Ngoài phương pháp gõ lệnh trực tiếp ở cửa sổ lệnh, chúng ta còn có thể tạo một script m-file gồm tập hợp các lệnh gõ ở cửa sổ lệnh. Bằng cách Click vào File -> Function m file (ở đây nó sẽ hiện ra 1 cửa sổ ta có thể thao tác cách lệnh trên cửa sổ này)
2.3.2. Chương trình mô phỏng
Các bước thực hiện:
- Tạo ra các chuỗi nhị phân ngẫu nhiên +1 và -1 - Nhóm chúng vào hai ký hiệu truyền đi
- Thêm các nhiễu Gauss trắng vào tất cả các tín hiệu nhận được
- Đối với mỗi tín hiệu, tính toán giá trị trung bình của tín hiệu nhận được trên tất cả các chuỗi nhận
- Thực hiện giải mã và đếm các bit bị lỗi
- Lặp lại nhiều giá trị của Eb/N0 trong trường hợp anten phát lần lượt bằng 1, 2, 3, 4 và đưa ra mô phỏng và kết quả lý thuyết
Kết quả mô phỏng
Hình 2.7. Chất lượng BER của BPSK trên kênh fading Rayleigh khi sử dụng phân tập phát
Nhận xét:
Trong hình 2.7 chúng ta biểu diễn chất lượng tỷ lệ lỗi bit của phương pháp phân tập phát dựa vào Eb/N0 với số lượng anten phát NT khác nhau. Đường trên cùng tương ứng với chất lượng khi chưa sử dụng phân tập so sánh với đường thứ 2 trường hợp Alamouti 2 anten phát và 1 anten thu tại BER =10^-1 ta thấy độ lợi phân tập đạt được là 4dB. Trường hợp sử dụng 3 anten phát và 4 anten phát cùng sử dụng 1 anten thu ta cũng thấy độ lợi phân tập tăng theo số anten phát them vào. Khi sử dụng 4 anten phát so với trường hợp 1 anten phát độ lợi phân tập đạt được là 6dB. Như vậy ta thấy rằng chất lượng của tín hiệu được cải thiện khi tăng số lượng anten phát. Đồng thời ta có thể kết hợp phân tập ở phía thu để đạt được chất lượng tín hiệu tốt hơn.
Chương 3
ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÁT PHÂN TẬP TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
3.1. Phát phân tập trong mạng LTE 3.1.1. Giới thiệu
LTE là viết tắt của Long Term Evolution (Sự phát triển trong tương lai xa) miêu tả công việc chuẩn hóa của 3GPP để xác định phương pháp truy nhập vô tuyến tốc độ cao mới cho các hệ thống truyền thông di động.
LTE là bước tiếp theo dẫn đến hệ thống thông tin di động 4G. Xây dựng trên các nền tảng kỹ thuật của họ các hệ thống mạng tế bào 3GPP (bao gồm GSM, GPRS và EDGE, WCDMA và HSPA), LTE cung cấp một con đường tiến hóa đến các tốc độ cao hơn và độ trễ thấp hơn. Cùng với sự hiệu quả hơn
trong sử dụng phổ tần hữu hạn của các nhà khai thác, LTE cho một môi trường dịch vụ di động hấp dẫn và phong phú hơn.
3GPP LTE là một trong số 5 chuẩn không dây trong “3.9G”, các chuẩn “3.9” G khác là:
• 3GPP HSPA+
• 3GPP EDGE Evolution
• 3GPP2 UMB
• Mobile WiMAX™ (IEEE 802.16m)
Tất cả đều có chung mục đích về mặt cải thiện hiệu quả sử dụng phổ tần với hệ thống có độ rộng băng lớn nhất cung cấp tốc độ cao nhất thông qua việc sử dụng các sơ đồ điều chế bậc cao hơn và công nghệ đa ăn ten, từ phân tập thu và phát cơ bản đến phân tập không gian MIMO.
Đặc điểm của LTE
- Hoạt động ở băng tần 700MHz-2,6GHz - Tốc độ:
• Downlink: 100Mbps (ở băng thông 20MHz) • Uplink: 50 Mbps với 2 anten thu và 1 anten phát - Độ trễ: nhỏ hơn 5ms
- Độ rộng băng thông linh hoạt: 1,4 MHz; 3MHz; 5MHz; 10MHz; 15MHz; 20MHz. Hỗ trợ cả hai trường hợp độ dài băng lên và xuống bằng nhau hoặc không.
- Tính di động: Tốc độ di chuyển tối ưu là 0 – 15 km/h nhưng vẫn hoạt động tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băng tần.
