NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 84
5.3.1 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI
Sau đây là kết quả mơ phỏng q trình điều chế với giá trị khác nhau về Cyclic Prefix, và giá trị symbol OFDM sử dụng.
Hình 5.4- Mơ phỏng điều chế QPSK với 1/2 . Cyclic Prefix 8. N = 50
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 85
Hình 5.6- Mơ phỏng điều chế QPSK 3/4 . Cyclic Prefix 16, N = 50
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 86
Hình 5.8- Mơ phỏng điều chế 64QAM 2/3 . Cyclic Prefix 8, N = 50
Hình 5.9- Mơ phỏng điều chế 64QAM 2/3 . Cyclic Prefix 16, N = 50
Chúng tơi đã trình bày khác nhau BER so với SNR cho tất cả các điều chế bắt buộc và mã hóa hồ sơ theo quy định trong tiêu chuẩn trên các mơ hình cùng một kênh. Hình 5.11, 5.12 và 5.13 cho thấy hiệu suất trên SUI-1, 2 và 3 kênh mơ hình tương ứng. Nó có thể được nhìn thấy từ con số điều chế thấp hơn và hệ thống mã hóa cung
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 87 cấp hiệu suất tốt hơn với ít SNR. Điều này có thể dễ dàng hình dung nếu chúng ta nhìn vào bản đồ chịm sao của họ, lớn hơn khoảng cách giữa các điểm liền kề có thể chịu mức nhiễu lớn hơn (mà làm cho sự thay đổi điểm từ vị trí ban đầu) với chi phí của mã hóa tốc độ. Bằng cách thiết lập ngưỡng SNR, đề án điều chế thích ứng có thể được sử dụng để đạt được tốc độ truyền tải cao nhất với một BER mục tiêu.
Hình 5.10- Giao diện mơ phỏng các điều chế sử dụng với các mơ hình kênh truyền khơng dây SUI-1, SUI-2, SUI-3
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 88
Hình 5.11- Biểu đồ BER so với SNR cho các loại mã hóa theo Code rate và Cyclic Profix với mơ hình kênh truyền SUI-1
Hình 5.12- Biểu đồ BER so với SNR cho các loại mã hóa theo Code rate và Cyclic Profix với mơ hình kênh truyền SUI-2
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 89
Hình 5.13- Biểu đồ BER so với SNR cho các loại mã hóa theo Code rate và Cyclic Profix với mơ hình kênh truyền SUI-3
Mod BPSK QPSK BPSK 16QAM 16QAM 64QAM 64QAM Code rate 1/2 1/2 3/4 1/2 3/4 2/3 3/4
Channel SNR (dB) với BER 10-3
SUI-1 4.3 6.6 10 12.3 15.7 19.4 21.3 SUI-2 7.5 10.4 14.1 16.25 19.5 23.3 25.4 SUI-3 12.7 17.2 22.77 22.7 28.3 30 32.7
Bảng 5.1- Thể hiện giá trị SNR tương ứng với giá trị BER = 10-3 của các loại điều
chế khác nhau với coding rate.
Bảng 5.1 thể hiện các giá trị SNR khi chon BER = 10-3 của các loại điều chế với code rate. Ta thấy tùy theo mơ hình các giá trị SNR khác nhau ứng với từng điều chế. Đây là đặc điểm cách riêng của hệ thống Mobile WiMAX (AMC- Adaptive Modulation and Code). Nhận xét cách khách quan cho thấy đối với mơ hình SUI-3 cho giá trị SNR lớn hơn cách tương ứng so với giá trị SUI-2 và SUI-1.
Từ cách thơng số mơ phỏng mang tính lý thuyết này, sẽ đặt ra cho các nhà quản trị lựa chọn mơ hình truyền cho khu vực quy hoạch.
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 90
Từ giá trị SNR từ điều chế khác nhau, cho chúng ta được khoảng cách đi đến các giả định về bán kính Cell phủ sóng theo mơ hình COST-231 Hata. Từ đó cho ta các số liệu đánh giá cho hệ thống khi quy hoạch mạng và việc ước lượng sử dụng hiệu suất băng thông kênh truyền.
