Tham số Giá trị
Tốc độ dữ liệu: Rb 2 Mbps
Mức điều chế sóng mang M-QAM M = 2, 4, 16, 64
Tần số lấy mẫu: fs fs
Số lượng sóng mang: Nsub 52 - 1024
Kích thước FFT: NFFT NFFT
Chu kỳ cơ bản: T 1/ Rb = 0,5 µs
Thời gian ký hiệu hữu ích: TFFT TFFT = Nsub ×log2(M) ×T Khoảng thời gian bảo vệ: TG TG
Chiều dài ký hiệu OFDM : Tsym = TFFT + TG
Thời gian mô phỏng: Tsim Tsim = 0,064 s
Cửa sổ Kaiser, β = 10
Trong đó:
Kích thước FFT: là số điểm FFT dùng trong một ký hiệu OFDM hay chính là độ dài ký hiệu OFDM. Để đảm bảo phổ OFDM là thực thì kích thước FFT > 2 lần số lượng sóng mang.
Kích thước FFT nếu chọn quá lớn sẽ lãng phí băng tần nhưng bù lại sẽ phân năng lượng tín hiệu đều trên các sóng mang, điều này có tác dụng phân tán lỗi. Tuy nhiên nếu kích thước FFT chọn quá nhỏ thì mật độ năng lượng trên mỗi sóng mang con sẽ lớn và nếu bị lỗi thì sẽ gây lỗi cụm. Vì vậy nên chọn giá trị tham số:
2:1< kích thước FFT: số sóng mang 5:1 (5.1) Cụ thể luận văn thiết lập là 256.
dụng là chọn lọc sóng mang tức là lựa chọn các sóng mang có SNR cao ( BER thấp) để truyền dữ liệu nên số lượng sóng mang lớn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng vì khi đó cơ chế chọn lọc sẽ hoạt động hiệu quả hơn, sẽ lựa chọn chính xác các vùng tần số tương đối ổn định trên kênh. Do đó tốc độ xử lý không cao như tốc độ xử lý phần cứng trong thực tế nên khi mô phỏng nên chọn số lượng sóng mang 500
Trong luận văn số lượng sóng mang sử dụng là 100.
Khoảng thời gian bảo vệ: khoảng bảo vệ được chọn = 1/4 kích thước FFT và khoảng bảo vệ được gắn phía trước ký hiệu. Tuy nhiên khoảng bảo vệ cũng được chọn lựa tuỳ theo kích thước FFT là lớn hay nhỏ và giá trị trải trễ cực đại của kênh. Luận văn chọn giá trị khoảng bảo vệ = 1/4 kích thước FFT, trên giao diện nhập dữ liệu khoảng bảo vệ được hiển thị bằng nhãn 'Khoảng bảo vệ' (4 có nghĩa là khoảng bảo vệ = 1/4 kích thước FFT).
Ngưỡng BER: Ngưỡng BER là giá trị dùng để thiết lập xem sóng mang nào sẽ được dùng truyền dữ liệu người dùng và sóng mang nào sẽ không sử dụng tức là phải tiến hành chèn „0‟. Trong luận văn giá trị BER ngưỡng được thiết lập là 10-3.
Đáp ứng xung : Đáp ứng xung là số lượng xung và giá trị biên độ suy giảm của các xung đó cùng với thời gian trễ.
Hình 5.6 Đáp ứng xung của kênh
Hình 5.6 biểu diễn hình dạng của đáp ứng xung của kênh, với 3 đường trễ. Tương ứng các giá trị biên độ trên hình vẽ là các giá trị biên độ suy giảm của nhánh trễ của kênh. Và thời gian trễ của từng nhánh là thời gian trễ của các xung kim của kênh.
Thời gian trễ của xung thứ nhất sẽ là 5 tương ứng với nhãn „nhánh 1‟ trên bảng. Thời gian trễ của xung thứ hai là 5+3 = 8 tương ứng với nhãn 'nhánh 2' trên bảng. Thời gian trễ của nhánh thứ ba là 5+3+9 = 17 tương ứng với nhãn „nhánh 3‟ trên bảng. Các giá trị biên độ suy giảm của nhánh trễ sẽ tương ứng với các nhánh là các nhãn „suy giảm 1‟, „suy giảm 2‟, ‟suy giảm 3‟ với các giá trị lần lượt là 0.32, 0.28, 0.13.
Tần số lấy mẫu ký hiệu phát: Để đảm bảo lấy mẫu được đầy đủ ký hiệu phát thì tần số lấy mẫu cần thoả mãn định lý Shannon- Nyquist: fs 2fsym. Trong luận văn giá trị tần số lấy mẫu = 3 lần giá trị tần số ký hiệu OFDM.
Số trạng thái điều chế: Trong luận văn dùng phương pháp điều chế chủ yếu là M- QAM, với số trạng thái điều chế thay đổi với các giá trị M = 2, 4, 16, 64. Số trạng thái điều chế ban đầu được thiết lập là giá trị nằm dưới nhãn 'Mức điều chế QAM' trong bảng khởi tạo. Khi chọn cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang hoặc không chọn cơ chế thích nghi nào thì số trạng thái điều chế được giữ nguyên trong quá trình mô phỏng, nếu chọn cơ chế thích nghi mức điều chế thì số trạng thái điều chế sẽ được thay đổi tuỳ theo tình trạng kênh hiện thời hay giá trị BER tổng cộng sau mỗi lần phát ký hiệu OFDM. Trong luận văn giá trị số trạng thái điều chế ban đầu được thiết lập là 2.
