Nghiên cứu cải thiện chất lượng hệ thống vô tuyến bằng các kỹ thuật phân tập

80 1.3K 4
Nghiên cứu cải thiện chất lượng hệ thống vô tuyến bằng các kỹ thuật phân tập

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Nghiên cứu cải thiện chất lượng hệ thống vô tuyến bằng các kỹ thuật phân tập.Đồ án được trình bày bao gồm bốn chương:Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin vô tuyến và kỹ thuật OFDMChương này bao gồm các mục sau1.1Giới thiệu chươngPhần giới thiệu này tóm tắt nội dung của chương. 1.2Tổng quan về hệ thống vô tuyến hiện naySóng vô tuyến là môi trường truyền hấp dẫn với các địa hình không hỗ trợ lắp đặt cáp. Để bao phủ các khu vực đồi núi, các khu vực bị ngăn cách bởi sông, hồ…, sóng vô tuyến mặt đất được sử dụng cho các vòng lặp local và trunk.1.3Khái niệm về OFDMNguyên lý cơ bản của OFDM là chia một luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang con trực giao.1.4 Tính trực giao Tại vị trí đỉnh của sóng mang này sẽ là null (điểm không) của các sóng mang còn lại, nên các sóng mang này sẽ không gây nhiễu lẫn nhau.1.5 Sơ đồ khối của hệ thống OFDMChia làm 6 phần chính:1.5.1Mã hóa kênh: Sử dụng để phát hiện và sửa các ký tự hay các bit thu bị lỗi, bao gồm mã phát hiện lỗi và mã sửa lỗi.1.5.2Khối xen rẽ: Dùng để khắc phục lỗi chùm thường xuyên xuất hiện trong thông tin đa sóng do hiện tượng Fading lựa chọn tần số.1.5.3Điều chế và giải điều chế số ở băng cơ sở: BPK, QPSK, 16QAM, 64QAM.1.5.4IFETFET: Là một thuật toán giúp cho việc thực hiện phép biến đổi DFTIDFT nhanh và gọn hơn bằng cách giảm số phép nhân phức khi thực hiện phép biến đổi DFTIDFT.1.5.5Tiền tố lặp: Dùng để sao chép đoạn cuối của ký tự và chèn lên đầu của ký tự đó.1.5.6Biến đổi cao tần RF: Để tín hiệu có thể truyền được đi xa và ít bị suy hao, giảm độ phức tạp và chỉ tập trung vào các kỹ thuật xử lý tín hiệu ở băng cơ sở.1.6 Cấu trúc khung dữ liệu trong OFDM1.7 Các kỹ thuật điều chế số trong OFDM: Tín hiệu đầu vào ở dạng bit nhị phân cần phải được điều chế số, tức là chuyển sang tín hiệu phức để đưa vào bộ biến đổi IFFT.1.8 Ưu nhược điểm của hệ thống OFDMMục chia làm 2 phần chính:1.8.1Các ưu điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM:1.8.2Các nhược điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM:1.9 Kết luận chươngTóm tắt lại ý chính và mục đích của toàn chương.Chương 2: Tổng quan mạng thông tin di động và các đặc tính của kênh truyền vô tuyếnChương này bao gồm các mục sau:2.1 Giới thiệu chươngPhần giới thiệu này tóm tắt nội dung của chương.2.2 Tình hình hệ thống mạng thông tin di độngMục này chia làm 5 phần chính:2.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1: Các dịch vụ thoại tương tự và kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người.2.2.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2: Sử dụng phương pháp điều chế số, đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA.2.2.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3: Sử dụng kỹ thuật WCDAM và CDMA2000s.2.2.