Dưới đây là giao diện hoạt động của cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang, phương pháp điều chế sóng mang con là 4-QAM, các tham số khởi tạo được cho trong giao diện khởi tạo phía trên như phần mô phỏng không sử dụng cơ chế thích nghi.
Dùng cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang kết quả là BER tổng luôn xấp xỉ ‘0’ đối với 4-QAM, giá trị này thấp hơn nhiều so với khi không dùng cơ chế thích nghi.
Kết quả ảnh thu được sau khi truyền qua hệ thống AOFDM có chất lượng cao hơn rất nhiều so với hệ thống OFDM không dùng cơ chế thích nghi.
5.4.2.4 Kết quả mô phỏng dùng kết hợp hai cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế và chọn lọc sóng mang
Dưới đây là trường hợp khi kết hợp hai phương pháp thích nghi trên với cùng điều kiện kênh như giao diện khởi tạo phía trên:
nghi trên thì vẫn cho phép mức điều chế lên đến 16-QAM, tất nhiên tần suất xuất hiện của 16-QAM sẽ ít hơn 4-QAM. Tuy nhiên nêu để ý thì ở mức 16-QAM, số sóng mang dùng để truyền dữ liệu sẽ rất ít thường < 55 sóng mang trên tổng số 100 sóng mang, nhưng vẫn đảm bảo được tốc độ truyền dữ liệu người dùng và BER yêu cầu do mức điều chế cao và dùng kết hợp cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang. Điều đặc biệt là không có lần nào hệ thống phải chuyển mức phát BPSK. Vì điều này mà thông lượng của cơ chế thích nghi kết hợp giữa hai cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang và thích nghi mức điều chế lớn hơn hẳn các cơ chế thích nghi độc lập.
Để quan sát của mỗi lần thực hiện mô phỏng có thể dùng hoặc không dùng cơ chế thích nghi, đồ án đã thiết kế giao diện hiển thị:
Hiệu năng BER của hệ thống thông qua kết quả BER trong mỗi lần phát ký hiệu (giá trị hiển thị trên nhãn 'BER' trong phần hiển thị kết quả trên giao diện mô phỏng 'OFDM_S')
Hiệu năng thông lượng của hệ thống, được đo bằng số bit/ký hiệu điều chế sóng mang con ví dụ 4-QAM sẽ có thông lượng là 2 bit/ký hiệu. Thông lượng chính là tốc độ bit truyền dữ liệu.
Giao diện hiển thị hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng hệ thống sẽ được mở ra ngay khi kết thúc mô phỏng quá trình truyền dữ liệu, để hiển thị kết quả mô phỏng cho trường hợp mới nhất.
Dưới đây là giao diện hiển thị hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng cho trường hợp mô phỏng hệ thống truyền dẫn OFDM kết hợp cả hai cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang và mức điều chế.
Để dễ dàng so sánh hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng của các cơ chế thích nghi khác nhau, cũng như giữa thích nghi và không thích nghi, đồ án đã tổng kết các lần chạy chương trình mô phỏng khác nhau và đưa ra kết quả tổng hợp thông qua giao diện so sánh.
Kết quả hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng của hệ thống truyền dẫn OFDM thông qua mô phỏng.
Giao diện so sánh hiệu năng và thông lượng sẽ được mở ra khi kích chuột vào nút 'So sánh' trên giao diện đánh giá hiệu năng.
Chỉ tiêu so sánh: Gồm hai chỉ tiêu là hiệu năng (BER) và thông lượng (BPS).
• Đối tượng so sánh: Giữa các hệ thống sử dụng các cơ chế thích nghi, và giữa hệ thống dùng cơ chế thích nghi và hệ thống không dùng thích nghi.
• Phương pháp so sánh: So sánh hiệu năng BER (QoS) và hiệu năng thông lượng (BPS) của các hệ thống trên, khi số trạng thái điều chế sóng mang con bắt đầu mô phỏng: 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM.
