Hệ thống OFDM

Đồ án tìm hiểu về kỹ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM. Trong đó, đồ án tập trung nghiên cứu hai loại ước lượng tương đối đơn giản là MMSE và LS, so sánh 2 phương pháp ước lượ

LỜI MỞ ĐẦULỜI CAM ĐOANEm xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước. LỜI MỞ ĐẦU LỜI MỞ ĐẦUEm xin chân thành cảm ơn nhà trường đã tạo điều kiện, cám ơn sự dạy bảo tận tình của các thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông cũng như các thầy cô khác trong trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Nguyễn Duy Nhật Viễn, người hướng dẫn của em và cô giáo Hoàng Lê Uyên Thục, đã tận tình chỉ bảo để cho em hoàn thành tốt đồ án này.Để có được kết quả như ngày hôm nay, em rất biết ơn gia đình đã động viên khích lệ, tạo mọi điều kiện nhất trong quá trình học tập, cũng như quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.Mặc dù em đã có nhiều cố gắng nhưng chắc chắn đồ án còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô cùng các bạn. Đà Nẵng, ngày 02 tháng 06 năm 2008 Sinh viên Lê Thị Bảo Quyên MỤC LỤC MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTCÁC TỪ VIẾT TẮTAAWGN Additive White Gaussian NoiseNhiễu Gauss trắng cộngBBER Bit Error RateTỉ lệ lỗi bit.BPSK Binary Phase Shift KeyingKhóa dịch pha nhị phân.CC/I Carrier to Interference RatioTỷ số sóng mang trên nhiễu.CP Cyclic PrefixTiền tố lặp.D(I)DFT (Inverse) Discrete Fourier TransformBiến đổi Fourier rời rạc (ngược).DSP Digital Signal ProcessingBộ xử lý tín hiệu số.EFFDD Frequency Division DuplexingGhép kênh song công phân chia theo tần số. CÁC TỪ VIẾT TẮTFDM Frequency Division MultiplexingGhép kênh phân chia theo tần số.FDMA Frequency Division Multiple AccessĐa truy cập phân chia theo tần sốFIR Finite Impulse ResponseĐáp ứng xung hữu hạn GGI Guard IntervalDải bảo vệ HIICI Inter Channel InterferenceNhiễu xuyên kênh.(I)FFT (Inverse) Fast Fourier TransformBiến đổi Fourier nhanh thuận (đảo).ISI Intersymbol InterferenceNhiễu xuyên ký tự.LLS Least SquareBình phương nhỏ nhất.LMMSE Least Minimum Mean Squared ErrorLỗi quân phương tối thiểu tuyến tính.LOS Line of Sight CÁC TỪ VIẾT TẮTTuyến truyền dẫn thẳng.MMUX Multiplex Đa hợpMMSE Minimum Mean Squared_ErrorLỗi quân phương tối thiểu.NNLOS Non Line Of Sight Không có tuyến truyền dẫn thẳng.OOFDM Orthogonal Frequency Division MultiplexingGhép kênh phân chia theo tần số trực giao.OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplexing AccessĐa truy cập phân chia theo tần số trực giao.PPAPR Peak_to_Average Power Ratio (PAR)Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình.PN Pseudo NoiseChuỗi giả ngẫu nhiên. PSK Phase Shift KeyingĐiều chế số dịch pha.Q CÁC TỪ VIẾT TẮTQAM Quadrature Amplitude ModulationĐiều biên cầu phương.QOS Quality of ServiceChất lượng dịch vụ.(Q)PSK (Quadrature) Phase-Shift KeyingKhóa dịch pha (vuông góc).RSSER Symbol Error RateTỷ lệ lỗi Symbol (kí hiệu)SNR Signal to Noise RateTỷ lệ tín hiệu trên nhiễu.TTDD Time Division DuplexingGhép song công phân chia thời gian.TDMA Time Division Multiple AccessĐa truy cập phân chia theo thời gian U CÁC TỪ VIẾT TẮTUL UplinkTuyến lên.UMTS Universal Mobile Telecommunnication System Hệ thống thông tin di động đa năng.V.WWLAN Wireless Local Area Network Mạng không dây nội bộ CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆUCHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU1.1 Giới thiệu chungGhép kênh phân chia theo tần số trực giao là một kĩ thuật truyền mà trong đó tập hợp những sóng mang