- Phổ tần số:
• Hoạt động ở chế độ FDD hoặc TDD • Độ phủ sóng từ 5 – 100 km
• Dung lượng 200 user/cell ở băng tần 5MHz - Chất lượng dịch vụ:
• VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông qua mạng UMTS
- Liên kết mạng:
• Khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện có và các hệ thống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo.
• Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa E-UTRAN và UTRAN/GERAN sẽ nhỏ hơn 300ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500ms cho các dịch vụ còn lại.
- Chi phí: chi phí triển khai và vận hành bảo dưỡng giảm
Băng thông linh hoạt trong vùng từ 1,4 MHz đến 20 MHz, điều này có nghĩa là nó có thể hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP. Trong thực tế, hiệu suất thực sự của LTE tùy thuộc vào băng thông chỉ định cho các dịch vụ và không có sự lựa chọn cho phổ tần của chính nó. Điều này giúp đáng kể cho các nhà khai thác trong chiến lược về kinh tế và kỹ thuật. Triển khai tại các tần số cao, LTE là chiến lược hấp dẫn tập trung vào dung lượng mạng, trong khi tại các tần số thấp nó có thể cung cấp vùng bao phủ khắp nơi. Mạng LTE có thể hoạt động trong bất cứ dải tần được sử dụng nào của 3GPP. Nó bao gồm băng tần lõi của IMT-2000 và dải mở rộng (2.5 GHz), cũng như tại 850 – 900 MHz, 1800 MHz, phổ AWS (1,7-2,1 GHz)…Băng tần chỉ định dưới 5MHz được định nghĩa bởi IUT thì phù hợp với dịch vụ IMT trong khi các băng tần lớn hơn 5MHz thì sử dụng cho các dịch vụ có tốc độ cực cao. Tính linh hoạt về băng tần của LTE có thể cho phép các nhà sản xuất phát triển LTE trong những băng tần đã tồn tại của họ.
3.1.2. Kỹ thuật phát phân tập trong LTE
Ngay từ đầu, LTE hỗ trợ đa anten ở cả trạm gốc và máy đầu cuối di động như một thành phần không thể thiếu. Trong nhiều khía cạnh, việc sử dụng kỹ thuật đa anten rất quan trọng để đạt được hiệu năng LTE. Đa anten có thể được sử dụng trong nhiều cách khác nhau với mục đích khác nhau.
MIMO là một phần tất yếu của LTE để đạt được các yêu cầu đầy tham vọng về thông lượng và hiệu quả sử dụng phổ. MIMO cho phép sử dụng nhiều anten ở máy phát và máy thu. Với hướng downlink, MIMO 2x2 (2 anten phát và 2 anten thu) được xem là cấu hình cơ bản, và MIMO 4x4 cũng được đề cập và đưa vào bảng đặc tả kỹ thuật chi tiết. Hiệu năng đạt được tùy thuộc vào việc sử dụng MIMO. Trong đó kỹ thuật ghép kênh không gian và phát phân tập là các đặc tính nổi bật trong công nghệ LTE
Hình 3.1. Mô hình đa anten trong mạng LTE
Trong hệ thống MIMO, bộ phát gửi các dòng dữ liệu qua các anten phát. Các dòng dữ liệu phát thông qua ma trận kênh truyền bao gồm nhiều đường truyền giữa các anten phát và các anten thu. Sau đó thu nhận các vector tín hiệu từ các anten thu, giải mã thành thông tin gốc.
Đối với tuyến xuống, cấu hình hai anten ở trạm phát và hai anten thu ở thiết bị đầu cuối di động là cấu hình cơ bản, cấu hình sử dụng 4 anten đang được xem xét. Đây chính là cấu hình SU-MIMO, và sử dụng kỹ thuật ghép kênh không gian lợi thế hơn các kỹ thuật khác là trong cùng điều kiện về băng thông sử dụng và kỹ thuật điều chế tín hiệu, SU cho phép tăng tốc độ dữ liệu bằng số lần của số lượng anten phát.
Ghép kênh không gian cho phép phát chuỗi bit dữ liệu khác nhau trên cùng một khối tài nguyên tuyến xuống. Những dòng dữ liệu này có thể là một người sử dụng SU-MIMO hoặc những người dùng khác nhau MU-MIMO. Trong khi SU-MIMO tăng tốc độ dữ liệu cho một người dùng, MU-MIMO cho phép tăng dung lượng. Dựa vào hình 4.3, ghép kênh không gian lợi dụng các hướng không gian của kênh truyền vô tuyến cho phép phát các dữ liệu khác nhau trên hai anten.
Hình 3.2. Ghép kênh không gian