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4: Sử dụng kỹ thuật OFDM, SDMA, LTE, UMB và WiMax.2.2.5. Các mô hình hệ thống thông tin không dây:2.3 Các đặc tuyến kênh truyền vô tuyếnMục này chia làm 8 phần:2.3.1 Suy hao đường truyền: Khi tín hiệu truyền trong môi trường vô tuyến thì càng truyền đi xa, công suất của tín hiệu sẽ trở nên yếu đi, ta nói rằng tín hiệu bị suy hao trên đường truyền.2.3.2 Hiện tượng multipath fading: Sóng vô tuyến truyền từ máy phát đến máy thu sẽ chạm phải rất nhiều vật cản trên đường truyền như cây cối, nhà cửa, xe cộ, đường xá... gây ra các hiện tượng sau đây: phản xạ, nhiễu xạ, tán xạ.2.3.3. Trải trễ trong hiện tượng đa đường: Độ trải trễ là lượng thời gian trải trong khi các tín hiệu đa đường tới đầu thu.2.3.4 Hiệu ứng Doppler:2.3.5 Nhiễu AWGN:2.3.6 Nhiễu liên kí tự ISI:2.3.7 Nhiễu liên sóng mang ICI:2.3.8 Kênh truyền Rayleigh và kênh truyền Ricean:2.4 Power delay profile (PDP)PDP đặc trưng cho sự phân bố công suất, nhờ nó ta có thể mô tả được đáp ứng kênh truyền blockfading.2.5 Điều chế biên độ cầu phương QAM Điều chế biên độ cầu phương là phương pháp điều chế kết hợp giữa điều chế biên độ và điều chế pha.2.6 Kênh truyền blockfading trên nền OFDM Mục này chia làm 2 phần:2.6.1 Tín hiệu phát và thu OFDM: Mỗi symbol OFDM bao gồm N sóng mang con mang thông tin , k=0, 1, 2, ..., N1. Sau khi thực hiện IFFT và cyclic prefix (CP) thì symbol OFDM phát m: . Ở bên thu sau khi FFT và loại bỏ CP thì symbol OFDM thu được = . . 2.6.2 Kênh truyền blockfading: Với tất cả các symbol, thông số kênh truyền H xét trên miền tần số là đều như nhau. H = Với L channel tap gain, l = 0, 1, ..., L1. Lúc này, ta có thông số kênh truyền H tại sóng mang con thứ k của symbol m là: và symbol OFDM thu được : = .2.7 Kết luận chươngTóm tắt lại ý chính và mục đích của toàn chương.Chương 3: Các kỹ thuật phân tập trong hệ thống vô tuyếnChương này bao gồm các mục như sau3.1 Giới thiệu chungPhần giới thiệu này tóm tắt nội dung của chương.3.2 Tổng quan về kỹ thuật phân tậpPhát biểu về kỹ thuật phân tập (Diversity). Phân tập bao gồm có phân tập thời gian, phân tập tần số, phân tập không gian.Bao gồm ba phần chính 3.2.1 Phân tập tần số : Phát đi cùng một tín hiệu trên các tần số khác nhau, tăng công suất phát.3.2.2 Phân tập thời gian : Cùng một tín hiệu được phát đi trên các khe thời gian khác nhau. Không tăng công suất phát nhưng giảm tốc độ truyền.3.2.3 Phân tập không gian : Gồm có phân tập phát và phân tập thu.3.3 Phân tập phát3.3.1 kỹ thuật phân tập phát sử dụng mã Alamouti:Sơ đồ Alamouti hai anten phát với một anten thuSơ đồ Alamouti làm việc cho tất cả các kiểu chùm ký hiệu x1, x2 khác nhau, tuy nhiên để đơn giản, ở đây chỉ xét QAM với truyền 2 bit trong thời gian hai ký hiệu và kỹ thuật Alamouti thực hiện ba bước sau:Mã hóa và chuỗi các ký hiệu phát tại máy phát: Trong khoảng thời gian cho trước một ký hiệu, hai ký hiệu được truyền đồng thời từ hai anten phát. Ký hiệu tín hiệu phát từ anten một là x1(k)=x1 và tín hiệu phát từ anten hai là x2(k)=x2. Trong thời gian ký hiệu tiếp theo, x1(k+1) = được phát đi từ anten một và x2(k+1)= được phát đi từ anten hai. Giả thiết fading không đổi trong thời gian hai ký tự phát, có thể viết: Trong đó vector phía thu: Độ lợi kênh truyền: Với và Vector dữ liệu phát: và tạp âm nhiễu gauss trắng: Sơ đồ kết hợp tại máy thu: Giả thiết rằng máy thu hoàn toàn biết được trạng thái kênh truyền. Bộ kết hợp thực hiện nhân bên trái vector thu y với