L IăC MăT  Trong thời gian thực đề tài, người thực học hỏi nhiều điều bổ ích từ Giáo Viên hướng dẫn ốà anh chị lớp Nhân đây, người thực ồin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Phạm Hồng Liên cương ốị người hướng dẫn đề tài, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ ốà tạo điều kiện thuận lợi cho học ốiên hoàn thành t t đề tài Người thực ồin chân thành cảm ơn thầy, cô khoa Điện - Điện Tử, bạn bè đóng góp ý kiến kinh ngiệm qúy báu trình thực đề tài TP.H CHÍ MINH, Ngày 27 tháng 10 năm 2012 Người thực Nguyễn Minh Quyền GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang iii TÓM T T LU NăVĔN M t v năđ th ng g p h th ngăthôngătinădiăđ ng ngày tr i tr nhi uăđaăđ ng, bên c nhăđóăvi c s d ng ngu nătƠiănguyênăbĕngăthôngă m t cách hi u qu v năđ đ tăraăđ i v i b t kỳ nhà cung c p d ch v vi n thông Nh ng k thu tă tr că đơyă nh ă lƠă FDM,ă TDMă đ u có m t h n ch khơng khai thác có hi u qu bĕngăthơng,ăvìăv y k thu tăOFDMăraăđ iăđƣăgi i quy tăđ c tốn khai thác hi u qu bĕngăthơngăcũngănh ăbƠiătốnăkhángănhi uăđemăl i ch tăl ng d ch v ngƠyăcƠngăcaoăchoăng i s d ng.ăPh ngăphápăOFDMăchuy năđ i m t lu ng bit n i ti p t că đ cao thành nhi u chu i bit song song có t că đ th pă h n.ă Doă đó,ă ph ngăphápăOFDMăcóăth coiănh ăcóătácăd ng bi năđ i kênh truy n fading ch n l c t n s thành nhi u kênh truy n fading ph ng Tuy nhiên, OFDM s d ng b bi năđ i Fourier truy n th ng l i có nh ng khuy tăđi m sau:  Hi u su tăđ ng truy n gi m s d ng chu i b o v  Do yêu c u v u ki n tr c giao c a sóng mang ph mà h th ng OFDM r t nh y v i offset t n s , Doppler nhi u pha Vì v y, ph i tìm cách c i ti n b IFFT/FFT truy n th ngăđ nâng cao ch tă l ng c a h th ng OFDM Bi nă đ i Wavelet có nh ngă mă t ngă đ ng nh ngă uăđi măh năsoăv iăph ngăphápăbi năđ i Fourier truy n th ng,ăđƣ cho m t h th ng m i WOFDM ti t ki măbĕngăthơng,ăkhángănhi uăcaoănh ngăv n ph iăđịiă h i đ ng b cao wavelet s h a h n m t tri n v ng gi i quy t t t v năđ Ph n lu nă vĕnă s điă vƠoă tìmă hi uă cũngă nh ă thayă th Wavelet cho b bi nă đ i IFFT/FFT c a h th ng OFDM, k t h pă că l ng kênh truy nă đ gi i quy t t t h năv năđ kháng nhi u Fading hi u ng Doppler Ngồi lu năvĕnăcũngătrìnhăbƠyăh th ng Wavelet-OFDM có s d ng k thu t c a s tr t (Sliding Window SW) K thu tăSWăđ c s d ng nh mătĕngătínhătr c giao c a tín hi u, th gi mă đ c nhă h ng c a t n s Doppleră đ i v i d li u bênăthu.ăĐi uănƠyăđ c th c hi n b ng cách gi m sai s làm tròn th iăgianăt ngă quan dài c a d li uă đ c thu K t qu mô ph ngă đ c th c hi nă đ i v i kênh truy n AWGN, fading ph ng fading ch n l c t n s Lu nă vĕnă trìnhă bƠyă mơă hìnhă h th ng WiMAXă OFDMă trênă c ă s tiêu chuẩn IEEE® 802.16-2004 T khóa: OFDM, Wavelet r i r c, Wavelet gói, c a s tr t (SW), FFT, hi u ng Doppler GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang iv MASTER ESSAY SUMMARRY Nowaday, normal problems in information system are signal delay and multipath noises, otherwise we also have to use bandwidth resource effectively The previous techniques such as FDM, TDM have a limitation in bandwidth resource usage, so when OFDM technique appeared, it solved bandwidth resourse problems and also fading noises OFDM technique convert a high speed serial bits stream to many parallel strings with lower speed So, OFDM technique can convert fading channel to many flat fading channel However, OFDM use Fourier traditional transformation have some cons:  The tranmission performance is decrease beacause of Cyclic Prefix (CP)  OFDM system is very sensitivity with offset frequency, Doppler shift and phase