5.3 Chương trình mô phỏng
5.3.1 Giao diện chương trình mô phỏng
Phần khung công cụ thực hiện bao gồm các nút công cụ:
‘Input Data’:sẽ mở ra một giao diện để nhập các thông số khởi tạo hệ thống.
„Close‟: sẽ đóng giao diện mô phỏng.
‘Back’: sẽ quay trở lại giao diện đầu tiên „AOFDM‟.
Phần khung công cụ thích nghi bao gồm các nút công cụ:
‘Chọn lọc SM’: là biểu tượng khi tích vào hệ thống sẽ kích hoạt chế độ thích nghi theo cơ chế chọn lọc sóng mang.
‘Mức điều chế’: khi tích vào biểu tượng này hệ thống sẽ kích hoạt chế độ thích nghi theo mức điều chế (AQAM. Có thể kích hoạt đồng thời hai cơ chế thích nghi bằng cách tích vào cả hai biểu tượng trên.
‘Kênh động’: là công cụ mà khi kích hoạt nó sẽ tạo ra một kênh vô tuyến có hàm truyền đạt thay đổi theo thời gian. Nếu không kích hoạt công cụ này thì kênh mô phỏng sẽ là kênh tĩnh, các tham số kênh sẽ giữ nguyên trong quá trình mô phỏng.
Phần hiển thị tín hiệu M-QAM: hiển thị chòm sao M-QAM tại bộ thu sau khi tín hiệu được giải điều chế OFDM. Khi số trạng thái điều chế là M thì phần giao diện này sẽ hiện thị chòm sao M-QAM, trên phần giao diện là chòm sao 16-QAM.
Phần hiển thị tín hiệu OFDM: sẽ hiển thị dạng sóng trong miền thời gian của tín hiệu OFDM phát và thu đồng thời cũng hiển thị hàm truyền đạt của kênh và phổ của tín hiệu OFDM thu. Mục đích luận văn xây dựng giao diện hiển thị phổ của tín hiệu OFDM thu và hàm truyền đạt của kênh để dễ dàng quan sát cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang. Ứng với những vị trí mà hàm truyền đạt của kênh nhận các giá trị khác „1‟ rất nhiều thì các sóng mang con có giá trị tần số nằm gần khoảng đó sẽ không được sử dụng, trên giao diện ta thấy ứng với các giá trị này thì đáp ứng tần số của tín hiệu thu sẽ xấp xỉ „0‟. Cơ chế chọn lọc sóng mang được coi là hoạt động tốt khi lựa chọn được những khoảng mà đáp ứng của kênh là xấp xỉ „1‟.
các sóng mang con được hiện thị dưới nhãn „Giá trị BER của các sóng mang con‟. Giá trị BER của hệ thống được hiển thị dưới nhãn „BER‟.
5.3.2 Các kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu năng
Luận văn sẽ nghiên cứu hoạt động của hệ thống truyền dẫn OFDM khi chỉ dùng một cơ chế thích nghi, khi dùng đồng thời các cơ chế thích nghi và khi không dùng thích nghi. Đồng thời cũng nghiên cứu hiệu năng của các phương pháp thích nghi trong các điều kiện kênh khác nhau: kênh tĩnh, kênh động và các tham số kênh khởi tạo khác nhau.
5.3.2.1 Kết quả mô phỏng không dùng cơ chế thích nghi [11]
Thực hiện truyền một file ảnh với phương pháp điều chế 4 QAM qua hệ thông OFDM truyền thống (không thích nghi)
Tham số ban đầu được thiết lập như giao diện khởi tạo phía trên. Giao diện mô phỏng sẽ như sau:
Ta thấy trên ảnh thu được có những đường lỗi cụm do các sóng mang tại những vị trí kênh biến động lớn.
5.3.2.2 Kết quả mô phỏng dùng cơ chế thích nghi mức điều chế
Cơ chế chuyển mức tuân theo quy tắc sau: Nếu đang ở mức BPSK không thể trực tiếp chuyển lên mức 16-QAM, 64-QAM được mà phải qua bước trung gian là 4-QAM, và đang ở mức 4-QAM cũng vậy không thể chuyển trực tiếp lên 64-QAM. Nhưng đang ở mức 16-QAM, 64-QAM nếu BER tổng quá cao có thể chuyển trực tiếp xuống BPSK. Vì có cơ chế này mà hệ thống làm việc rất hiệu quả, nguyên nhân là khi đang ở các mức BPSK, 4-QAM nếu kèm theo cơ chế chọn lọc sóng mang thì thường BER tổng = 0, nhưng không phải ở mức 16-QAM, 64-QAM thì BER tổng cũng nhỏ như vậy mà thường BER tổng sẽ không đảm bảo mức ngưỡng do đó để đảm bảo QoS thì cần phải chuyển qua mức trung gian [13].
Dưới đây là giao diện hoạt động của cơ chế thích nghi mức điều chế, mức điều chế được thiết lập ban đầu là 4-QAM.
Kết quả ảnh thu được: