Hình 3 .4 Sự tạo tín hiệu MC-CDMA cho một ngƣời dùng
Hình 3.13 Sự tạo tín hiệu rời rạc MMC-MC-CDMA
Khơng mất tính tổng qt ta sẽ khảo sát trong một khoảng thời gian Ts cho ngƣời dùng tích cực k, giả sử ký tự M-ary dk tƣơng ứng với log 2 (Mk) bit thông tin trong khoảng thời gian này đƣợc ánh xạ vào mã Vdk(n) , N bit của mã Vdk(n) sau
đó sẽ lần lƣợt đi qua bộ trải phổ. Với mỗi bit vdk,n (bit thứ n của mã Vdk; n =1, 2, ..., N ) đi vào bộ trải phổ thì tại ngỏ ra bộ trải phổ ta đƣợc một chuỗi có chiều dài L
(3.16) Chuỗi L giá trị phức nối tiếp sk,n qua bộ chuyển đổi S/P để chuyển thành L giá trị song song đi vào khối OFDM. Ngỏ ra khối OFDM sẽ đƣợc đƣa qua khối D/A, chuyển lên tần số sóng mang cao tần và phát ra ngồi kênh truyền.
CHƢƠNG 4: MƠ PHỎNG
4.1 Giao diện chính chƣơng trình
Trong giao diện này có thể lựa chọn ba vấn đề để mơ phỏng 1.Hệ thống thu phát SC-FDMA.
2. So sánh hiệu suất hệ thống khi thuê bao thay đổi trạng thái. 3.So sánh hai hệ thống SC-FDMA và MC-MC-CDMA.
4.2. Hệ thống thu phát SC-FDMA
Lựa chọn vấn đề 1:
Trong chƣơng trình mơ phỏng này, ngƣời thực hiện chọn: dữ liệu vào: 64 bit
kiểu điều chế: 16QAM số khối: 16
số symbol/khối:1 kích thƣớc FFT: 512 số user:1
Dữ liệu đầu vào gồm 64 bit đƣợc chuyển từ nối tiếp sang song song, sau đó nhóm từng 4 bit lại với nhau rồi đem đi điều chế 16QAM, nhƣ vậy ta có đƣợc 16 kí tự (symbol).
Thực hiện FFT, đƣa 16 kí tự ở dạng số phức này đang ở trong miền thời gian đƣợc chuyển về miền tần số.
Ánh xạ 16 kí tự này lên 512 sóng mang con theo kiểu IFDMA. Do số khối (blocksize) đã chọn là 16 nên mỗi khối sẽ chứa tối đa là 32 kí tự (tức 32 user). Vì ta chọn số user là 1 nên mỗi khối sẽ chỉ chứa 1 kí tự. Do đó, các kí tự sẽ đƣợc đặt cách nhau 31 sóng mang con, các sóng mang con này sẽ đƣợc chèn zero vào (zero padding).
Biến đổi IFFT 512 điểm này để đƣa tín hiệu về lại miền thời gian. Thực hiện chèn khoảng bảo vệ CP rồi chuyển từ song song sang nối tiếp để phát đi.
Bên thu sẽ thực hiện ngƣợc lại.
Đối với trƣờng hợp điều chế kiểu 64QAM, các thông số đƣa vào sẽ là: dữ liệu vào: 96 bit
kiểu điều chế: 64QAM số khối: 16
số symbol/khối:1 kích thƣớc FFT: 512 số user:1
Trƣờng hợp này cũng tƣơng tự nhƣ đối với 16QAM, chỉ khác là số bit dữ liệu đƣa vào sẽ là 96 bit, điều chế 64QAM sẽ nhóm từng 6 bit lại với nhau, do đó ta cũng đƣợc 16 kí tự. Sau đó, thực hiện tƣơng tự trƣờng hợp 16QAM.