noises because of orthogonal condition We have to find down the way to improve IFFT / FFT traditional transform to increase the quality of the OFDM system Wavelet transform has some same relations and advantages with Fourier traditional transform in a WOFDM system WOFDM system can save the bandwidth, solve noise problem better The essay will research and also replace Wavelet transform for IFFT/FFT transform in a OFDM system, combining channel estimation to solve fading noise and Doppler effect In addition, this thesis presents a new Wavelet-OFDM system using a Sliding Window (SW) technique The SW is used to increase signal orthogonality and thus reduces the Doppler frequency effect in the received data This is done by reducing the round-off rror and long correlation time of the received data Simulation results show that the proposed system under frequency-flată fading, frequency-selective fading and the Additive White Gaussian noise (AWGN) channel This thesis represents an end-to-end baseband model of the physical layer of a wireless metropolitan area network (WMAN), according to the IEEE® 802.16-2004 standard Keywords: OFDM, Discrete Wavelet, Wavelet Packet, Sliding Window (SW), FFT, Doppler effect GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang v M CL C LÝ L CH KHOA H C i L IăCAMăĐOAN ii L IăC MăT .iii TÓM T T LU NăVĔN iv M C L C vi DANH SÁCH CÁC CH VI T T T x DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC B NG xiii Ch ngă1 T NG QUAN 1.1 T NG QUAN CHUNG V LƾNHăV C NGHIÊN C U 1.2 M C TIÊU, KHÁCH TH VĨăĐ IăT NG NGHIÊN C U 1.2.1 M c tiêu 1.2.2.ăĐ iăt ng nghiên c u 1.3 NHI M V C AăĐ TÀI VÀ PH M VI NGHIÊN C U 1.3.1 Nhi m v 1.3.2 Ph m vi nghiên c u 1.4.ăPH NGăPHỄPăNGHIểNăC U 1.5 N IăDUNGăĐ TÀI 1.6.ăụăNGHƾAăTH C TI N C AăĐ TÀI Ch ngă2 MƠ HÌNH KÊNH TRUY N VÔ TUY N 2.1 MƠ HÌNH SUY GI M DI N R NG 2.1.1 Suy hao theo kho ng cách truy n 2.1.2 nhăh ng c a ph n x 2.1.3 Suy hao v t c n 2.2 MƠ HÌNH FADING DI N H P VÀ HI U NGăĐAăĐ NG 2.2.1 Hi u ngăđaăđ ng 2.2.2 Hi u ng Doppler 2.2.3 Các thông s c a kênh truy năđaăđ ng 10 2.2.3.1 Thông s tán x th i gian (Time Dispersion) 10 2.2.3.2.ăBĕngăthông k t h p (Coherence Bandwidth) 10 2.2.3.3 Tr i Doppler th i gian k t h p 11 2.2.4 Phân lo i kênh truy n fading di n h p 12 2.2.4.1 Fading ph ng 12 2.2.4.2 Fading ch n l c t n s 13 2.2.4.3 Kênh truy n fading bi năđ i nhanh 14 2.2.4.4 Kênh truy n fading bi năđ i ch m 14 2.2.4.5 Phân b Rayleigh phân b Ricean 14 2.2.4.5.1 Phân b Rayleigh Fading 14 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang vi 2.2.4.5.2 Phân b Ricean Fading 15 Ch ngă3 16 H TH NG FOURIER OFDM 16 3.1.ăNGUYểNăLụăC ăB N C A OFDM 16 3.2.ăS ăĐ KH I H TH NG OFDM 19 3.2.1 Ánh x u ch 20 3.2.2 B chuy năđ i n i ti p ậ song song 22 3.2.3 Chuy năđ i mi n t n s sang mi n th i gian 23 3.2.4 Chèn kho ng b o v 24 3.2.5 ĐiêuăchêăRF 25 3.2.6 MáyăthuăOFDM 25 3.3 UăĐI M ậ NH CăĐI M C A H TH NG OFDM 29 3.3.1 uăđi m c a h th ng OFDM 29 3.3.2 Nh căđi m c a h th ng OFDM: 29 Ch ngă4 30 H TH NG WAVELET OFDM 30 4.1.ăC ăS LÝ THUY T THU T TOÁN WAVELET 30 4.1.1 Từ bi năđ iăFourierăđ n bi năđ i Wavelets 30 4.1.2 Bi năđ i Wavelet liên t c 31 4.1.3.ăNĕmăb căđ th c hi n bi năđ i Wavelet liên t c 34 4.1.4 Bi năđ i Wavelet r i r c 35 4.1.5 Hàm t l (scaling function) 36 4.1.6 Phân tích Wavelet gói 37 4.1.6.1ăPhơnătíchăđaăphơnăgi i 37 4.1.6.2 C u trúc Wavelet gói 38 4.1.7 Gi i thi u m t s h Wavelet 41 4.1.7.1 Bi năđ i Wavelet Haar 41 4.1.7.2 Bi năđ i Wavelet Daubechies 42 4.2 H TH NG WAVELET OFDM (W-OFDM) 44 4.2.1 H th ng OFDM s d ng phép bi năđ i Wavelet 44 4.2.2 Các h th ng OFDM s d ng bi năđ i Wavelet 46 4.2.2.1 H th ng Wavelet OFDM c n 46 4.2.2.2 H th ng Wavelet OFDM gói 48 4.2.3 PAPR h th ng Wavelet OFDM 51 4.2.4.