ma trận chuyển vị Hermitian HH để được : Khai triễn ta được: Quy tắc quyết định khả năng cực đại: Từ hai tín hiệu đầu ra bộ kết hợp, những tín hiệu kết hợp này sau đó được gửi đến các máy dò khả năng tối đa sẽ chọn ra hai tín hiệu ước tính x1 và x2 sao cho: SNR: Trong đó Eb là năng lượng của tín hiệu phát, với N0 là công suất tạp âm đơn biên.Sơ đồ Alamouti 2 anten phát và Nr anten thuHệ thống này sử dụng hai anten phát và hai anten thu. Tiến hành các bước như trên hệ thống cho SRN là: Ta thấy rằng các tín hiệu kết hợp từ hai anten nhận được là phép cộng đơn giản của từng anten thu, nghĩa là sơ đồ kết hợp này giống hệt với một anten thu duy nhất. Vì vậy ta có thể mở rộng hệ thống ra hai anten phát và M anten thu dể dàng để cải thiện chất lượng hệ thống mà không cần có những tính toán phức tạp.3.4 Kỹ thuật phân tập thuMục này chia làm bốn mục chính:3.4.1 Kỹ thuật phân tập thu Maximal Ratio Combining (MRC): Thực hiên đồng pha các tín hiệu đến bên thu. Biên độ tín hiệu là tổng hợp biên độ của tất cả các tín hiệu nhận được trên các anten ở bên thu. SNR là tổng hợp toàn bộ các anten thu.3.3.1 Kỹ thuật phân tập thu Selection Combining (SC): Lựa chọn tín hiệu tại anten thu có SNR tốt nhất để đưa đến bộ giải điều chế. Việc đồng pha các tín hiệu đến bên thu là không cần thiết.3.3.2 Kỹ thuật phân tập Thu threshold Combining (TC): Bộ thu chuyên dụng sẽ quét tuần tự các tín hiệu thu được từ các anten. Khi gặp tín hiệu tại anten thu có SNR trên một mức ngưỡng thì xuất ra tín hiệu đó. Khi nhánh tín hiệu đó có SNR thấp hơn mức ngưỡng thì sẽ chuyển tuần tự tiếp nhánh tín hiệu tiếp theo. Quá trình như vậy diễn ra liên tục.3.3.4 Kỹ thuật phân tập thu Equalgain Combining (EGC): Thực hiện đồng pha các tín hiệu đến tại các anten thu. Các tín hiệu được nhân với một trọng số để đồng pha. Trong đó tương ứng là biên độ và pha tín hiệu . Kỹ thuật EGC với đặc điểm là tất cả đều có cùng hệ số 3.5 Kết luân chương So sánh các kỹ thuật, tóm tắt lại ý chính và mục đích của toàn chương.Chương 4 Lưu đồ thuật toán và kết quả mô phỏng

LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án kết tìm hiểu thân, không giống hoàn toàn với Đồ Án khác hay công trình nghiên cứu khác Đà nẵng ngày tháng Người thực Trần Phương Nam năm 2014 LỜI CẢM ƠN Em xin cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô Khoa Điện Tử - Viễn Thông Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt Thầy PGS TS Tăng Tấn Chiến tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đồ án Trong trình thực hiện, em nhiều sai sót hạn chế Kính mong Thầy Cô bảo thêm MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN AWGN DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Additive White Gaussian Noise BER Bit Error Rate C/I CP (I)DFT FDMA ICI (I)FFT ISI OFDM PAPR QAM SER SNR TC SC MRC EGC SISO SIMO MISO MIMO FDM Carrier to Interference Ratio CyclicPrefix (Inverse) Discrete Fourier Transform Frequency Division Multiple Access Inter Channel Interference (Inverse) Fast Fourier Transform Intersymbol Interference Orthogonal Frequency Division Multiplexing Peak_to_Average Power Ratio (PAR) Quadrature Amplitude Modulation Symbol Error Rate Signal to Noise Rate Threshold Combining Selection Combining Maximal