênh truyền từ anten phát thứ tới anten nhận thứ h12 : kênh truyền từ anten phát thứ tới anten nhận thứ h22 : kênh truyền từ anten phát thứ tới anten nhận thứ x1, x2 : ký hiệu đƣợc phát n1, n2: nhiễu anten nhận Có thể biểu diễn dƣới dạng ma trận nhƣ sau: éy1 ù ê ú= êy2 ú ë û éh11 ê êh21 ë h12 ùéx1 ù úê ú+ ê ú h22 ú ûëx2 û én1 ù ê ú ên2 ú ë û (3.4) Tín hiệu nhận đƣợc anten nhận chồng lấn tín hiệu phát bị tác động kênh truyền Một c n đƣợc thực băng gốc tần số trung tần nhận 3.3 Kỹ thuật cân kênh cƣỡng không ZF Kỹ thuật c n đƣợc ứng dụng để tách tính hiệu máy thu, kỹ thuật c n kênh cƣỡng khơng, nhiễu hồn tồn bị loại bỏ cách nh n tín hiệu thu với ma trận kênh giả đảo [4]: WZF = (H H H)- H H (3.5) W thỏa mãn điều kiện WH=I Vector tín hiệu ngõ khối c n kênh ZF có dạng [9]: % s ZF = WZF y = s + (H H H)- H H n SNRnZF = đó: snr = ES snr = , 1≤ n ≤ N - - H éH H Hù Nσ éëH Hù N ûnn ë ûnn (3.6) (3.7) ES tỷ số tín hiệu nhiễu đầu vào máy thu, ký hiệu [.]nn Nσ biểu diễn phép tính lấy phần tử thứ n đƣờng chéo, N dịng liệu có 49 công suất Hạn chế c n kênh ZF cắt bỏ nhiễu mà không xét đến việc nhiễu làm tăng công suất đáng kể dẫn đến giảm chất lƣợng c n kênh 3.4 Kỹ thuật cân kênh MMSE ất lợi lớn c n kênh ZF làm khuếch đại nhiễu Trong đó, khối c n kênh MMSE tách nhiễu riêng Điều dẫn đến chất lƣợng c n MMSE đƣợc cải thiện Xét khía cạnh khác, MMSE trƣờng hợp mở rộng ZF, có ma trận kênh nhƣ sau [4, 9]: -1 H I) H snr WMMSE = (H H H + (3.8) Tín hiệu ngõ SNR khối c n kênh là: -1 H % s MMSE = (H H H + I) H y snr SNRnMMSE = snr é H ù Iú êH H + snr ú ëê ûnn - - , 1≤ n ≤ N (3.9) (3.10) 3.5 Thuật tốn tính Outage Probability Dung lƣợng kênh hệ thống sử dụng máy thu ZF: CZF = log (1+ SNRZF ) [bit/s/Hz] (3.11) Xác suất lỗi Outage Probability đƣợc tính nhƣ sau : Pout = P(log2 (1+ SNR ZF ) < R) = P(CZF < R) (3.12) Tƣơng tự dung lƣợng kênh Outage Probability hệ thống sử dụng máy thu MMSE nhƣ sau: CMMSE = log2 (1+ SNRMMSE ) [bit/s/Hz] (3.13) Xác suất lỗi Outage Probability đƣợc tính nhƣ sau: Pout = P(log2 (1+ SNR MMSE ) < R) = P(CMMSE < R) (3.14) Các công thức đƣợc tham khảo theo [9] Tỷ số Outage Probability ZF MMSE đƣợc xác định nhƣ sau [10]: PZF PMMSE ổ R ỗỗ N = çç R çç N çè - N- ư÷ ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ 1ø÷ (3.15) 50 R Từ (3.15) ta nhận thấy N PZF gần tới Do đó, với PMMSE lớn N=4, R lớn PMMSE giống PZF, điều đƣợc kiêm chứng thông qua mô Để thực mô xác suất lối Outage Probability ta thiết lập thông số mô lƣu đồ thuật toán nhƣ sau: tổng số kênh: 100000, số anten phát: N=4, phạm vi SNR: [0:2:40] dB, tốc độ R=[2 6] bit/s/Hz kk 1: It snridx snrdB s 40 snr 10snrdB /10 Đ 10 snrdB / 10 snr snridx SNRZF CZF snridx snr N(H H H) log (1 SNR ZF ) R R Đ S R R C S R C Đ NZF NZF R Đ N ZF N ZF 0.5 S NZF PZF NZF / It Hình 3.1 Lưu đồ thuật tốn tính Outage Pro a ility cho máy thu ZF 51 3.6 Kết mô đánh giá a) Outage Probability máy thu ZF MMSE Hình 3.2 Outage Pro a ility máy thu ZF b) Outage Probability máy thu MMSE Hình 3.3 Outage Pro a ility máy thu ZF 52 c) Trƣờng hợp tốc độ dòng liệu R=2 [bit/s/Hz] R=2,4,6 [bit/s/Hz] Hình 3.4 So sánh xác suất lỗi sử dụng máy thu ZE MMSE với R=2 /s/Hz Hình 3.5 So sánh xác suất lỗi máy thu ZF, MMSE với tốc độ khác 53 Nhận xét: - Cùng snr, với R cao xác suất lỗi hai máy thu lớn - Khi R=2 [b/s/Hz], với xác suất lỗi máy thu MMSE cần snr thấp máy thu ZF khoảng 3dB - Khi R tăng, tỷ số xác suất