Trường hợp 1: Mức điều chế sóng mang thiết lập ban đầu là BPSK, với điều kiện này ta có kết quả:
Phân tích kết quả:
Hiệu năng BER:
Khi điều kiện kênh truyền xấu SNR < 17 dB hệ thống OFDM dùng cơ chế thích nghi mức điều chế và hệ thống OFDM không thích nghi có hiệu năng như nhau do chỉ đảm bảo SNR phát BPSK. Cũng với điều kiên kênh như vậy,
chế lại có hiệu năng cao hơn, do hai hệ thống này chỉ truyền dữ liệu trên các vùng đáp ứng kênh tốt. Tuy nhiên hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp sẽ cho hiệu năng thấp hơn hệ thống dùng nguyên cơ chế chọn lọc sóng mang. Vì, hệ thống dùng cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang giữ nguyên mức điều chế BPSK, nhưng hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp đã đảm bảo BER phát 4 -QAM, mặt khác ở mức 4-QAM hiệu năng sẽ thấp hơn 4-QAM.
Khi điều kiện kênh truyền tốt hơn, SNR > 17 dB, ta thấy giữa các hệ thống đã có sự khác biệt rõ ràng. Hệ thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chọn lóc sóng mang có hiệu năng cao nhất, do giữ nguyên mức điều chế BPSK và truyền dữ liệu trên vùng đáp ứng kênh tốt. Hệ thống dùng cơ chế thích nghi mức điều chế do đảm bảo BER phát 4-QAM, ở mức này sẽ cho hiệu năng thấp hơn hiệu năng của hệ thống không dùng thích nghi. Hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp do đảm bảo BER phát 16-QAM, ở mức này dù có cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang song hiệu năng vẫn thấp hơn hệ thống không dùng thích nghi luôn giữ nguyên mức điều chế BPSK. Nếu chú ý ta sẽ thấy đường thể hiện BER của các hệ thống dùng cơ chế thích nghi mức điều chế có sự nhảy bậc. Điều này xảy ra do sự chuyển mức điều chế, ở mức điều chế cao BER bao giờ cũng cao hơn ở mức điều chế thấp.
Hiệu năng thông lượng
Đối với hệ thống không dùng một cơ chế thích nghi nào hoặc thích nghi theo cơ chế chọn lọc sóng mang sẽ có thông lượng không đổi, kết quả so sánh chỉ có ý nghĩa đối với hai cơ chế thích nghi là chuyển mức điều chế (AQAM) và kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế.
Khi điều kênh kênh xấu (SNR < 8 dB), hệ thống không thích nghi và hệ thống thích nghi theo mức điều chế có thông lượng như nhau 1 bit/ký hiệu (các hệ thống đều phát BPSK). Song cũng với điều kiện kênh như vậy, hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế đã có thể phát 4-QAM. Đến khi hệ
thống thích nghi theo mức điều chế có thể phát ổn định 4-QAM, thì hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp đã có thể phát 16-QAM. Tuy số lần phát 4-QAM và 16-QAM tương đương nhau, nhưng như thế thông lượng của hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp cũng cao hơn rất nhiều so với các hệ thống khác. Để thấy rõ ưu điểm của các cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế ta hãy xét điều kiện kênh truyền tốt hơn, và mức điều chế cao hơn.
Trường hợp 2: Mức điều chế sóng mang con thiết lập ban đầu là 4-QAM. Kênh truyền được thiết lập sao cho cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế không đạt ngưỡng phát 64-QAM (vì nếu như vậy sẽ không so sánh chọn vẹn hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng giữa các cơ chế thích nghi cho từng mức ngưỡng phát khác nhau).
Phân tích kết quả:
Hiệu năng BER:
Hiệu năng so sánh trong trường hợp này cũng tương tự như trường hợp đầu, hệ thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang vẫn cho hiệu năng cao nhất. Khi SNR > 32 dB ta thấy hiệu năng của hệ thống dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế thấp nhất, vì hệ thống phát 16-QAM sẽ có BER cao hơn mức phát 4-QAM cố định của hệ thống không thích nghi. Hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp đạt ngưỡng phát 16-QAM rất sớm (SNR > 22 dB), và hiệu năng cũng cao hơn hệ thống dùng nguyên cơ chế chuyển mức điều chế. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hiệu năng thông lượng
Thông lượng của hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp vẫn tỏ ra ưu thế hơn hệ thống dùng cơ chế chuyển mức điều chế thông thường, hệ thống này đạt ngưỡng phát 4-QAM và 16-QAM sớm hơn hệ thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế.