Ratio Combining Equal Gain Combining Single Input Single Output Single Input Multiple Output Multiple Input Single Output Multiple Input Multiple Output Frequency Division Multiplexing LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển hệ thống thông tin di động tương lai ngày đòi hỏi hệ thống phải có dung lượng cao hơn, tin cậy hơn, băng thông hiệu quả, khả kháng nhiễu tốt, xác suất lỗi thấp,…Do nhiều kỹ thuật đời Một kỹ thuật sử dụng kỹ thuật phân tập mà cụ thể kỹ thuật phân tập phát thu nhằm cải thiện BER để nâng cao chất lượng hệ thống, giải multipath fading,… Với lý trên, em chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG VÔ TUYẾN BẰNG KỸ THUẬT PHÂN TẬP” Nội dung đề tài gồm có chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin vô tuyến kỹ thuật OFDM Nội dung chương trình bày nguyên lý kỹ thuật OFDM Đi sâu tìm hiểu khối hệ thống có sử dụng kỹ thuật OFDM Chương 2: Tổng quan mạng thông tin di động đặc tính kênh truyền vô tuyến Nội dung chương trình bày số biểu thức mô tả tín hiệu thu, phát, biểu thức kênh truyền block-fading, làm sở cho việc mô Chương 3: Các kỹ thuật phân tập hệ thống vô tuyến Nội dung chương trình bày phân tập phát Alamouti kỹ thuật phân tập thu kết hợp MRC, TC, SC, EGC, từ làm sở cho việc giải thuật chương trình mô Chương 4: Lưu đồ thuật toán kết mô Chương trình bày lưu đồ thuật toán để xây dựng chương trình để mô việc thực hệ thống Tính giá trị BER mối tương quan với SNR qua nhận xét, đánh giá kỹ thuật thông qua kết mô Phương pháp nghiên cứu đồ án xây dựng lưu đồ thuật toán, tính toán mô để thực xử lý kỹ thuật phân tập phát thu kết biểu kỹ thuật đánh giá thông qua hai thông số BER SNR CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾNVÀ KỸ THUẬT OFDM 1.1 Giới thiệu chương Sự bùng nổ nhu cầu thông tin vô tuyến nói chung thông tin di động nói riêng năm gần đây, thiết bị không dây tốc độ cao, băng thông rộng điện thoại có hình, internet không dây… thúc đẩy phát triển công nghệ truyền thông vô tuyến OFDM kỹ thuật khác biệt so với kỹ thuật điều chế sử dụng phương pháp truyền dẫn truyền thống Chương trình bày đặc điểm, thông số kỹ thuật mô hình toán học kỹ thuật OFDM 1.2 Tổng quan hệ thống vô tuyến Sóng vô tuyến môi trường truyề nhấp dẫn với địa hình không hỗ trợ lắp đặt cáp Để bao phủ khu vực đồi núi, khu vực bị ngăn cách sông, hồ…, sóng vô tuyến mặt đất sử dụng chocác vòng lặp local trunk Để thuận lợi việc cung cấp viễn thông cho vùng sâu vùng xa, nông thôn, lần sóng vô tuyến lựa chọn tốt Để tránh việc đào đường, khu vực đô thị, hệ thống sóng vô tuyến sử dụng Sóng vô tuyến có lợi thế: cung cấp khả di động cho người dùng Đối với ứng dụng phát truyền hình, sóng vô tuyến lựa chọn tốt sóng vô tuyến truyền khoảng cách xa • Ưu điểm So với phương tiện truyền thông định hướng chẳng hạn cáp xoắn, cáp đồng trục cáp quang, sóng vô tuyến mặt đất có nhiều ưu điểm: - - Lắp đặt hệ thống vô tuyến dễ dàng so với hệ thống cáp tránh việc đào bới Các thiết bị vô tuyến cài đặt hai điểm đầu cuối Bảo trì hệ thống vô tuyến dễ dàng nhiều so với hệ thống cáp Nếu dây cáp bị lỗi, khó để xác định vị trí lỗi khó khăn để khắc phục lỗi Sóng vô tuyến cung cấp tính di động hấp dẫn cho người dùng: di chuyển với tốc độ cao xe chí máy