1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
4.2.7Phân tích tính năng
4.2.7.1 Thông số hệ thống
Bảng 4.2 tổng kết các thông số của hệ thống MC-CDMA được phân tích trong phần này. Các mã trực giao Walsh-Hadamard được dùng để trải phổ. Chiều dài mã trải phổ trong hệ thống con là L = 8. Các phương thức điều chế QPSK, 8-PSK và 16 QAM với lập mã Giấy được dùng để ánh xạ ký hiệu.
Thêm vào đó, khoảng bảo vệ của hệ thống chuẩn được chọn sao cho ISI và ICI bị loại trừ. Kênh vô tuyến đi động được xem như kênh Rayleigh pha-đinh không tương quan.
Đặc tính của hệ thống chuẩn mô tả ở phần này được áp dụng cho bất kỳ hệ thống MC-CDMA với băng tần truyền dẫn B tùy ý, số lượng các hệ thống con tùy ý Q, số các ký hiệu dữ liệu tùy ý M được phát đi cho mỗi người dùng trong một ký hiệu OFDM, kết quả là số lượng các sóng mang con tùy ý. Số lượng của các sóng mang con trong một hệ thống con phải là 8, biên độ của kênh pha-đinh phải có phân bố
Rayleigh và phải không tương quan trên các sóng mang con của một hệ thống con vì xen tần số thích hợp. SNR giảm vì khoảng bảo vệ không được xét trong các kết quả. Ta quan tâm sự giảm SNR vì khoảng bảo vệ có thể được tính từ mọi khoảng bảo vệ đơn lẻ được chỉ (tịnh. Như vậy, kết quả này có thể áp dụng cho bất kỳ khoảng bảo vệ nào.
Bảng 4.2 Các thông số hệ thống MC-CDMA
Tham số Giá trị/ Đặc tính
Mã trải phổ Walsh- Hadamard
Mã trải phổ độ dài L 8
Tải hệ thống Tải toàn phần
Ánh xạ ký tự QPSK, 8-PSK, 16-QAM
Mã FEC Mã chập với bộ nhớ là 6
Tốc độ mã hóa FEC và giải mã FEC 4/5, 2/3, ½, 1/3 với bộ giải mã Viterbi Đồng bộ và ước lượng kênh Hoàn hảo
Kênh vô tuyến di động Kênh fading Rayleigh không tương quan 4.2.7.2 Đường xuống đồng bộ
BER và SNR trên mỗi bịt cho các kỹ thuật tách đơn người dùng cân bằng MRC, EGC, ZF vàMMSE trong một hệ thống MC-CDMA không có mã hoá sửa lỗi FEC được biểu diễn trên hình 4.15. Các kết quả chỉ ra rằng với hệ thống đầy đủ, cân bằngMMSE vượt trội so với các kỹ thuật tách đơn người dùng khác. Cân bằng ZF khôi phục tính trực giao giữa các tín hiệu người dùng và tránh MAI. Tuy nhiên, lại khuếch đại nhiễu. EGC tránh khuếch đại nhiễu nhưng không chống lại MAI gây ra do mất tính trực giao giữa các tín hiệu người dùng, kết quả ở nền sau lệch cao. MRC cho đặc tính xấu nhất và còn làm tăng MAI.
Hình 4.10 Quan hệ giữa BER và SNR của hệ thống MC-CDMA với các kỹ thuật tách đa người dùng khác nhau; không mã hóa FEC, QPSK, fading Rayleigh.
Hình 4.10 biểu diễn BER và SNR trên mỗi bịt cho các kỹ thuật tách song song đa người dùng IC, MLSE và MLSSE áp dụng trong hệ thống MC-CDMA không có mã hoá sửa lỗi FEC. Đặc tính của IC song song với cân bằng thích nghi MMSE được biểu diễn hai cho hai tầng tách. Sự cải thiện đặc tính lớn nhất với IC song song nhận được sau lần lặp đầu tiên .Các kỹ thuật tách tối ưu MLSE và MLSSE thực hiện gần như đồng nhất và vượt trội so với các kỹ thuật khác. Suy giảm SNR với các kỹ thuật tách tối ưu so với giới hạn lọc phù hợp (cần dưới) gây ra bởi sự xếp chồng các trực giao Walsh-Hadamard, kết quả là các dãy độ dài L có thể chứa tới (L – 1) số không. Các dãy với nhiều số không thực hiện xấu trong kênh fading vì độ khuếch đại phân tập giảm. Suy hao phân tập có thể hạn chế bằng cách áp dụng việc quay biểu đồ không gian trạng thái như đã trình bày ở 4.2.4.4. Giới hạn trên của BER cho các hệ thống MC – CDMA áp dụng kỹ thuật tách kết hợp với MLSE và MLSE cho các kênh Rayleigh không tương quan và cho các kênh phân bố Rice không tương quan.
