MÔ PHỎNG SC – FDMA TRONG TUYẾN LÊN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE
4.4.2.Mô phỏng với các kỹ thuật điều chế khác nhau
4-QAM
Thiết lập thông số mô phỏng M=4, N=1000, Num_block=2, symbol.size=512, DFT.size=2048, CP=80, sử dụng cân bằng kênh MMSE.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
Simulation SC-FDMA using MMSE equalization
SNR (dB) B it e rr o r ra te ( B E R )
IFDMA on Pedestrian A 4-QAM LFDMA on Pedestrian A 4-QAM IFDMA on Vehicular 4-QAM LFDMA on Vehicular 4-QAM
• Nhận xét:
- Từ hình trên ta thấy rằng, cùng một giá trị SNR thì LFDMA của kênh truyền Pedestrian có giá trị BER tốt nhất, trong khi đó IFDMA trong kênh truyền Vehicular có giá trị BER tệ nhất. Trên hình 4.1 ta thấy, để đạt được tỉ số BER = 10-5 thì đối với LFDMA khi thuê bao di chuyển chậm 3km/h chỉ yêu cầu tỉ số SNR ≈ 12dB, trong khi đó LFDMA của thuê bao đi chuyển tốc độ cao 120km/h thì SNR ≈ 17dB.
- 2 trường hợp trên khi thuê bao di chuyển tốc độ 3km/h và thuê bao di chuyển với tốc độ 120km/h thì kỹ thuật LFDMA cho kết quả tốt hơn khi so sánh với IFDMA. Đối với trường hợp thuê bao di chuyển với tốc độ 120km/h thì với LFDMA để đạt tỉ số BER = 10-4 thì chỉ yêu cầu SNR =16dB, trong khi với IFDMA là 18dB. LFDMA có tỉ số BER tốt hơn được giải thích là do khi thực hiện ánh xạ sóng mang con, phổ tín hiệu của LFDMA tập trung gần nhau nên nhiễu khó tác động vào. Trong khi đó, với IFDMA thì phổ tín hiệu phân bố trên toàn bộ băng thông nên năng lượng bị phân tán nên dễ bị nhiễu tác động hơn.
• 16-QAM
Thiết lập thông số mô phỏng M=16, N=1000, Num_block=2, symbol.size=512, DFT.size=2048, CP=80, sử dụng cân bằng kênh MMSE.
0 5 10 15 20 25 3010-7 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
Simulation SC-FDMA using MMSE equalization
SNR (dB) B it e rr o r ra te ( B E R )
IFDMA on Pedestrian A 16-QAM LFDMA on Pedestrian A 16-QAM IFDMA on Vehicular 16-QAM LFDMA on Vehicular 16-QAM
Hình 4.2 SC-FDMA sử dụng điều chế 16-QAM
• Nhận xét:
- Từ kết quả mô phỏng ta thấy rằng, kỹ thuật ánh xạ sóng mang con LFDMA hiệu quả hơn kỹ thuật IFDMA trong cùng điều kiện.
- So sánh với điều chế 4-QAM thì trong điều chế 16-QAM yêu cầu tỉ số SNR tại máy thu cao hơn để đạt được cùng một tỉ số BER, nhưng tốc độ truyền dữ liệu của 16-QAM cao hơn so với 4-QAM. Vì để đạt được tốc độ truyền dữ liệu cao hơn trong một băng thông cho trước thì yêu cầu bậc điều chế cần được nâng lên, bậc điều chế càng tăng thì yêu cầu về tỉ số SNR tại máy thu phải lớn hơn.
• 64- QAM
Thiết lập thông số mô phỏng M=64, N=1000, Num_block=2, symbol.size=512, DFT.size=2048, CP=80, sử dụng cân bằng kênh MMSE.
0 5 10 15 20 25 30 35 4010-7 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
Simulation SC-FDMA using MMSE equalization
SNR (dB) B it e rr o r ra te ( B E R ) IFDMA on Pedestrian A 64-QAM LFDMA on Pedestrian A 64-QAM IFDMA on Vehicular 64-QAM LFDMA on Vehicular 64-QAM
Hình 4.3 SC-FDMA dùng điều chế 64-QAM
• Nhận xét:
- Từ kết quả mô phỏng hệ thống SC-FDMA sử dụng kiểu điều chế 4-QAM, 16- QAM và 64-QAM ta thấy rằng, khi bậc điều chế tăng thì độ lợi kênh giảm, nhưng hiệu quả sử dụng băng thông lại tăng do trong một khe thời gian thì 4-QAM chỉ phát được 2 bits, trong khi 16-QAM là 4 bit, 64-QAM là 6 bit. Mặt khác, để đạt một tỉ số BER yêu cầu thì tỉ số SNR đòi hỏi cao hơn đối với bậc điều chế lớn tức năng lượng cho tín hiệu yêu cầu phải lớn hơn so với bậc điều chế thấp hơn. Còn nếu xét cùng một tỉ số SNR thì tốc độ lỗi bit của 64-QAM cao nhất, thứ hai là 16-QAM và cuối cùng là 4-QAM. Điều này được giải thích là do khi bậc điều chế tăng thì số điểm trên chòm sao tăng, tức là các điểm gần nhau hơn. Khi phát tín hiệu, chỉ cần một độ lệch pha nhỏ của tín hiệu này sẽ bị thay đổi tại máy thu, lúc này bit lỗi sẽ cao hơn hay tỉ số BER của bậc điều chế lớn sẽ có BER cao khi xét cùng tỉ số SNR.
- Qua các kết quả 4-QAM, 16-QAM và 64-QAM ta thấy rằng khi thuê bao di chuyển với tốc độ cao 120km/h thì chất lượng tín hiệu thay đổi nhiều so với các thuê bao di chuyển với tốc độ chậm 3km/h. Nguyên nhân do tính chất hiệu ứng đa đường thay đổi nhanh do thuê bao di chuyển ở tốc độ cao
nên gây nên nhiễu ISI nặng tới tín hiệu, mặt khác do hiện tượng dịch tần số Doppler cũng gây ra nhiễu đối với tín hiệu thu tại máy thu. Tại vì, khi có dịch tần số thì tín hiệu thu đã bị lệch so với tín hiệu phát đi, lúc này tín hiệu đã bị lỗi.