bay, việc thông tin thực Sóng vô tuyến tuyên truyền khoảng cách lớn Vùng phủ sóng phụ thuộc vào băng tần Sóng HF truyền hàng trăm số, hệ thống VHF UHF phủ lên đến 40 km hệ thống vi ba bao gồm vài km Có thể tăng khoảng cách truyền việc sử dụng trạm lặp • Nhược điểm Việc truyền sóng vô tuyến bị ảnh hưởng nhiều yếu tố: địa hình tự nhiên (đồi núi, thung lũng, hồ, bờ biển, vv), địa hình nhân tạo (nhà cao tầng) điều kiện thời tiết( mưa, tuyết, sương mù) Sóng vô tuyến dễ bị nhiễu hệ thống vô tuyến khác hoạt động khu vực lân cận Sóng vô tuyến bị ảnh hưởng thiết bị phát điện, tiếng ồn động máy bay, vv… Sóng vô tuyến bị yếu truyền khí Việc tín hiệu suy hao đường truyền Để khắc phục tác động suy hao đường truyền, máy thu sóng phải có độ nhạy cao, có khả thu tín hiệu yếu khuếch đại tín hiệu giải mã 1.3 Khái niệm OFDM Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) trường hợp đặc biệt phương pháp điều chế đa sóng mang, tập hợp ký tự điều chế song song sóng mang phụ Các sóng mang phụ lựa chọn với khoảng cách tần số nhỏ thỏa mãn tính trực giao sóng miền thời gian Nhờ phổ tín hiệu sóng mang phụ cho phép chồng lấn lên mà phía thu khôi phục lại tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường Ngoài OFDM có hai đặc điểm bật tăng sức mạnh chống lại fading lựa chọn tần số, cách biến đổi kênh truyền chọn lọc tần số thành tập hợp kênh truyền fading phẳng cho phép luồng thông tin tốc độ cao truyền song song với tốc độ thấp kênh băng hẹp Một tín hiệu OFDM gồm số lượng lớn sóng mang có khoảng cách gần Khi điều chế tín hiệu thoại, liệu,… lên sóng mang, phổ chúng chồng lấn lên Điều cần thiết máy thu phải nhận toàn tín hiệu giải điều chế xác liệu Với kỹ thuật trước FDM, tín hiệu truyền gần chúng phải tách biệt để máy thu tách rời chúng lọc phải có khoảng băng bảo vệ chúng Tuy nhiên với cải tiến OFDM, phổ sóng mang chồng lấn lên nhau, chúng đến máy thu mà không bị nhiễu chúng có tính trực giao với FDM OFDM Hình 1.1: Phổ sóng mang OFDM Một yêu cầu quan trọng hệ thống phát thu OFDM chúng phải tuyến tính Bất kì phi tuyến gây nhiễu sóng mang méo xuyên điều chế Điều dẫn đến tín hiệu không mong muốn gây nhiễu làm tính trực giao ban đầu Ngoài ra, tỉ lệ công suất đỉnh công suất trung bình của hệ thống đa sóng mang OFDM lớn, yêu cầu độ khuếch đại tổng RF đầu máy phát phải đáp ứng công suất đỉnh Trong công suất trung bình thấp Điều không hiệu Để khắc phục, số hệ thống, công suất đỉnh bị hạn chế Mặc dù điều làm méo tín hiệu lỗi cao hơn, hệ thống sử dụng kỹ thuật sửa lỗi để khắc phục Trong thập kỷ vừa qua, nhiều công trình khoa học kỹ thuật OFDM thực khắp nơi giới Đặc biệt công trình khoa học Weistein Ebert chứng minh phép điều chế OFDM thực thông qua phép biến đổi IDFT phép giải điều chế OFDM thực phép biến đổi DFT Phát minh với phát triển kỹ thuật số làm cho kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng ngày rộng rãi Hơn nữa, thay sử dụng IDFT/DFT người ta sử dụng phép biến đổi nhanh IFFT/FFT làm giảm độ phức tạp tăng tốc độ xử lý tín hiệu máy phát máy thu 1.4 Tính trực giao Trực giao mối quan hệ toán học xác tần số sóng mang hệ thống OFDM Các sóng mang xếp cho dải biên chúng che phủ lên mà tín hiệu thu xác mà can nhiễu sóng mang Muốn sóng mang phải trực giao mặt