Hai trường hợp vừa khảo sát ta chưa thấy ưu điểm rõ rệt của các hệ thống dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế, tuy nhiên với điều kiện kênh truyền tốt hơn và
mức điều chế sóng mang con thiết lập ban đầu cao hơn ta sẽ thấy ưu điểm của các hệ thống này.
Trường hợp 3: Mức điều chế sóng mang con thiết lập ban đầu là 16-QAM.
Hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng trong trường hợp này được thể hiện trong giao diện dưới đây:
hợp vừa khảo sát. Các hệ thống dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế đã chiếm ưu thế hơn hẳn. Nguyên nhân do có sự chuyển mức điều chế từ cao xuống thấp làm BER giảm mạnh, trong khi các hệ thống không dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế vẫn giữ nguyên mức điều chế cao (16-QAM). Hiệu năng của cơ chế thích nghi kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế đã cao hơn các hệ thống khác. Song khi SNR cao do hệ thống này đạt mức phát 64-QAM, do đó hiệu năng có phần thấp hơn hệ thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang.
Hiệu năng thông lượng
Trong trường hợp này vẫn có sự khác nhau về thông lượng giữa hai cơ chế thích nghi: chuyển mức điều chế đơn thuần và kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế. Cơ chế thích nghi kết hợp vẫn tỏ ra hiệu quả hơn hẳn, cả khi SNR thấp và SNR cao hơn. Đặc biệt khi SNR > 35 hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp đã có thể phát 64-QAM, trong khi hệ thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế chỉ đạt ngưỡng BER phát 16-QAM. Để thấy rõ ưu điểm vượt trội của hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế ta hãy xét trường hợp mức điều chế thiết lập ban đầu là 64-QAM.
Phân tích kết quả
Hiệu năng BER
Hiệu năng của các hệ thống dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế đã chiếm ưu thế tuyệt đối. Trong đó hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế cho hiệu năng cao nhất.
thông lượng cao nhất do giữ nguyên mức điều chế 64-QAM. Tuy nhiên cần lưu ý rằng, hiệu năng BER của các hệ thống này thấp hơn rất nhiều so với các hệ thống dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế, do đó sẽ không đảm bảo QoS
5.6 Kết luận chương
Chương này đã giới thiệu tính năng của chương trình mô phỏng hệ thống truyền dẫn OFDM. Phân tích phương pháp mô phỏng tín hiệu OFDM, phân tích các thông số hệ thống truyền dẫn OFDM. So sánh hiệu quả của các hệ thống OFDM sử dụng các cơ chế thích nghi và các hệ thống OFDM không dùng cơ chế thích nghi, tiêu chí so sánh được thể hiện thông qua đánh giá chất lượng ảnh ban đầu và ảnh truyền qua các hệ thống OFDM. Một kết quả rất quan trọng là chương này đã đánh giá hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng của các cơ chế thích nghi khác nhau thông qua mô phỏng, kết quả so sánh giữa các hệ thống sử dụng các cơ chế thích nghi khác nhau và các hệ thống không dùng cơ chế thích nghi cho thấy sự kết hợp của hai cơ chế thích nghi là thích nghi theo mức điều chế (AQAM) và cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang đã đem lại hiệu năng BER cực đại đồng thời hiệu năng thông lượng cũng cao hơn rất nhiều so với các hệ thống chỉ dùng một cơ chế thích nghi độc lập.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kết luận:
Đồ án đã tập trung tìm hiểu, trình bày tương đối chi tiết về kĩ thuật OFDM cũng như kĩ thuật OFDM thích nghi. Trong kĩ thuật AOFDM, đồ án trình bày ba giải thuật chính để tiến hành điều chế thích nghi theo sự biến đổi của kênh truyền. Đó là: thích nghi theo SNR phát trên mỗi sóng mang, thích nghi theo mức điều chế, thích nghi theo cơ chế chọn lọc sóng mang. Thực hiện các cơ chế thích nghi nhằm tăng cường thông lượng của hệ thống, nâng cao chất lượng truyền dẫn mà ở đây được đánh giá qua hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng. Thông qua chương trình mô phỏng, nhận thấy sự kết hợp của hai cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang và chuyển mức điều chế đã đem lại hiệu năng vượt trội hơn hẳn so với các cơ chế riêng rẽ khác.