ăĐ c tính c a h th ng Wavelet OFDM 53 4.2.4.1 Nhi u ISI ICI 53 4.2.4.2 D ch t n s sóng mang h th ng Wavelet OFDM 53 4.2.4.3 D ch Pha h th ng Wavelet OFDM 54 4.2.5.ăCácă uăkhuy tăđi m c a h th ng Wavelet OFDM 55 4.2.5.1.ă uăđi m 55 4.2.5.2 Khuy tăđi m 55 Ch ngă5 56 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang vii CÁC CH TIÊU K THU T C N C I THI N TRONG H TH NG OFDM 56 5.1 TI N T L P (CP) 56 5.2.ăĐ NG B TRONG H TH NG OFDM 56 5.2.1.ăăĐ ng b th i gian (Timing synchronization) 56 5.2.2.ăĐ ng b t n s (Frequency synchronization) 57 5.2.2.1.ăĐ l ch t n s sóng mang 57 5.2.2.2.ăĐ l ch t n s FFT-OFDM 58 5.2.3 S a l i 60 5.3 T S CÔNG SU TăĐ NH TRÊN CÔNG SU T TRUNG BÌNH (PAPR) 60 5.4 Thu t toán c a s tr t (Sliding Window: SW) 61 5.4.1 Thu t toán c a s tr t thu n (t i bên phát) 61 5.4.2 Thu t toán c a s tr tăng c (t i bên thu) 62 Ch ngă6 63 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MÔ PH NG 63 6.1 MƠ HÌNH WiMAX OFDM (IEEE 802.16-2004) 63 6.1.1 Gi i h n c aăch ngătrìnhămơăph ng 63 6.1.2.ăS ăđ kh i c a h th ng WiMAX 63 6.1.2.1.ăS ăđ kh i bên phát 64 6.1.2.2.ăS ăđ kh i bên thu 64 6.1.3 Thi t k kh i 65 6.1.3.1 Kh i t o d li u ng u nhiên 65 6.1.3.2 Kh iăđi u ch mã hóa thích nghi (AMC) 65 6.1.3.2.1 Kh i mã hóa Reed solomon 66 6.1.3.2.2 Kh i mã hóa tích ch p 68 6.1.3.2.3 Kh i phân chia 69 6.1.3.2.4 Kh i xóa tr n 69 6.1.3.2.5 Kh iăđi u ch gi iăđi u ch 70 6.1.3.3 Kh i t o gói d li u 70 6.1.3.4 Kh iăđi u ch gi iăđi u ch OFDM 71 6.1.3.4.1 Kh iăđi u ch 71 6.1.3.4.2 Kh i gi iăđi u ch 72 6.1.3.5 Kênh truy n 72 6.1.3.6 Gi năđ hi n th cácăđi m chòm 73 6.1.3.7 Kh i gi iăđi u ch AMC 73 6.1.3.8 Kh i Rate ID 74 6.2 K T QU MÔ PH NG 75 6.2.1 Mô ph ng BER c a h th ng Fourier-OFDM Wavelet-OFDM không s d ng b u ch mã hóa thích nghi (AMC) 75 6.2.2 Mô ph ng BER c a h th ng Fourier-OFDM Wavelet-OFDM v i kh i AMC 76 6.2.3 H th ng F-OFDM s d ng thu t toán c a s tr t 77 6.2.4 H th ng W-OFDM s d ng thu t toán c a s tr t 80 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang viii Ch ngă7 82 K T LU NăVĨăH NG PHÁT TRI N 82 7.1 K T LU N 82 7.1.1 Nh ng m c tiêuăđ tăđ c 82 7.2.2 H n ch c aăđ tài 82 7.2 H NG PHÁT TRI N C AăĐ TÀI 82 TÀI LI U THAM KH O 83 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang ix DANH SÁCH CÁC CH ADSL AWGN BPSK BER CCDF CDMA CIR CP DFT DVB-T DWT FDM FFT FSK HiperLAN/2 ICI IDWT IFFT ISI GI OFDM PAPR PSK QAM QMF QPSK SER SNR SW TDD TDM WPM WPT VI T T T Asnchronous Digital Subscriber Line Additive White Gaussian Noise Binary Phase Shift Keying Bit Error Rate Complementary Cumulative Distribution Function Code Division Multiple Aceess Channel Impulse Response Cycle Prefix Discrete Fourier Transform Digital Video Broadcasting for Terrestrial Tránmission Mode Discrete Wavelet Transform Frequency Division Multiplexer Fast Fourrier Transform Frequency Shift Keying High Performance Local Area Network type Inter Channel Interference Inverse Discrete Wavelet Transform Inverse Fast Fourrier Transform Inter Symbol interference Guard Interval Orthorgonal Frequency Division Multiplexing Peak average Power Ratio Phase Shift Keying Quadrature Amplitude Modulation Quadrature Mirror Filter Quadrature Phase Shift Keying Symbol Error Rate Signal Noise Rate Sliding Window Time Division Duplex Time Division Multiplexer Wavelet packet Modulation Wavelet packet Transform GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang x DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Đường tín hiệu từ bên phát tới bên thu Hình 2 Mơ hình phản ồạ tia Hình ̀ Mơ hình suy hao ốật cản Hình ́ Hiệu ứng đa đường Hình Hiệu ứng Doppler Hình Tương quan PoỒer Delay Profile, trải trễ ốà băng thông kết hợp 11 Hình Đáp ứng kênh truyền fading phẳng 13 Hình Đáp ứng kênh truyền chọn lọc tần s 14 Hình ̀ So sánh kỹ thuật sóng mang khơng ch ng ồung (a) ốà kỹ thuật sóng mang ch ng ồung (b) 17 Hình Phở cac song mang ̣ thông OFDM 18 Hình 3 Sơ khơi của ̣ thông OFDM 19 Hình ̀ ́ Bộ điều chế ốà giải điều chế 20 Hình ̀ Quan hệ t c độ ký tự ốà bit phụ thuộc ốào s bit ký tự 20 Hình Chịm 4-PSK 16-PSK 21 Hình Chịm QAM 16 64 22 Hình ̀ Bộ chuyển đổi n i tiếp – song song ốà ngược lại 22 Hình ̀ Bộ IFFT ốà FFT 23 Hình 10 Chèn khoảng dự trữ ốào ký hiệu OFDM 24 Hình ̀ 11 Mô tả ứng dụng chuỗi bảo ốệ ch ng nhiễu ISI 25 Hình 12 Mô hinh đơn giản của ̣ thông truyên thơng OFDM 27 Hình 13 Biểu diễn thơi gian – tân sô của ky hiê ̣u ốa khung OFDM 27 Hình ́ Biến đổi Waốelet 31 Hình ́ So sánh phép biến đổi tín hiệu 31 Hình ́ ̀ Phép tịnh tiến biến đổi Waốelets 33 Hình ́ ́ Hệ s tỉ lệ : (a) a < , (b) a = , (c) a > 33 Hình ́ Minh hoạ lưới nhị t dyadic ốới giá trị m ốà n 35 Hình ́ Phân tích đa phân giải áp dụng cho biểu diễn tín hiệu 37 Hình ́ Quan hệ khơng gian Vm ốà Wm 38 Hình Phân tích Wavelet gói 39 Hình ́ Cây cấu trúc Waốelet gói 39 Hình 10 Hàm   t  biến đổi Haar 42 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang xi Hình 11 Hàm   t  họ biến đổi Daubechies n ốới n=2, ̀, 7, 42 Hình ́ 12 Sơ đ kh i hệ th ng thu phát OFDM dựa phép biến đổi Waốelet 44 Hình ́ 1̀ Độ cao búp sóng phụ lọc Fourier ốà lọc Waốelet 46 Hình ́ 1́ Quá trình tách (DWT) ốà tái tạo (IDWT) hệ th ng WOFDM 47 Hình ́ 15 Biểu diễn kí tự OFDM ốà WOFDM trục thời gian-tần s 48 Hình ́ 16 Băng lọc tổng hợp SFB ốà băng lọc phân tích AFB 48 Hình ́ 17 (a) cấu trúc lọc tổng hợp bên phát ; (b) Sơ đ tương đương phép biến đổi IDWT 49 Hình ́ 18 Sự trực giao sóng mang phụ Ồaốelet miền tần s 51 Hình ́ 19 Phổ sóng mang phụ hệ th ng Fourier OFDM 51 Hình Nhiễu liên sóng mang ICI tăng lên đ ng ốề mặt tần s 59 Hình Sự ồuất đỉnh cao sóng mang 60 Hình Sơ đ kh i hệ th ng WiMAX 63 Hình Sơ đ kh i bên phát 64 Hình Sơ đ kh i bên phía thu 65 Hình ́ Kh i tạo liệu ngẫu nhiên 65 Hình Kh i điều chế ốà sửa lỗi 65 Hình 6 Kh i điều chế ốà sửa lỗi 6́-QAM 3/4 66 Hình Kh i mã hóa RS 66 Hình Kh i mã hóa tích chập 68 Hình Mã hóa tích chập ốới t c độ 1/2 69 Hình 10 Kh i ồáo trộn 70 Hình 11 Kh i tạo gói liệu 71 Hình 12 Kh i điều chế OFDM 72 Hình 1̀ Kh i giải điều chế OFDM 72 Hình 1́ Kh i hiển thị chòm 73 Hình 15 Sơ đ kh i giải điều chế AMC 73 Hình 16 Kh i giải mã FEC sử dụng 6́-QAM 74 Hình 17 Kh i chọn kỹ thuật điều chế 74 Hình 18 Mơ hình WiMAX RateID=́ 75 Hình 19 BER mơ hình F-OFDM vs W-OFDM RateID=́ 75 Hình 20.BER F-OFDM vs W-OFDM kênh truyền fading lựa chọn tần s ốới Doppler = 50Hz Error! Bookmark not defined Hình 21 Mơ hình F-OFDM ốới kh i FFT ốà kh i SW 77 Hình 22 Định dạng tín hiệu OFDM bên phát F-OFDM 78 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang xii CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG Interleaver Interleaver6 l Hình 10 Khối xáo trộn Kh i xáo tr n s cho bi t s bităđ c mã hóa kênh truy năvƠătránhăđ c l i t i máy thu Xáo tr n d li uă đ c s d ngă đ phân tán l iă burst,ă nh ă v y s làm gi m b t s t p trung l iă vƠă tĕngă hi u qu c a thu t toán FEC b ng cách làm cho cácă kênhă đ c truy n th iă giană dƠiă h n.ă Vi c xáo tr n đ c th c hi n b ng cách s d ng m t b đ m m ng hai chi u, d li u nh p vào hàng, đóăxácăđ nh s l ngăch̀năvƠoăvƠăsauăđóănóăđ căđ c từ c t K t qu l i burst m tăkênhăsauăkhiăđ c chèn thêm d li u vào làm cho l i d phát hi n d s aăh n T t c bit d li uăđ c mã hoá s đ c chèn b i m t kh i xáo tr n v i kích th c kh iă t ngă ng s bită đ c mã hoá m i kênh c a m i symbol OFDM Vì d ngă u ch khác BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, nên s bit mã hoá kênh (Ncbps)ăt ngă ng s 192, 384, 768, 1152 s bit mã hóa sóng mang (Ncpc)ăcũngăs l năl tăt ngă ng 1, 2, 4, T t c d ngămƣăhóaăđ u s d ng v i s l ng kênh 16 6.1.3.2.5 Kh iăđi u ch gi iăđi u ch Trongă u ch gi iă u ch s d ng d ng BPSK, QPSK, 16QAM, 64-QAM Tùy theo k thu tăđi u ch mà s d ng kh i gi iăđi u ch t ngă ng ng v i kh i khác s cóăs ăđ chịmăsaoăcũngănh ăcácă góc pha khác 6.1.3.3 Kh i t o gói d li u GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 70 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MÔ PH NG Pilot Generator Add Pilots -1 -1 In R Select Rows S/P -C- Out -1 -1 Subchannel Selector Input Packing Hình 11 Khối tạo gói liệu Trong chuẩn IEEE 802.16d, m i symbol OFDM g m có 192 d li u, sóng mang d nă đ ng m t sóng mang DC Các sóng mang d nă đ ng s đ c chèn vào m i c m d li u theo th t đ t o thành symbol OFDM sóng mang d nă đ ng s đ că u ch d a vào v trí sóng mang c a chúng bên symbol OFDM.ăCácăsóngămangăđ c t o từ kh i Pilot Generator Sau chèn sóng mang d năđ ng d li u k t h p v i t o thành m t lu ng d li uăcóăkíchăth c [201x2] 6.1.3.4 Kh iăđi u ch gi iăđi u ch OFDM 6.1.3.4.1 Kh iăđi u ch GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 71 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MÔ PH NG Select Columns -C- Select Data FFT Tx Spectrum prm80216d.pShort U In Y Reorder [0, ,Fs] IFFT -K- U Y IFFT P/S Add CP Out Insert Preamble -C1 Add Guard Bands Hình 12 Khối điều chế OFDM Trong kh iă u ch OFDMă cácă bită zeroă đ c thêm vào t iă m b tă đ u m k t thúc c a symbol OFDM.ăĐ t o d li uăcóăkíchăth că256ăđi m Trong ch ngătrìnhămơăph ngănƠyăđi m b tăđ uăđ căthêmăvƠoă28ăbităzeroăvƠăđi m cu i thêmăvƠoă27ăbităzero.ăCácăbităzeroănƠyăđ c s d ngăđ làm kho ng b o v đ tránh giao thoa gi aă cácă kênh.ă Sauă đóă d li u s đ c s p x p l iă vƠă đ aă đ n kh i IFFTăđ bi năđ i d li u từ mi n t n s sang mi n th iăgian.ăĐ tránh nhi u ISI ICIăthìătr c phát, d li uăđ c chèn thêm ti n t l p CP 6.1.3.4.2 Kh i gi iăđi u ch Received signal Reshape U Y FFT -K- To Frame U Y Out S/P Remove CP FFT Remove guards & reorder Hình 13 Khối giải điều chế OFDM Trong kh i gi iăđi u ch tín hi uăđ c th c hi c l i so v i kh hi u nh năđ căđ aăquaăkh i chuy năđ i n i ti p sang song song, kh CP, kh i bi năđ i FFT, kh i t o frame kh i lo i b bĕngăb o v chu i d li u Tín hi u ngõ c a kh i s đ căđ aăđ n kh l i iăđi u ch Tín i lo i b chu i s p x p l i i bùăphaăvƠăđ 6.1.3.5 Kênh truy n H th ng mơ ph ng có s d ng kh i AWGN, fading ph ng fading l a ch n t n s đ mô ph ng nhi u kênh truy n g nă đúngă v i h th ng th c t Trong th c t có r t nhi u lo i nhi u nhă h ngă đ n vi c thu phát tín hi u, nhi u s làm GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 72 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG cho tín hi u thơng tin b méo d ngăcũngănh ălƠmăchoăphíaăbênăthuăkhóăcóăth thu l i đ c tín hi u gi ngăhoƠnătoƠnănh ăbênăphát.ăTrongăch ngătrìnhămơăph ng có s d ng kh i t o nhi u v i t s SNR, tr i tr ,ăđ suy hao, Doppler có th thayăđ i đ nh năđ c s bit khác v i t s BER khác 6.1.3.6 Gi năđ hi n th ćcăđi m chịm Hình 14 Khối hiển thị chịm Kh i có ch cănĕngă hi n th chịm c a tín hi uăđi u ch Kh i gi năđ hi n th hi n th cácăđi m chịm cho bi tăđ cătínhăđi u ch Kh i hi n th có m t ngõ vào Tín hi u ngõ vào ph i tín hi u ph c s đ c bi u di nătrênăs ă đ chịm tín hi u pha 6.1.3.7 Kh i gi iăđi u ch AMC De_AMC [rateID] Hình 15 Sơ đồ khối giải điều chế AMC Tín hi uăđ aăđ n kh i gi iăđi u ch đ l y l iăcácăthôngătinăbanăđ u Kh i có ch cănĕngăng c l i v i kh iăđi u ch Trong kh i tín hi u s đ c gi i u ch theo k thu t c aăbênăphát,ănh ălƠăgi i u ch BPSK ½, gi iăđi u ch QPSK ẵ, gi ii u ch QPSK ắ, gi iăđi u ch 16QAM ½, gi iăđi u ch 16QAM ¾, gi iăđi u ch 64 QAM 2/3 gi iăđi u ch 64 QAM ¾ Tín hi u t i ngõ vào s đ c k t h p v iăxungăc ăs đ đ aăđ n k thu t gi iăđi u ch t ngă ng Vi c ch n kh iănƠoăđ th c hi n gi iăđi u ch ph thu c vào thông s Rate ID GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 73 CH In6 NGă6 MÔ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG 64-QAM Demodulator Deinterleaver Deinterleaver6 64-QAM Demodulator6 64-QAM Modulator Viterbi Decoder Punctured Reed-Solomon Decoder Viterbi Decoder6 RS Decoder6 Out6 symerr 64-QAM Modulator6 Hình 16 Khối giải mã FEC sử dụng 64-QAM Trong kh i gi iăđi u ch có s d ng k thu t gi i mã Viterbi, kh iănƠyăđ c s d ngă đ gi i mƣă ng c l i v i kh i mã hóa xo n bên phía phát Kh i gi i mã RS cũngăđ c s d ngăđ gi i mã tín hi u, nh m tách tín hi u kh iăcácăđaăth c sinh Ngoài b gi iăđi u ch có s d ng thêm kh iăđi u ch , kh iăđi u ch có m căđíchăđi u ch l i tín hi u r iăđ aăquaăcácăkh i t o t o SNR tính t căđ bit 6.1.3.8 Kh i Rate ID Hình 17 Khối chọn kỹ thuật điều chế Kh i cho bi t tín hi uăđi u ch gi iăđi u ch s th c hi n theo k thu t Các giá tr c a tham s RateăIDădoăquáătrìnhă căl ng tín hi u nh năđ c bên phía thu mà s l a ch n cho phù h p N u t s SNR l n s s d ng k thu t u ch có t că đ bităcƠngă caoă vƠă ng c l i.ă Đi u phù h p v iă đ c tính linh ho t c a h th ng WiMAX Các k thu tăđi u ch đ c s d ng theo b ng sau: Bảng Tham số Rate ID kỹ thuật điều chế Rate ID K thu tăđi u ch gi iăđi u ch BPSK 1/2 QPSK 1/2 QPSK 3/4 16 QAM 1/2 16 QAM 3/4 64 QAM 2/3 64 QAM 3/4 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 74 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG 6.2 K T QU MƠ PH NG 6.2.1 Mơ ph ng BER c a h th ng Fourier-OFDM Wavelet-OFDM không s d ng b u ch mã hóa thích nghi (AMC) Hình 18 Mơ hình WiMAX RateID=4 Hình 19 BER mơ hình F-OFDM vs W-OFDM RateID=4 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 75 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG 6.2.2 Mô ph ng BER c a h th ng Fourier-OFDM Wavelet-OFDM v i kh i AMC Hình 6.20 BER F-OFDM vs W-OFDM với kênh truyền AWGN Hình 6.21 BER F-OFDM vs W-OFDM với kênh truyền có Doppler = 20Hz GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 76 CH NGă6 MÔ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG Hình 6.22 BER F-OFDM vs W-OFDM với kênh truyền có Doppler = 50Hz  NH N XÉT BER c a h th ng OFDM v i b u ch s d ng Wavelet có d ng t tăh năkhiă so v i b u ch s d ng Fourier v i kênh truy n d n d li u D ng sóng BER có d ngănh ătrênălƠădoătaăs d ng kh i AMC, nghƿaălƠăkh iăđi u ch mã hóa thích nghi Mơ hình d aăvƠoăđi u ki n kênh truy n s căl ngăđ c SNR t i th i mă đó,ă nênă c ă s đóă s đ aă raă 1ă tiênă đoánăv u ki n kênh truy n t i l n phát ti p theo Ví d n u t i kênh truy n x uă RateIDă =ă 0,ă nh ngă n uă că l ngă đ c SNR kênh truy n t iăh năthì RateIDă=ă6,ădoăđóăd năđ năkƿăthu tăđi u ch mã hóa s thayăđ i, t căđ bit kh nĕngăs a l iăcũngă thayăđ i T t c nh ngăđi u làm BERăcũngăthayăđ i tùy thu căvƠoămôiătr ng truy n 6.2.3 H th ng F-OFDM s d ng thu t toán c a s tr t Hình 