lỗi PZF giảm tiến tới 1, tức R tăng PMMSE chất lƣợng máy thu ZF MMSE giống 3.7 Kết luận chƣơng Chƣơng xây dựng mơ hình kênh MIMO mơ phỏng, đánh giá chất lƣợng cân kênh ZF MMSE, từ thấy xác suất lỗi phụ thuộc vào tốc độ dịng liệu, máy thu MMSE có chất lƣợng tốt so với máy thu ZF tốc độ dòng liệu thấp, tốc độ liệu cao khác khơng đáng kể 54 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực đề tài em đạt đƣợc kết nhƣ sau: Hệ thống lại kiến thức hệ thống thông tin vô tuyến, đặc điểm yếu tố tác động lên kênh truyền Nâng cao hiểu biết hệ thống MIMO-OFDM, đặc biệt kỹ thuật c n kênh ZF, MMSE đƣợc sử dụng hệ thống hệ thống Mô phỏng, đánh giá đƣợc chất lƣợng hệ thống sử dụng cân kênh ZF MMSE Máy thu ZF đƣợc ứng dụng cần tốc độ liệu cao ZF đơn giản MMSE Tuy nhiên, cân MMSE đƣợc sử dụng nhiều thực tế độ phức tạp thấp chất lƣợng tốt ZF Hƣớng phát triển đề tài: Nghiên cứu thêm kỹ thuật cân kênh phi tuyến đánh giá chất lƣợng cân kênh tuyến tín (ZF, MMSE) so với cân kênh phi tuyến 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Lê Khoa, Kênh truyền vô tuyến, ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM, 2009 [2] Phạm Hồng Liên, Đăng Ngọc Khoa, Trần Thanh Phƣơng, Matlab ứng dụng Viễn Thông, Nhà xuất Đại Học quốc gia TP.HCM, 2006 [3] Trần Xuân Nam, Lê Minh Tuấn, Xử lý tín hiệu khơng gian- thời gian, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2013 [4] Đỗ Đình Thuấn, Ước lượng kênh truyền MIMO dung thuật toán bán mù cải tiến, ĐHQG TPHCM, 2012 [5] B Sklar, Digital Communicatons Fundamentals and Applicatons, Prentice Hall, 1988 [6] F.Xiong, Digital Modulation Techniques, Artech House, 2000 [7] Yong Soo Cho, Jaekwon Kim, Won Young Yang, Chung G Kang, MIMO-OFDM wireless communications with matlab, Korea University, Republic of Korea, 2010 [8] V.Jagan Naveen, Assoc Professor, Performance analysis of equalization techniques for MIMO systems in wireless communication, Journal of International Smart Home, 2010 [9] Rashmi Kashyap, Jaspal Bagga, Equalization Techniques for MIMO Systems in Wireless Communication, 2014 [10] Manish Kumar, Performance analysis of BPSK system with ZF & MMSE equalization, Department of Electronics and Communication Engineering Swift institute of Engineering & Technology, Rajpura, Punjab, India, 2012 [11] Ahmadreza Hedayat Member and Aria Nosratinia Senior Member, IEEE, Outage and Diversity of Linear Receivers in Flat-Fading MIMO Channels, 2005 [12] http://www.dsplog.com/2008/10/24/mimo-zero-forcing/print/ truy cập cuối ngày 20/05/2016 [13] http://www.dsplog.com/2008/11/02/mimo-mmse-equalizer/ truy cập cuối ngày 20/05/2016 56 PHỤ LỤC Chương trình mơ xác suất lỗi máy thu ZF It = 100000; fprintf('Total number of channel realizations: %d\n', It); N=4; snrdBvalues = [0:2:40]; Rvalues = [2 6]; Nzf = zeros(4,length(snrdBvalues)); for kk=1:It if mod(kk,10000) == fprintf('Number of channel realizations: %d\n', kk); end H = (randn(M)+j*randn(M))/sqrt(2); snridx = 0; for snrdB = snrdBvalues snr = 10.^(snrdB./10); % linear scale snridx = snridx + 1; %% Zero-Forcing Dzf = inv(H'*H)/snr*M; SNRzf = (1./diag(Dzf)); % output SNR (vector) Czf = real( log2(1 + SNRzf(1)) ); % maximal achievable rate cua tin hieu for RR = 2:2:6 % het for duoc cot Nzf(RR/2,snridx) = Nzf(RR/2,snridx)+ 0.5*(1-sign(Czf-Rvalues(RR/2))); end end end % Outage Probability Pzf = Nzf/It figure(1) for RR=1:3 semilogy(snrdBvalues, Pzf(RR,:),'k-s','linewidth',1) hold on end %title('Outage probability for ZF receivers') xlabel(' snr (dB)') ylabel('Outage probability') text(14.5,.11,'Rate = 2') text(23,.13,'Rate = 4') text(33,.15,'Rate = 6') legend('Zero-Forcing Receivers',3) grid hold off Chương trình mơ xác suất lỗi máy thu MMSE clear all It = 100000; fprintf('Total number of channel realizations: %d\n', It); N=4; % SNR range in dB snrdBvalues = [0:2:40]; Rvalues = [2 6]; Nmmse = zeros(3,length(snrdBvalues)); for kk=1:It if mod(kk,10000) == fprintf('Number of channel realizations: %d\n', kk); end % generate channel realization H = (randn(N)+j*randn(N))/sqrt(2); snridx = 0; for snrdB = snrdBvalues snr = 10.^(snrdB./10); % linear scale snridx = snridx + 1; %% MMSE Dmmse = inv(H'*H + eye(M)/snr*M); SNRmmse = (1./diag(Dmmse))*snr/M -ones(M,1); Cmmse = (log2( + SNRmmse(1))); for RR = 2:2:6 Nmmse(RR/2, snridx) = Nmmse(RR/2,snridx) + 5*(1-sign(Cmmse- Rvalues(RR/2))); end end end % Outage Probability Pmmse = Nmmse/It % plot figure(1) for RR=1:3 %semilogy(snrdBvalues, Pzf(RR,:),'k-s','linewidth',1) %hold on semilogy(snrdBvalues, Pmmse(RR,:),'k-','linewidth',1) hold on end %title('Outage probability for MMSE receivers') xlabel(' snr (dB)') ylabel('Outage probability') text(12,.15,'R=2') text(23,.13,'R=4') text(33.3,.15,'R=6') legend('MMSE Receivers',3) grid hold off Chương trình mơ so sánh xác suất lỗi máy thu ZF MMSE clear all It = 100000; fprintf('Total number of channel realizations: %d\n', It); N=4; % SNR range in dB snrdBvalues = [0:2:40]; % Selected transmission rate: 2, and bits per transmission Rvalues = [2 6]; Nzf = zeros(3,length(snrdBvalues)); Nmmse = zeros(3,length(snrdBvalues)); for kk=1:It if mod(kk,10000) == fprintf('Number of channel realizations: %d\n', kk); end % generate channel realization H = (randn(N)+j*randn(N))/sqrt(2); snridx = 0; for snrdB = snrdBvalues snr = 10.^(snrdB./10); % linear scale snridx = snridx + 1; %% Zero-Forcing Dzf = inv(H'*H)/snr*M; SNRzf = (1./diag(Dzf)); % output SNR (vector) Czf = real( log2(1 + SNRzf(1)) ); for RR = 2:2:6 Nzf(RR/2, snridx) = Nzf(RR/2,snridx) + 5*(1-sign(Czf-Rvalues(RR/2))); end %% MMSE Dmmse = inv(H'*H + eye(M)/snr*M); SNRmmse = (1./diag(Dmmse))*snr/M -ones(M,1); Cmmse = (log2( + SNRmmse(1))); for RR = 2:2:6 Nmmse(RR/2,snridx)=Nmmse(RR/2,snridx)+.5*(1-sign(Cmmse- Rvalues(RR/2))); end end end % Outage Probability Pzf = Nzf/It Pmmse = Nmmse/It % plot figure(1) for RR=1:3 semilogy(snrdBvalues, Pzf(RR,:),'k-s','linewidth',1) hold on semilogy(snrdBvalues, Pmmse(RR,:),'k-','linewidth',1) end xlabel(' snr \rho (dB)') ylabel('Outage probability') text(12,.15,'R=2') text(23,.13,'R=4') text(33.3,.15,'R=6') legend('Zero-Forcing Receivers','MMSE Receivers',3) grid hold off ... PHỎNG, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG BỘ CÂN BẰNG KÊNH TRONG HỆ THỐNG MIMO- OFDM 48 3.1 Giới thiệu 48 3.2 Mơ hình kênh MIMO cho thuật toán cân kênh 48 3.3 Kỹ thuật cân kênh cƣỡng... hiểu hệ thống MIMO- OFDM bao gồm mơ hình, ngun lý hoạt động, ƣu, nhƣợc điểm hệ thống MIMO- OFDM; ba hiểu đƣợc kỹ thuật cân kênh, kỹ thuật đƣợc sử dụng nhƣ hệ thống MIMO- OFDM cuối mô phỏng, đánh giá. .. CHƢƠNG HỆ THỐNG MIMO - OFDM 2.1 Giới thiệu Trong chƣơng tìm hiểu đặc điểm kỹ thuật OFDM hệ thống MIMO, kết hợp MIMO- OFDM, s u vào tìm hiểu kỹ thuật c n kênh hệ thống MIMO- OFDM 2.2 Kỹ thuật OFDM OFDM