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 91
5.3.2 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG ƯỚC LƯỢNG DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG VÀ SỐ USER SỐ USER
Trong phần này, mô tả thực hiện mô phỏng với 3 giá trị nhập vào khác nhau. Từ đó đưa đến nhận xét các tổng quan về dung lượng của hệ thống với tốc độ các đường Downlink (DL) và đường Downlink (UL); cùng với đó kết quả của q trình mơ phỏng cho thấy biểu đồ thể hiện giá trị lớn nhất số user mà 1 sector có thể hỗ trợ- được tính tốn theo giải thuật đã được mơ tả chi tiết ở chương 3.
Giá trị nhập vào dựa theo tính chất riêng của vùng mạng muốn quy hoạch. Sau đây, với các giá trị nhập lần 1 như hình 5.15.
Hình 5.15- Mơ phỏng với giá trị nhập trường hợp 1 và kết quả
Dung lượng kênh được đánh giá với hệ thống có tỷ lệ người dùng là dân cư, nhà riêng là 60%, tốc độ dữ liệu yêu cầu là 512 kbps, như vậy sẽ tương ứng yêu cầu dịch vụ 40% là doanh nghiệp, tốc độ dữ liệu yêu cầu là 2000 kbps. Hệ thống sử dụng kênh với băng thông BW = 5 MHz, Cyclic Prefix rate là 8. Các thông số khác đánh giá được nêu ở chương 3, được nhập như hình 5.14 với trường hợp 1.
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 92
Hình 5.16- Biểu đồ số tốc độ đường UL/DL theo số userKết quả thu được với mô phỏng 1
Như quan sát được ở hình 5.16. với các thơng số nhập vào. Hệ thống có thể hỗ trợ được tối đa 76 user trên 1 sector dựa trên thông số điều chế và thông số dịch vụ khu vực. Với mức 77 user sẽ không thể đáp ứng được tốc độ đường DL. Đỉnh của tốc độ dữ liệu đường DL là 9147.62 kbp và giảm xuống nhỏ nhất là 5327.19 kbp.
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 93 Sau đây, chúng ta tiếp tục với thông số nhập vào lần 2.
Hình 5.17- Mơ phỏng với giá trị nhập trường hợp 2 và kết quả
Dung lượng kênh được đánh giá với hệ thống có tỷ lệ người dùng là dân cư, nhà riêng là 60%, tốc độ dữ liệu yêu cầu là 1000 kbps, như vậy sẽ tương ứng yêu cầu dịch vụ 40% là doanh nghiệp, tốc độ dữ liệu yêu cầu là 3000 kbps. Mức tỷ lệ OSR trong trường hợp này là 65.
Hệ thống sử dụng kênh với băng thông BW = 5 MHz, Cyclic Prefix rate là 8. Tỷ lệ DL: UL giữ nguyên như trường hợp 1 là 4. DL portion là 3 và UL portion là 1.
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 94
Hình 5.18- Biểu đồ số tốc độ đường UL/DL theo số userKết quả thu được với mô phỏng 2
Trong trường hợp 2 này, các thống số hệ thống được giữ nguyên giống trường hợp 1. Chỉ có các thống số về dịch vụ thay đổi, nhận xét cho thấy nhu cầu về tốc độ dịch vụ ở trường hợp II này cao hơn so với trường hợp 1.
Như kết quả cho thấy, trường hợp 2, hệ thống có thể hỗ trợ số lượng user lớn nhất là 61 user. Như vậy, nhu cầu về dịch vụ cao hơn (theo giá trị nhập vào) dẫn đến số lượng user cũng giảm. Kết quả cho thấy đỉnh tốc độ đường DL sẽ là 9147.62 kbp, và được 2396.86 kbp cho đường UL.
Một thông số đáng chú ý, khi so sánh giữa trường hợp 1 và 2 đó là thơng số OSR. Như có thể nhận thấy ở trường hợp 1(OSR =50) giá trị nhỏ hơn so với trường hợp 2 (OSR = 65). Trong khi đó kết quả số lượng user hỗ trợ được của trường hợp 1 còn nhiều hơn so với trường hợp 1. Thực tế, OSR ảnh hưởng đến 1 phần tốc độ dữ liệu cung cấp có thể hỗ trợ với kiểu điều chế thấp nhất sử dụng BPSK. Nếu OSR
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 95 trong trường hợp 2 này giống như trường hợp 1, giá trị này có thể trở thành yếu tố giới hạn số lượng cho phép user kết nối.