23 Mơ hình F-OFDM với khối FFT khối SW GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 77 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG T i kh i phát tín hi u OFDM, ta s d ng thêm kh i FFT kh i SW Kh i FFT đ c s d ng nh mătĕngătínhătr c giao c a tín hi uăphát,ătrongăkhiăđóăkh i SW s d ng thu t tốn c a s tr t nh m gi m hi u ng Doppler cho tín hi u thu truy năquaămơiătr ngăđaăđ ng có xu t hi n d ch t n s Doppler Amplitude 0.1 OFDM-FFT:1 OFDM-FFT:2 0.05 -0.05 -0.1 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 Time (secs) 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 OFDM-SW:1 OFDM-SW:2 Amplitude 0.5 -0.5 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 Time (secs) 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 0.4 Amplitude OFDM-IFFT:1 OFDM-IFFT:2 0.2 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 Time (secs) 0.0583 0.0583 0.0583 0.0583 Hình 24 Định dạng tín hiệu OFDM bên phát F-OFDM  NH N XÉT Hình 6.24 cho bi t d ng sóng tín hi u c a kh i FFT, kh i SW symbol OFDM đ c truy n t i ngõ c a kh i IFFT Từ d ng sóng c a tín hi u, ta có th th y d ng sóng từ kh iăFFTăvƠăSWăthìădaoăđ ngăh năd ng sóng từ kh iăIFFTăđ c truy năđi.ă Tín hi uăphátăítădaoăđ ngăh nălƠădoăs d ng kh i SW, kh iăSWălƠmăchoăbiênăđ dao đ ng từ kh iăIFFTăđ c gi m xu ng Ngõ từ kh i IFFT ph ng h n so v i mô hình OFDM truy n th ng,ă u làm cho nhă h ng c aă Doppleră đ c gi m xu ng B i t n s Doppler s gây vi c d li u b d ch sang trái ho c sang ph i, v iăbiênăđ c a bít lân c n x p x b ng nhau, vi c nh n d ng cân b ng t i b thu s đ năgi năh năr t nhi u GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 78 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG Hình 6.25 BER Kênh truyền fading lựa chọn tần số với Doppler = 20Hz Hình 6.26 BER Kênh truyền fading lựa chọn tần số với Doppler = 50Hz  NH N XÉT Hình 6.26 cho bi t BER h th ng Fourier-OFDM có s d ng thu t tốn c a s tr t khơng s d ng c a s tr t Ta th y BER c a h th ng s d ng c a s tr t t t h năh th ng OFDM truy n th ng.ăĐi u phù h p v i k t qu nh năxétăđ c từ Hình 6.24 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 79 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MÔ PH NG 6.2.4 H th ng W-OFDM s d ng thu t toán c a s tr t Re(u) OFDM-FFT Re(u) OFDM-SW Re(u) Time OFDW-DWT Time Scope Select Columns -C- FFT Select Data Tx Spectrum prm80216d.pShort U In Y FFT Sliding Window W-OFDM Modulator Out P/S Reorder [0, ,Fs] Insert Preamble -C1 Add Guard Bands Hình 27 Mơ hình W-OFDM với khối FFT khối SW 0.2 OFDM-FFT:1 OFDM-FFT:2 Amplitude 0.1 -0.1 -0.2 0.0667 0.0667 0.0667 Time (secs) 0.0667 0.0667 0.0667 OFDM-SW:1 OFDM-SW:2 Amplitude 0.5 -0.5 0.0667 0.0667 0.0667 Time (secs) 0.0667 0.0667 0.0667 OFDW-DWT:1 OFDW-DWT:2 Amplitude 0.5 -0.5 -1 0.0667 0.0667 0.0667 Time (secs) 0.0667 0.0667 0.0667 Hình 20 Định dạng tín hiệu OFDM bên phát W-OFDM  NH N XÉT Hình 6.25 cho bi t d ng sóng tín hi u c a kh i FFT, kh i SW symbol OFDM đ c truy n t i ngõ c a kh i DWT.Ta th y d ng sóng t i kh iăDWTăđ i x ng v GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 80 CH NGă6 MƠ HÌNH WIMAX VÀ K T QU MƠ PH NG hai phía c a tr c Và m căbiênăđ c a bit lân c năcũngăx p x b ngănhau.ăĐi u nƠyăcũngălƠmăgi măđángăk d ch Doppler tín hi u b d ch sang trái ho c ph i Hình 6.28 BER Kênh truyền fading lựa chọn tần số với Doppler = 20Hz Hình 6.29 BER Kênh truyền fading lựa chọn tần số với Doppler = 50 Hz Hình 6.30 BER Kênh truyền fading lựa chọn tần số với Doppler = 40Hz GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 81 CH Ch NGă7.