X kích thước nT ´ p Ở đây nT là số lượng ăng-ten phát và p là số khe thờ
Hình 3.4 Hệ thống MISO 2x1 trong kênh fading Rayleigh đa đường
Hình 3.3. và Hình 3.4. là kết quả mô phỏng lần lượt cho hệ thống STBC- OFDM trên kênh fading phẳng và đa đường tương ứng cho hai trường hợp: MISO (Multiple Input-Single Output) 2x1 – 2 anten phát và 1 anten thu và MIMO (Multiple Input-Multiple Output) 2x2 – 2 anten phát và 2 anten thu.
Alamouti là trường hợp mã STBC với 2 anten phát. Từ 2 kết quả mô phỏng ta dễ dàng nhận thấy hệ thống Alamouti-OFDM trong trường hợp kênh fading phẳng và kênh đa đường có cùng bậc phân tập (oder diversity) vì thế 2 đường BER của chúng song song nhau. Trong đó, trường hợp truyền lan 2 đường thì hệ thống có BER tốt hơn.
Ví dụ ở Hình 3.3. với giá trị Eb/No = 7 ta có BER trong trường hợp fading phẳng là 9.10-3 trong khi đó trường hợp truyền lan 2 đường giá trị BER là khoảng 3.10-3.
Nguyên nhân của sự chênh lệch này là do kênh fading chọn lọc tần số qua kỹ thuật điều chế OFDM đã được chuyển hóa thành các kênh con fading phẳng trong các sóng mang con của OFDM, nên hệ thống không phải chịu ảnh hưởng do sự truyền lan đa đường. Trường hợp truyền lan fading 2 đường cho độ lợi 3dB từ path gain so với fading phẳng khi cùng đạt một giá trị BER.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2010-4 10-4 10-3 10-2 10-1 100 Eb/No [dB] B E R
BER cua he thong STBC-OFDM 2xn
SISO2x1 2x1 2x2 2x3 2x4
Hình 3.5. Tỉ số lỗi BER của hệ thống Alamouti-OFDM
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2010-4 10-4 10-3 10-2 10-1 100 Eb/No [dB] B E R
BER cua he thong STBC-OFDM nx1
SISO2x1 2x1 3x1 4x1
Hình 3.5. là kết quả mô phỏng của hệ thống Alamouti-OFDM trong các trường hợp tăng số anten thu từ 1 anten lên 4 anten và so sánh với hệ thống không sử dụng biện pháp phân tập nào. Với các hệ thống sử dụng mã không gian-thời gian ta thu được đường BER thấp hơn hẳn, tương đương với chất lượng thu tin rất tốt so với hệ thống chỉ có 1 anten phát và 1 anten thu.
Càng tăng số anten thu, ta càng có đường tỉ số lỗi bit tốt hơn, đồng thời tỉ số tín/tạp cũng thấp hơn do độ lợi phân tập.
Tương tự ta có Hình 3.6. là kết quả mô phỏng của các hệ thống STBC- OFDM khi tăng số anten phát, và so với trường hợp hệ thống không sử dụng sự phân tập nào. Kết quả thu được vẫn là sự vượt trội của những đường BER thấp hơn hẳn so với hệ thống SISO (Single Input- Single Output) 1x1.
Nhưng trên thực tế, việc chế tạo ra các thiết bị đầu cuối nhiều anten phát và nhiều anten thu lại không đơn giản vì sẽ làm cho độ phức tạp và sự cồng kềnh của thiết bị tăng lên, đặc biệt là các máy thu di động.
Hình 3.7. cho ta kết quả mô phỏng của hệ thống STBC-OFDM trong cả trường hợp tăng anten phát và anten thu. Từ Hình 3.7. ta nhận thấy trường hợp MIMO 2x2 có đường BER tương đương với trường hợp MISO 4x1. Tức là không cần tăng số anten phát lên quá nhiều mà vẫn có đạt được tỉ lệ lỗi bit tốt tương đương với việc cân đối một cách hợp lý số anten phát và anten thu. Ta dễ dàng nhận ra tỉ lệ lỗi bit của các hệ thống có nhiều anten thu là thấp hơn nhưng chỉ được sử dụng tại các trạm gốc do yêu cầu về sự đơn giản của việc chế tạo thiết bị đầu cuối.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2010-4 10-4 10-3 10-2 10-1 100 Eb/No B E R
BER cua he thong STBC
SISO2x1 2x1 2x2 2x3 2x4 3x1 4x1
3.4. Kết luận
Trong phần này chúng ta đã nghiên cứu sự kết hợp của mã STBC và kỹ thuật OFDM và thực hiện mô phỏng chúng. Kết quả cho thấy việc sử dụng kết hợp mã STBC trong điều chế OFDM có thể đem lại hiệu quả cao trong việc truyền tín hiệu qua kênh fading Rayleigh đa đường. Lợi ích khi tăng số anten phát và anten thu ta sẽ đạt được tỉ số BER tốt hơn. Bên cạnh đó việc chọn lựa số anten phát và thu hợp lý cũng đem lại một hiệu quả tương đương việc sử dụng nhiều anten phát (làm khối mã trở nên phức tạp hơn).
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu về kỹ thuật OFDM và phương pháp mã khối không gian-thời gian, với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn và sự cố gắng của bản thân, đồ án đã hoàn thành đúng tiến độ được giao.
Kết quả đồ án đã giới thiệu tương đối đầy đủ về các đặc điểm của điều chế OFDM ứng dụng phép biến đổi nhanh IFFT và FFT, cách sử dụng tiếp đầu tuần hoàn để giảm thiểu tối đa nhiễu ISI, ICI …vv.. cũng như các ứng dụng của OFDM trong thực tế; các loại mã khối STBC như mã Alamouti hay mã không gian-thời gian với số anten phát bất kỳ và sự kết hợp của chúng để tạo nên hệ thống STBC-OFDM. Thông qua phần mềm MATLAB có thể thực hiện mô phỏng hệ thống mà không cần sử dụng thiết bị thật, tiết kiệm được thời gian và công sức.
Tuy nhiên do hạn chế về nhiều mặt nên nội dung đồ án không tránh khỏi có những sai sót. Rất mong nhận được sự thông cảm và góp ý của các thầy trong bộ môn.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Trung tá, Tiến sĩ Trần Xuân Nam và các thầy cô trong bộ môn Thông Tin đã tận tình hướng dẫn, bên cạnh là sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè để em có thể hoàn thiện đồ án này.