Hình 4.11 Quan hệ giữa BER và SNR của hệ thống MC-CDMA với các kỹ thuật tách đơn người dùng khác nhau; không mã hóa FEC, QPSK, fading Rayleigh.
Quan hệ của BER có mã hoá FEC và SNR trên mỗi bit cho tách đơn người dùng với cân MRC, EGC, ZF trong các hệ thống MC-CDMA được biểu diễn trên hình 4.11. Ta có thể quan sát thấy rằng, các hệ thống OFDM mã hóa tốc độ 1/2 (OFDMA, MC-TDMA) vượt hơn một chút sơ với hệ thống MC-CDMA có mã hóa tốc độ ½ với cân bằng MMSE khi xét các trường hợp tải đầy đủ trong một ô. Thêm vào đó, đặc tính của các hệ thống MC-CDMA có mã hóa với EGC đơn giản yêu cầu chỉ lớn hơn 1 dB để đạt được BER 10-3 so với các hệ thống MC-CDMA phức tạp với cân bằng MMSE. Với hệ thống đầy đủ tải, kỹ thuật tách đơn người dùng MRC khong được quan tâm trong thực tế.
Hình 4.12 Quan hệ giữa BER và SNR của hệ thống MC-CDMA với các kỹ thuật tách đơn người dùng khác nhau; mã hóa kênh R= #, QPSK, fading Rayleigh.
Quan hệ giữa tỷ số BER có mã hóa FEC và SNR trên mỗi bit cho tách đa người dùng với cân bằng mềm IC, MLSE, MLSSE và tách đơn người dùng với cân bằng MMSE được biểu diễn trên hình 4.12 với tốc độ mã 1/2 . Các hệ thống MC- CDMA có mã hóa với kỹ thuật tách IC mềm vượt trội so với hệ thống OFDM có mã hóa (OFDMA, MC-TDMA) và các hệ thống MC-CDMA với MLSE/MLSSE. Tính năng của tầng khởi tạo với IC mềm bằng với tính năng với cân bằng MMSE. Ta nhận được các kết quả hứa hẹn ngay sau quá trình lặp đầu tiên.
Quan hệ BER có mã hóa với SNR trên mỗi bit cho các kỹ thuật ánh xạ ký hiệu khác nhau trong hệ thống MC-CDMA với IC mềm và trong hệ thống OFDM được biểu diễn trên hình 4.13 với mã hóa tốc độ 2/3. Các hệ thống MC-CDMA có mã hóa với kỹ thuật tách IC mềm vượt trội các hệ thống OFDM có mã hóa cho tất cả các kỹ thuật ánh xạ ký hiệu ở tỷ số BER thấp vì sườn dốc nhận được với MC-CDMA.
Hình 4.13 Quan hệ BER và SNR của hệ thống MC-CDMA với các kỹ thuật tách đa người dùng khác nhau; hệ thống đủ tải, mã hóa kênh tốc độ R= 1/2, QPSK, fading
Hình 4.14 Quan hệ giữa BER và SNR của hệ thống MC-CDMA với các kỹ thuật ánh xạ khác nhau; hệ thống đủ tải, mã hóa kênh tốc độ R= 2/3, fading Rayleigh.
Cuối cùng, quan hệ giữa hiệu quả sử dụng phổ của MC-CDMA với IC mềm và của OFDM (OFDMA, MC-TDMA) với SNR được biểu diễn ở hình 4.14. Các kết quả nhận được cho mã hoá tốc độ 1/3, 1/2, 2/3 và 4/5 và được biểu diễn với BER bằng 10-4. các đường cong trong hình 4.15 cho thấy hệ thống MC-CDMA với IC mềm có thể cho đặc tính vượt trội so với OFDM (OFDMA,MC-TDMA): Từ đó ta có các kết luận:
- Với vùng phủ sóng nhất định, tốc độ dữ liệu phát có thể gia tăng ít nhất 40% so với MC-TDMA- OFDMA hoặc .
- Với một tốc liệu đã cho, SNR có thể tăng thêm khoảng 2,5 dự. Sự mở rộng SNR 2,5 dB này làm tăng vùng phủ sóng của hệ thống MC-CDMA.
Hình 4.15 Quan hệ giữa hiệu quả sử dụng phổ của MC-CDMA OFDM; hệ thống đủ tải, fading Rayleigh, BER = 10-4.
4.2.7.3 Đường lên đồng bộ
Các thông số dùng trong đường lên đồng bộ cũng giống như đường xuống đã trình bày ở phần trước. Các mã trải phổ trực giao vượt trội so với các loại mã khác như mã Gold trong đường lên đồng bộ của hệ thống. MC-CDMA. Đây là lý do để các mã như Walsh-Hadamard được chọn trong đường lên. Mỗi người dùng có một kênh pha-đinh Rayleigh không tương quan. Vì mất tính trực giao ở các mã trải phổ tái nhiên thu, MRC là kỹ thuật tách tối ưu đơn người dùng trong đường lên.
Đặc tính của hệ thống MC-CDMẠ với tải khác nhau và MRC trong đường lên đóng bộ được biểu diễn trên hình 4.16. Ta có thể quan sát thấy vì có sự suy giảm trực giao giữa các tín hiệu của các người đùng ở đường lên nên chỉ có một số lượng trung bình các người dùng tích cực có thể được xử lý với tách đơn người dùng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đặc tính của hệ thống MC-CDMA trong đường lên đồng bộ có thể được cải thiện rõ rệt bằng cách áp dụng các kỹ thuật tách đa người dùng. Các nguyên tắc
khác nhau được nghiên cứu trong các công trình liệt kê ở phần tham khảo. Ở đường lên, đặc tính của MLSE và MLSSE xấp xỉ gần với giới hạn đơn người dùng (đường cong 1 người dùng trong hình 4.17) vì ở đây các mã Walsh-Hadamard không xếp chồng trực giao và có thể tận dụng tối đa phân tập. Suy giảm đặc tính của hệ thống MC-CDMA đủ tải với MLSEIMLSSE so với giới hạn đơn người dùng là khoảng 1 dB ở SNR. Thêm vào đó, các kỹ thuật tách đơn người dùng cận tối ưu cũng được nghiên cứu cho hệ thống MC-CDMA ở đường lên, dẫn đến việc giảm được độ phức tạp trong các bộ thu.
Hình 4.16 Quan hệ của BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA trong đường lên; MRC, không mã hóa FEC, QPSK, L=8, fading Rayleigh.
Để có các ưu điểm của MC-CDMA với sự.phân chia người dùng gần trực giao tại an ten bộ: thu, ta có thể áp dụng các kỹ thuật tiền cân bằng. Các thông số của hệ thống MC-CDMA TDD được trình bày ở bảng 4.3.
Hình 4.22 biểu diễn quan hệ của BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với kỹ các thuật tiền cân bằng khác nhau. Hệ thống đủ tải.
Bảng 4.3 Các thông số của hệ thống MC-CDMA TDD đường lên với tiền cân bằng
Tham số Giá trị/ Đặc tính
Băng thông 20 MHz
Tần số sóng mang 5.2 GHz
Số sóng mang phụ 256
Mã trải phổ Walsh- Hadamard
Mã trải phổ độ dài L 16
Ánh xạ ký tự QPSK
Mã hóa FEC Không
Kênh vô tuyến di động Kênh fading trong nhà với
Tần max. Dopple 26 Hz
Hình 4.17 Quan hệ của BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với các kỹ thuật tiền cân bằng khác nhau trong đường lên; đủ tải, không mã FEC.
Ta có thể quan sát thấy rằng, với tiền cân bằng, hệ thống MC-CDMA đủ tải có thể đạt được các kết quả hứa hẹn trong đường lên. Tiền cân bằng qua MMSE và tiền cân bằng có điều khiển với ngưỡng ath = 0,175 vượt trội so với các kỹ thuật tiền cân bằng khác.
Khi giả thiết thông tin về kênh hướng lên của tiền cân bằng không chỉ xuất hiện tại phần đầu của mỗi khung truyền dẫn, đặc tính của hệ thống suy giảm khi tăng chu kỳ khung vì sự thay đối về mặt thời gian của kênh. Thông thường, ở phần đầu của mỗi khung, một.kênh hồi tiếp cung cấp cho bộ phát các thông tin trạng thái kênh yêu cầu. Tầm quan trọng của việc lựa chọn chu kỳ khung thích hợp ở chỗ là ở chỗ nó phải nhỏ hơn thời gian kết hợp của kênh. ảnh hưởng của độ dài khung với một hệ thống MC-CDMA với tiền cân bằng có điều khiển được minh hoạ trên hình 4.18. Tần số Đốp-le là 26 GHz và chu kỳ ký hiệu OFDM là 13,6 #s.
Hình 4.18 Quan hệ của BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với các kỹ thuật tiền cân bằng có điều khiển và độ dài khung khác nhau trong đường lên; đủ tải,
không mã FEC.
Trong hình 4.19, đặc tính của hệ thống MC-CDMA với tiền cân bằng .có điều khiển và các hệ số kênh cập nhật tại bất đầu của mỗi khung OFDM cho các tải khác nhau. Khung OFDM bao gồm 200 ký hiệu OFDM.
Hình 4.19 Quan hệ của BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với các kỹ thuật tiền cân bằng có điều khiển và tải hệ thống khác nhau trong đường lên; độ dài
khung bằng 200 ký hiệu OFDM, không mã FEC.