Trường hợp 3- với các thơng số được nhập như hình 5.18
Hình 5.19- Mơ phỏng với giá trị nhập trường hợp 3 và kết quả
Trong trường hợp 3 này, các thông số dịch vụ được nhập để mô ohongr được giữ nguyên so với trường hợp 2. Chỉ có các thơng số về hệ thống sử dụng là thay đổi với các tỷ lệ được thể hiện như hình trên 5.19.
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 96
Hình 5.20- Biểu đồ số tốc độ đường UL/DL theo số userKết quả thu được với mô phỏng 3
Với giá trị thu được ta thấy, hệ thống có thể hỗ trợ với số user lớn nhất là 66. Như những dự đốn, và tính tốn mơ phỏng yêu cầu tốc độ dữ liệu của trường hợp 3 cao hơn so với trường hợp 1 nên số lượng user hỗ trợ được của hệ thống sẽ nhỏ hơn so với trường hợp 1.
Hệ thống được sử dụng băng thông kênh 5MHz và với Tỷ lệ DL / UL = 4. Về cơ bản, trong thử nghiệm này, chúng tôi cố gắng để thao tác các thông số hệ thống cấu hình để tối đa hóa số lượng người sử dụng có thể được bao phủ với khu vực. Một trong những thông số này là DL: UL Ratio. Giới hạn trong thử nghiệm trước đây đã được quan tâm với đường UL, bằng cách chỉ định một phần lớn DL-subframe chúng ta có thể làm tăng tổng cơng suất. Chính vì thế, tỷ lệ DL: UL = 7:2 được nhập trong trường hợp 3 thay vì giá trị cũ của 3:1 trường hợp 2. Hơn nữa, bằng cách lựa chọn một Index Cyclic Prefix cấp cao hơn, chúng tơi có thể đạt được ít overhead hơn và thơng lượng do đó lớn hơn. Phân cơng một CP = 16 trường hợp 3 có nghĩa là 1/16
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 97 khoảng symbol hữu ích được lặp đi lặp lại ở đầu mỗi symbol. Vì vậy, hệ thống bị ít tốn kém hơn khi so sánh với Case-Staudy-2 mà CP = 8.
Cũng chính vì thê, hệ thống nhập cho trường hợp 3 đáp ứng được nhu cầu dịch vụ giống như trường hợp 3 nhưng với số user lớn hơn và dung lượng hệ thống có thể cao hơn.
Một chú ý, là Cyclic Prefix (CP) được dùng để giảm giá trị nhiễu ISI. Chính vì thế, chỉ số CP được dùng xem xét đến khoảng trải kênh delay và mô trường nhiễu. Như kết quả thu được, các thông số kỹ thuật của trường hợp 3 giới thiệu đỉnh tốc độ dữ liệu trên đường DL, là khu vực có thể hỗ trợ thêm nhiều user. Lưu ý rằng, tỷ lệ DL: UL nhập phải được thực hiện một cách hiệu quả để cung cấp cho cả hai hướng với các năng lực cần thiết. Các hệ thống dựa trên các thông số mới trong trường hợp 3 có thể hỗ trợ 66 thuê bao là 5 người dùng hơn so với trường hợp 2. Mặc dù thời gian này hạn chế thuật toán là có liên quan với đường UL, đường DL cũng có hiệu quả tác động. Nói cách khác, trong trường hợp 3 cơng suất hệ thống và nhu cầu được kết hợp một cách tối ưu, như cả DL và UL có hiệu quả với nhu cầu giao thơng của mỗi hướng.
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 98
CHƯƠNG 6
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN
Luận văn đã tiến hành mơ tả cách chi tiết điều chế và mã hóa thích nghi AMC cùng tác động của nó thơng qua q trình mơ phỏng. Để rồi từ đó, xây dựng giải thuật để sử dụng hợp lý hiệu suất băng thông kênh truyền để xác định được số lượng user mà 1 sector có thể cung cấp và đã được mơ tả rõ qua các trường hợp mo phỏng với giao diện GUI Matlab.