Chọn nút A, dữ liệu vào gồm 64 bit ngẫu nhiên:
64 bit này đƣợc điều chế 16QAM_nhóm 4 bit thành 1 kí tự (symbol), ta đƣợc 16 kí tự. Chọn nút B ta thấy đƣợc chịm sao kí tự: 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 -3 -2 -1 0 1 2 3 -3 -2 -1 0 1 2 3 Q u a d ra tu re In-Phase Scatter plot
Sở dĩ ta khơng nhìn thấy đầy đủ 16 kí tự trên chịm sao là vì một số kí tự đã bị trùng lấp nhau.
Đem 16 kí tự đi điều chế FFT, tại nút C:
Sau đó, đem tín hiệu ánh xạ lên 512 sóng mang con, rồi thực hiện biến đổi IFFT 512 điểm, chuyển tín hiệu từ miền tần số về miền thời gian. Chọn D:
0 5 10 15 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14
Chèn khoảng bảo vệ CP, kích thƣớc CP là 20.Tại E:
Phát tín hiệu lên kênh truyền trong mơi trƣờng nhiễu AWGN, tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên tại F:
0 100 200 300 400 500 600 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0 100 200 300 400 500 600 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5
Tín hiệu thu về có cộng nhiễu tại G: Loại CP, tín hiệu đƣợc trả về kích thƣớc 512 (H): 0 100 200 300 400 500 600 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 100 200 300 400 500 600 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Lấy FFT 512 điểm đƣa tín hiệu về miền tần số, tại điểm I:
Giải ánh xạ sóng mang con, ta thu lại đƣợc 16 kí tự (K):
0 100 200 300 400 500 600 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 -3 -2 -1 0 1 2 3
Thực hiện giải điều chế 16QAM và chuyển dữ liệu từ song song sang nối tiếp, ta đƣợc 64 bit (L): 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
4.3 Mô phỏng hệ thống SCFDMA 10 user trong các trƣờng hợp: cố định, di chuyển chậm (đi bộ), di chuyển nhanh (đi xe) chuyển chậm (đi bộ), di chuyển nhanh (đi xe)
Nhận xét: Trong trƣờng hợp user cố định (lí tƣởng), hệ thống đạt chất lƣợng tốt nhất tức tỉ lệ lỗi bit là ít nhất. Đối với trƣờng hợp user di chuyển nhanh (thực tế), hệ thống đạt chất lƣợng kém nhất.
4.4 So sánh hệ thống SC-FDMA và MCMC-CDMA
Giao diện so sánh hệ thống SC-FDMA và MCMC-CDMA nhƣ hình dƣới. Có 2 lựa chọn kiểu điều chế:
16QAM 64QAM
Thực hiện mô phỏng hai hệ thống với: Số user=10.
Môi trƣờng Rayleigh fading có nhiễu Awgn.
M= 16; 64 (số mức đối với MCMC-CDMA và kiểu điều chế đối với SCFDMA).
Nhận xét:
Đối với trƣờng hợp 16QAM: tại SNR=0:10, hệ thống MCMC-CDMA đạt hiệu suất tốt hơn hệ thống SC-FDMA. Nhƣng từ SNR=10 trở đi, hệ thống SC-FDMA đạt hiệu suất tốt hơn.
Đối với trƣờng hợp 64QAM: tại SNR=0:16, hệ thống MCMC-CDMA đạt hiệu suất tốt hơn hệ thống SC-FDMA. Nhƣng từ SNR=16 trở đi, hệ thống SC-FDMA đạt hiệu suất tốt hơn.
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN
VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
5.1. Kết luận
Đề tài tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE và LTE phát triển nhằm đƣa ra sự so sánh giữa các phƣơng thức truyền trong hệ thống LTE và LTE phát triển, cụ thể là so sánh hiệu suất hệ thống MIMO-OFDM (tuyến xuống) và SC-FDMA (tuyến lên) với hệ thống MCMC-CDMA_phƣơng thức truyền đang đƣợc đƣa ra đối với LTE phát triển.