trực giao với nhau rồi truyền đồng thời. Ứng dụng kĩ thuật OFDM, ta có khả năng truyền thông tin tốc độ cao, sử dụng băng thông hiệu quả, chống được nhiễu liên kí tự ISI, nhiễu liên sóng mang ICI, chống được fading chọn lọc tần số. Kĩ thuật OFDM được biết đến cách đây khoảng 40 năm nhưng mà nó mới được ứng dụng rộng rãi những năm gần đây. Những sản phẩm ứng dụng kĩ thuật OFDM có thể kể đến WIMAX (Worlwide interoperationability for Microwaves Access), WLAN (Wireless Local Area Network) 802.11, x-DSL (x-Digital Subcriber Line) và DVT (Digital Video Broadcasting).OFDM là một ứng cử viên sáng giá cho các hệ thống thông tin tốc độ cao, do đó ngày càng có nhiều hệ thống thông tin ứng dụng kĩ thuật OFDM. Việc ước lượng kênh truyền đóng vai trò quan trọng trong các hệ thông thông tin nói chung và hệ thống OFDM nói riêng. Với niềm đam mê trong lĩnh vực DSP, cùng với ham muốn tìm hiểu kĩ thuật OFDM, em đã chọn đề tài nghiên cứu này cho đồ án tốt nghiệp của mình.1.2 Mục đích của đồ án Đồ án tìm hiểu về kỹ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM. Trong đó, đồ án tập trung nghiên cứu hai loại ước lượng tương đối đơn giản là MMSE và LS, so sánh 2 phương pháp ước lượng kênh lỗi bình phương trung bình nhỏ nhất (MMSE) và bình phương ít nhất (LS) cũng như tác động của các loại nhiễu và các hiện tượng đa đường đến hệ thống thông tin.1.3 Bố cục của đồ án Đồ án chia làm 5 chương : Chương 1 : Giới thiệu khái quát đồ ánChương 2 : Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, vấn đề đồng bộ trong OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆUOFDM, kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM. Phần còn lại của chương sẽ trình bày các bước thiết kế hệ thống OFDM và các kết quả mô phỏngChương 3 : Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong kênh truyền vô tuyến, khái niệm kênh truyền dẫn phân tập đa đường, đáp ứng xung của kênh không phụ thuộc thời gian và kênh phụ thuộc thời gian, các mô hình kênh cơ bản, quan hệ giữa tín hiệu phát, tín hiệu thu và mô hình kênh, kênh truyền dẫn trong môi trường nhiễu trắng và một số kết quả mô phỏng. Ngoài ra vấn đề về dung lượng kênh vô tuyến cũng được đề cập đến.Chương 4 : Trong chương này sẽ trình bày về kĩ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM , trong đó đi sâu vào hai phương pháp ước lượng kênh lỗi bình phương trung bình nhỏ nhất ( MMSE ) và bình phương ít nhất ( LS ).Chương 5 : Kết luận và hướng phát triển đề tài trong tương lai [...]...CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM CHƯƠNG 2 2.1 KỸ THUẬT OFDM Giới thiệu chương Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, vấn đề đồng bộ trong OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống OFDM, kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM Phần còn lại của chương sẽ trình bày các bước thiết kế hệ thống OFDM và các kết... một cách chính xác CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM 2.9 OFDM trong hệ thống Ta bắt đầu phần nhỏ này bằng cách mô tả một vài khía cạnh cần phải đề cập đến khi thực hiện hệ thống OFDM Trong hầu hết hệ thống di động, không riêng hệ thống OFDM , một vài dạng mã hóa kênh truyền được dùng để giảm BER (bit error rate) bằng cách tạo ra sự dư thừa Đó cũng là vấn đề của hệ thống OFDM bởi vì phần đầu của mã hóa kênh thường... đơn giản là sóng mang con không có nội dung Một vài hệ thống truyền thông OFDM sóng mang con null như là một khoảng bảo vệ sao cho hệ thống OFDM không nhiễu sang hệ thống khác có tần số hoạt động