Qua đó cho thấy, tính chất khảo sát về khu vực muốn cung cấp sóng mobile WiMAX là rất quan trọng. Cần có khảo sát để xác định các thông số nhu cầu dịch vụ của khu vực muốn cung cấp. Từ đó, mới có thể có các tính tốn cụ thể riêng biệt sao cho việc nhập các thông số hệ thống tương ứng để sử dụng tốt hiệu suất kênh băng thông. Tác động của điều chế và mã hóa thích nghi là rất rõ, nó cần cho việc quy hoạch khoảng phủ sóng cũng như trong việc phân tích các thơng số cụ thể về hệ thống trong việc xây dựng giải thuật tính tốn. Tuy cịn nhiều hạn chế, trong q trình mơ phỏng nhưng đề tài luận văn mong có thể mơ tả phần nào tính tác động về kỹ thuật AMC cũng như giải thuật ước lượng dung lượng kênh truyền Mobile WiMAX. Và hiện nay, có nhiều hướng phát triển đi lên nhằm tăng tính năng ứng dụng cũng như nhu cầu tốc độ UL & DL khả năng hỗ trợ user của 1 trạm cơ sở.
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Một cách thực tế, với nhu cầu hiện tại giá trị số user được hỗ trợ trên cần phải tăng lên đáng kể. Các nhóm nghiên cứu phát triển của WiMAX đã và đang đề ra với các phiên bản mới của WiMAX theo tiêu chuẩn mới như: IEEE802.16-2009 hay IEEE802.16m (2011) với việc kết hợp với kỹ thuật SIMO, MIMO, ADAPTIVE ANTENNA SYSTEM, … nhằm tăng tổng dung lượng hệ thống, nâng cao chất lượng hệ thống.
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
[1] Phạm Hồng Liên-Đặng Ngọc Khoa-Trần Thanh Phương (2006), Matlab và ứng
dụng trong viễn thông, NXB Đại học Quốc Gia Tp.HCM.
[2] Đỗ Ngọc Anh “WiMAX di động: Tổng quan kỹ thuật- đánh giá hoạt động”, Tạp chí bưu chính viễn thơng và cơng nghệ thơng tin.
[3] Trần Xuân Nam,TS (2008), Mô phỏng các hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng
matlab, Khoa Vô Tuyến Điện Tử, Đại Học kỹ thuật Lê Quý Đôn.
TÀI LIỆU TIẾNG ANH
[1] Sassan Ahmadi, Mobile WiMAX A Systems Approach to Understanding IEEE 802.16m Radio Access Technology- chapter 1, pp 1-33.
[2] Sassan Ahmadi, Table IEEE 802.16- Mobile WiMAX A Systems Approach to Understanding IEEE 802.16m Radio Access Technology, pp 20-22- 2011
[3] Jeffrey G. Andrews, Ph.D & Arunabha Ghosh, Ph.D & Rias Muhamed- Fundamentals-of-wimax-understanding-broadband-wireless-networking- page 373- Chapter 9 - 2007
[4] Fixed, nomadic, portable and mobile applications for 802.16-2004 and 802.16e WiMAX networks / Copyright 2005 WiMAX Forum http://www.wimaxforum.org/news/downloads/Applications_for_802.16-
004_and_802.16e_WiMAX_networks_final.pdf
[5] Mobile WiMAX – Part I : A Technical Overview and Performance Evaluation Copyright 2006 WiMAX Forum
http://www.wimaxforum.org/news/downloads/Mobile_WiMAX_Part1_Overview_a nd_Performance.pdf
[6] Fabricio Lira Figueiredo, and Paulo Cardieri. Coverage Prediction and Performance Evaluation of Wireless Metropolitan Area Networks based on IEEE 802.16- 2008
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 100
[7] Amir Masoud AHMADZADEH. Capacity and Cell-Range Estimation for Multitraffic Users in Mobile WiMAX- Universidad de Alcalá Escuela Politécnica Superior 28871- Alcalá de Henares (Madrid)
[8] 802.16e Radio Planning with ICS Telecom / Emmanuel Grenier ATDI White Paper- March 2006
[8] Over Subscription Ratio as a Planning Criterion – White Paper July 2008 http://www.atdi.com/docs/over%20subscription%20ratio.pdf
[9] Manuel F. Catedra – Jesus Perez Arriaga. Cell Planning for Wireless Communications / Artech House Publishers
[10] Jungnam Yun and Mohsen Kavehrad. PHY/MAC Cross-Layer Issues in Mobile WiMAX – Bechtel Telecom Technical Journal 2006