Tuy nhiên, vì thời gian có hạn cũng nhƣ khả năng ngƣời thực hiện cịn hạn chế mà đề tài chỉ mới dừng lại ở mức độ tìm hiểu LTE và thực hiện so sánh SC-FDMA với MCMC-CDMA.
5.2. Hƣớng phát triển đề tài
Nghiên cứu và thực hiện mô phỏng để so sánh hệ thống MIMO-OFDM với MCMC-CDMA, thực hiện với MIMO 2x2, từ đó mở rộng hơn với MIMO 4x4, 8x8.
PHẦN C: PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu Từ viết tắt 1G 2G 3G 4G 3GPP
One Generation Cellular Second Generation Cellular Third Generation Cellular Four Generation Cellular
Third Generation Patnership Project
A
ACK AMPS AuC
Acknowledgement
Advance Mobile Phone System Authentication Centre
B
BCCH BCH BW
Broadcast Control Channel Broadcast Channel
Band Width C
CDMA CP
Code Division Multiple Access
Cycle Prefix
D
D-AMPS Digital Advance Mobile Phone System
E eNodeB EPC EPS E-UTRAN Enhanced NodeB Evolved Packet Core Evolved Packet System Evolved-UTRAN
F
FDD FTP
Frequency Division Duplex File Transfer Protocol
G
GSM GPRS
Global System for Mobile Phone General Packet Radio Service
H
HLR HSDPA HSDPA HSS
Home Location Register
High Speed Downlink Packet Access High Speed Uplink Packet Access Home Subscriber Server
I
ITU IMT
International Telecommunication Union International Mobile Telecommunication
LTE Long Term Evolution M MAC MBMS MC-MC-CDMA MIMO MME MU-MIMO
Medium Access Control
Multimedia Broadcast Multicast Service
Multicode Multicarrier Code Devision Multiple Access
Multiple Input Multiple Output
Mobility Management Entity
Multi User – MIMO
N
NAS NMT
Non-Access Stratum Nordic Mobile Telephone O
OFDM
OFDMA
Orthogonal Frequency Division Multiple Orthogonal Frequency Division Multiple Access P PBCH PCCH PCRF PDC PDCCH PDCP PDSCH PDN PLMN PUCCH PUSCH
Physical Broadcast Channel Paging Control Channel
Policy Control Charging Rules Function Personal Digital Cellular
Physical Downlink Control Channel Packet Data Convergence Protocol Physical Downlink Shared Channel Packet Data Network
Public Land Mobile Network Physical Uplink Control Channel Physical Uplink Shared Channel
Q
QoS Quality of Service
R
RAN RLC RNC RRC
Radio Access Network Radio Link Control Radio Network Core Radio Resource Control S
SC-FDMA Single Carrier-Frequency Division
SGSN SMS SDMA
Serving GPRS Support Node Short Message Service
Spatial Division Multiple Access
T
TACS TDD
Total Access Communication System Time Division Duplex
U
UE UMTS UTRAN
User Equipment
Ultra Mobile Broadband
UTMS Terrestrial Radio Access Networks
W
WCDMA Wideband Code Division Multiple
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]Stefania Sesia, Issam Toufik and Matthew Baker; LTE-The UMTS Long Term Evolution : From Theory to Practice; 2009 John Wiley & Sons, Ltd.
[2].Harri Holma and Antti Toskala both of Nokia Siemens Netwworks, Filand; LTE
for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access; John Wiley & Sons, Ltd.
[3].Harri Holma and Antti Toskala both of Nokia, Filand; WCDMA for UMTS- HSPA Evolution and LTE; John Wiley & Sons, Ltd 2007.
[4] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold and Per Beming; 3G Evolution HSPA and Mobile Broadband, 2007
[5 ]LTE Uplink Physical Layer Behavioural Model, Roke
[6]Hyung G.Myung, Junsung Lim and David J.Goodman, Polytechnic University
Single carrier FDMA for Uplink Wireless Transmission.
[7] Martin Sauter;Beyond 3G Bringing netwwork Terminal and the web
together , 2009