gần giống nhau Cột thẳng đứng trên hình trên tương đương với một kí hiệu OFDM , trong ví dụ trên ta có 8 kí hiệu OFDM 2.10 Các bước thiết lập một hệ thống OFDM 1) Xác định băng thông dành cho kênh truyền (B)... kết quả hiển thị trên, tỷ lệ BER = 0 tương ứng với OFDM và tỷ lệ BER = 25.9% tương ứng với QAM 2.13 Kết luận chương Trong chương này đã trình bày những vấn đề cơ bản của một hệ thống OFDM : mô hình hệ thống, chức năng từng khối, các bước thiết lập thông số, một số kết quả mô phỏng hệ thống OFDM bên phát và bên thu Nhìn một cách khái quát, hệ thống OFDM mang trong nó rất nhiều ưu điểm, hứa hẹn sẽ là... KỸ THUẬT OFDM 2.7 Đồng bộ Đồng bộ là một trong những vấn đề đang rất được quan tâm trong kỹ thuật OFDM bởi nó có ý nghĩa quyết định đến khả năng cải thiện các nhược điểm của OFDM Chẳng hạn, nếu không đảm bảo sự đồng bộ về tần số sóng mang thì sẽ dẫn đến nguy cơ mất tính trực giao giữa các sóng mang nhánh, khiến hệ thống OFDM mất đi các ưu điểm đặc trưng nhờ sự trực giao này Trong hệ thống OFDM, người... những sóng mang liên kết với kí tự OFDM thứ hai, ta có thể nội suy trong miền thời gian từ sự ước lượng cho kí tự OFDM thứ 1 và thứ 3 2.6 Sơ đồ khối của hệ thống OFDM Những tín hiệu OFDM được tạo ra trong miền tần số vì khó tạo ra những bank lớn các bộ dao động và những bộ thu khóa pha trong miền tương tự Hình 2.8 là sơ CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM đồ khối của bộ phát và thu OFDM cơ bản Phần máy phát biến đổi... dụ giữa BS(base station) và user hoặc ngược lại Có hai cách chính để thực hiện điều đó trong hệ thống OFDM đó là: FDD(Frequency Divison Duplex) và TDD(Time Division Duplex) Trong hệ thống FDD, đường xuống (từ BS đến user) và đường lên (từ user đến BS) được phân cách nhau bởi hai dải tần số khác nhau Trong hệ thống TDD, đường lên và đường xuống cùng tần số nhưng được trải trong những khoảng thời gian... trúc OFDM Cấu trúc miền tần số OFDM gồm 3 loại sóng mang con : - Sóng mang con dữ liệu cho truyền dữ liệu - Sóng mang con dẫn đường cho mục đích ước lượng và đồng bộ - Sóng mang con vô dụng (null) không để truyền dẫn, được sử dụng cho các băng bảo vệ và các sóng mang DC Hình 2.5: Cấu trúc OFDM trong miền tần số Trong một hệ thống OFDM, tài nguyên sẵn có trong miền thời gian chính là các symbol OFDM. .. Prefix) Đối với một băng thông hệ thống đã cho tốc độ ký hiệu của tín hiệu OFDM thấp hơn nhiều tốc độ ký hiệu của sơ đồ truyền đơn sóng mang Ví dụ đối với điều chế đơn sóng mang BPSK tốc độ ký hiệu tương ứng với tốc độ bit Tuy nhiên với OFDM băng thông hệ thống được chia cho Nc tải phụ do đó tốc độ ký hiệu được giảm Nc lần so với truyền đơn sóng mang Tốc độ ký hiệu thấp làm cho OFDM chịu đựng tốt với nhiễu... hàng hóa (FDM) hoặc dùng một đoàn xe nhỏ (OFDM) Cả hai phương án đều chở cùng một loại hàng hóa nhưng trong trường hợp tai nạn xảy ra nếu ta dùng đoàn xe nhỏ thì chỉ có ¼ hàng hóa bị mất mát CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM Hình 2.1: Minh họa sự khác nhau của OFDM và FDM 2.3 So sánh FDM và OFDM OFDM khác với FDM nhiều điểm Tất cả các sóng mang thứ cấp trong tín hiệu OFDM được đồng bộ thời gian và tần số với . trong OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, vấn đề đồng bộ trong OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống. giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, vấn đề đồng bộ trong OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống OFDM, kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM. . Phần còn