ăK T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N ngă7 K T LU NăVÀăH NG PHÁT TRI N 7.1 K T LU N 7.1.1 Nh ng m cătiêuăđ tăđ c - Lu năvĕnăđƣăxơyăd ngăđ cămơăhìnhăh ăth ngăF-OFDMăvaăW-OFDM, c th mơ hình WiMAX IEEE 802.16 - Ch ngă t ă uăđiể măcủaăhê ̣ăthôngăW -OFDM soă v iă F-OFDM d aă trênă gi nă đ ă BER - Ễpă d ngă thƠnhă cơngă thu tă tốnă c aă s ă tr tă choă c ă h ă th ngă F-OFDMăvaăW OFDM,ă nh mă gi mă hi uă ngă Doppler.ă Đ căch ngă minhă thôngă quaă đ nhă d ngă c aătínăhi uăvƠăBERăc aătoƠnăh ăth ng 7.2.2 H n ch c aăđ tài - Ch aămôăph ng đ c t t c ch tiêu k thu t h th ng OFDM - K t qu đ tăđ căch aăth c s thuy t ph căkhiăđánhăgiáăb ng ch tiêu BER - Ch s d ng MISO mơ hình Wimax, d ngăđ năgi n nh t MIMO 7.2 H NG PHÁT TRI N C AăĐ TÀI - VìăWaveletăPacket (WPT) cóănhi uă uăđi măh năWaveletăr iăr c (DWT) nên ta cóăth ă ngăd ngăthu tătốnăWPTănh mănơngăcaoăcácăch ătiêuăk ăthu tăquanătr ngă trongăh ăth ngăOFDM - Th căthiăhóaăh ăth ngăOFDMăb ngăFPGAăv iăs ăh ătr ăc aăcôngăc ăSimulink GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 82 TÀI LI U THAM KH O [1] K M Wong, W Jiangfeng, N D Timothy, Q Jin, and P.-C Ching, “Performance of Waốelet Packet-Division Multiplexing in Impulsive and Gaussian Noise,” IEEE Trans Commun., vol 48, no 7, pp 1083ậ1086, 2000 [2] S M Salih, “Noốel Sliding WindoỒ Technique of OFDM Modem for the Physical Layer of IEEE 802.11a Standard,” J Teleco mmunications , vol 3, no 1, pp 67ậ71, 2010 [3] S M Salih, “Modified OFDM Model Based on Sub-Sliding Window Technique” Computer and Information Science, Vol 4, No 1; January 2011 [4]ă Mrs.Veenanm.Bă Andă Dr.ă M.N.Shanmukhaă Swamy,ă ắPerformance analysis of DWT based OFDM over FFT based OFDM and implementing on FPGA”,ă International Journal of VLSI design & Communication Systems (VLSICS) Vol.2, No.3, September 2011 [5] Farzad Manavi and R Yousef Shayan, “Implementation of OFDM modem for the Physical Layer of IEEE 802.11a Standard Based on Xilinx Virtex-I1 FPGA” Q2W JIBE, pp 1768-1772 (2004) [6]ă K.ă ă Abdullahă ă andă ă Z.ă ă M.ă ă Hussain,ă ă ắStudies on DWT-OFDM and FFTOFDM Systems” IEEE International Conference on Communication, Computer and Power, February 15-18, 2009 [7] W Saad, N El-Fishawy, S EL-Rabaie,ă ă andă ă M.ă ă Shokair,ă ắAn Efficient Technique for OFDM System Using Discrete Wavelet Transform”,ă SpringerVerlag Berlin Heidelberg, pp 533ậ541, 2010 [8] F.ă Wang,ă A.ă Ghosh,ă ắMobile WiMAX Systems: Performance and Eốolution”, IEEE Communications Magazine, vol 46, no.10, October 2008, pp.41-49 [9] U Khan, S Baig and M J Mughal, "Performance Comparison of Wavelet Packet Modulation and OFDM for Multipath Wireless Channel", International Conference Computer, Control and Communication, Karachi, 2009, pp 174 [10]ă M.ă Oltean,ă ắWavelet OFDM performance in flat fading channels”,ă Scientifică Bulletin of University Politehnica Timisoara, ETC Series, Vol 52(66), 2007, pp 167-172 GVHD:ăPGS.TS.ăPh măH ngăLiên Trang 83 ... wavelet r i r c, wavelet gói ng d ng Wavelet thay th Fourier h th ng OFDM - Th c thi hóa h th ng Wavelet OFDM Ch ngă5: Các ch tiêu k thu t c n c i thi n h th ng OFDM Đ a? ?các? ?ch tiêu quan tr ng... sánh ch tiêu k thu t c n quan tâm gi a F -OFDM W -OFDM 1.2.2.ăĐ iăt ng nghiên c u - Lý thuy t h th ng OFDM - Thu t toán bi năđ i Wavelet ng d ng - Mơ hình hóa h th ng W -OFDM? ?vƠăđánhăgiá? ?các? ?ch tiêu. .. Fourier OFDM - Phân tích nguyênălỦăc ăb n c a h th ng OFDM - S ăđ kh i c a h th ng OFDM uănh căđi m c a OFDM Ch ngă4: H th ng Wavelet OFDM - C ă s lý thuy t v Wavelet bao g m: Wavelet liên t c, wavelet