Hướng phát triển của đề tài:
Qua quá trình mô phỏng, ta nhận thấy cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang hoạt động rất hiệu quả, nhưng phương pháp thích nghi theo mức điều chế cần được tối ưu hơn. Trong đồ án cơ chế thích nghi theo mức điều chế sẽ thay đổi mức điều chế trên toàn bộ các sóng mang con một cách đồng loạt như nhau nên hiệu quả mang lại chưa cao. Nếu có thể xây dựng từng sơ đồ thích nghi mức điều chế độc lập cho mỗi sóng mang con thì hiệu quả mang lại sẽ cao hơn.
Ngoài ra do quá trình thích nghi theo cơ chế chuyển mức điều chế bị giới hạn bởi ngưỡng SNR mà tại đó các bộ giải mã vẫn có thể làm việc tốt, vì vậy việc nghiên cứu thiết kế các bộ mã tốt thích hợp với hệ thống OFDM điều chế nhiều mức trong điều kiện kênh fading là việc có ý nghĩa quan trọng. Hướng nghiên cứu có thể là thiết kế các mã thích nghi dùng cho OFDM như mã xoắn, mã Turbo, mã RSC,…
Xuất phát từ đòi hỏi không ngừng về chất lượng truyền dẫn đa dịch vụ trong các mạng vô tuyến và thông tin di động, để nâng cao khả năng ứng dụng của hệ thống OFDM, bộ mã cần dùng cần có kết cấu bộ mã đơn giản mà vẫn đảm bảo được chỉ tiêu về tỉ lệ lỗi bit BER và thông lượng thông tin BPS của toàn bộ hệ thống. Sau mã
điểm của các mã xoắn cơ sở, phương pháp xáo trộn bít, giải mã lặp và các phương pháp khác. Việc ứng dụng bộ mã này kết hợp với OFDM thích nghi sẽ mang lại cho chúng ta một hệ thống mềm dẻo, có hiệu quả cao trong điều kiện truyền dẫn đa đường.
bưu điện 2001.
[2] Các tạp chí bưu chính viễn thông.
[3] "Adaptive techniques for multiuser OFDM", for the degree of Doctor of Philosophy in Electrical and Computer Engineering, Eric Philip Lawrey, 12 - 2001.
[4] http://wikipedia.org
.[5] Shinsuke Hara & Ramjee Prasad, MultiCarrier techniques for 4G Mobile Communication
[6] Jean-Paul Linnart, Orthogonal Frequency Division Multiplexing, Colorado State University
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
global dai_fft so_song_mang do_dai bao_ve (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %global use_window
do_dai = size(sig_in,2);
so_khoi = ceil(do_dai/so_song_mang); phan_du = rem(do_dai,so_song_mang);
% Chen 0 vao du lieu thich ung voi so luong song mang
if phan_du ~=0
dem = zeros(1,do_dai + so_song_mang - phan_du); dem(1:do_dai) = sig_in;
sig_in = dem; end
% Dua du lieu vao khoi truyen dan
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%% BIEN DOI NOI TIEP SANG SONG SONG SONG %%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
khoi = reshape(sig_in,so_song_mang,so_khoi); clear sig_in;
% Chen them song mang
so_song_mang_goc = so_song_mang; so_0 = 0; dung = 1; while dung if ~rem(dai_fft/2,so_song_mang_goc) dung = 0; else so_song_mang_goc = so_song_mang_goc +1; so_0 = so_0 +1; end end clear so_song_mang_goc;
% Chen 0 vao khoi truyen de phu hop voi kich thuoc fft
khoi_0 = zeros(so_song_mang + so_0,so_khoi);
% Chen 0 vao phan dau moi khoi truyen
khoi_0(so_0 +1:so_song_mang + so_0,1:so_khoi) = khoi; clear khoi;
% Tim so luong so 0 chen giua cac khoi sau khi thich ung do dai fft
giua_0 = (dai_fft/2 - (so_song_mang + so_0))/(so_song_mang + so_0);
u = u+1; end
clear khoi_0;
% Thich ung voi ham ifft do ham ifft v fft co tinh chu ky % Sau khi lay phan thuc cua ifft duoc du lieu goc voi 100%