toán học OFDM đạt trực giao cách cấp phát cho nguồn thông tin số sóng mang định khác Tín hiệu OFDM tổng hợp tất sóng sin Mỗi sóng mang có chu kì cho số nguyên lần thời gian cần thiết để truyền ký hiệu (symbol duration) Tức để truyền ký hiệu cần mốt số nguyên lần chu kỳ Về mặt toán học, tập hợp hàm gọi trực giao thỏa mãn biểu thức: Ta xét hàm Si(t) thỏa mãn tính trực giao sử dụng kỹ thuật OFDM Các dạng sóng sin cosin có giá trị trung bình chu kỳ không thỏa mãn tính trực giao sóng nên sử dụng làm sóng mang phụ điều chế tín hiệu Xét tính trực giao hai sóng sin sau: Si = sin(mωt) Sj = sin(nωt) Nếu hai sóng sin có tần số dạng sóng hợp thành dương, giá trị trung bình khác không 10 4.3 Lưu đồ thuật toán toàn hệ thống phân tập thu 66 START Nhập giá trị SNR Nhập số lần test (N trail) Chỉ số SNR SNR_index=1 Lần test trial =1 Tạo tín hiệu phát Tạo thông số kênh truyền Tín hiệu nhận Thực kĩ thuật phân tập thu Tỉ lệ bít lỗi (BER) lần test tương ứng A 67 B C trial=N_trial? Đ Tỉ lệ bít lỗi (BER) sau N_trial lần test tương ứng Hình 4.6: Lưu đồ thuật toán toàn hệ thống phân tập thu S 4.3.1 Lưu đồ thuật toán kết mô phân tập thu TC SNR_index= length(SNR)?  Lưu đồ thuật toán Đ Tính BER ứng với trị số SNR tương ứng Vẽ đồ thị BER END 68 SNR_index +1 Kỹ thuật TC Nhập thông số đầu vào (số gói, số an ten phát, số anten thu, SNR, MQAM) Sóng mang (k = 1) Chọn mức ngưỡng threshold Gán tín hiệu xuất anten thứ (rx=1) Gán biến đếm số anten count=0 |H|[...]... cân bằng kênh được thực hiện đơn giản hơn so với việc sử dụng các kỹ thuật cân bằng thích nghi trong các hệ thống đơn tần − Hệ thống OFDM sử dụng thuật toán FFT/IFFT để thực hiện phép biến đổi Fourier rời rạc một cách đơn giản và hiệu quả − Kỹ thuật OFDM thích hợp cho hệ thống không dây tốc độ cao và rất hiệu quả trong các môi trường đa đường dẫn 17 1.8.2 Các nhược điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM Hệ thống. .. là công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM và đa truy cập phân chia theo không gian SDMA Sơ đồ mô tả toàn bộ quá trình phát triển của hệ thống truyền thông : 19 Hình 2.1: Sơ đồ các thế hệ của hệ thống thông tin di động 2.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G: First Generation ) Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều... những công nghệ tiên phong trong lĩnh vực 4G, phải kể đến LTE, UMB và WiMax Cả 3 đều sử dụng công nghệ anten mới, qua đó cải thiện tốc độ và khoảng cách truyền dẫn dữ liệu Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 2.2.5 Các mô hình hệ thống thông tin không dây Hệ thống thông tin không dây có thể chia ra làm 4 hệ thống cơ bản đó là: SISO, SIMO, MISO và MIMO 22 Hình2.6: Phân loại hệ thống thông... Trong kênh truyền vô tuyến lý tưởng, tín hiệu nhận được bên thu được truyền theo tầm nhìn thẳng Tuy nhiên trong thực tế, kênh truyền tín hiệu vô tuyến bị thay đổi, có thể bị vật chắn ngăn cách, thời tiết, tần số này nhiễu tần số khác Việc nghiên cứu các đặc tính của kênh truyền là rất quan trọng vì chất lượng của hệ thống truyền vô tuyến là phụ thuộc vào các đặc điểm này 2.2 Tình hình hệ thống mạng thông... dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số FDMA Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động AMPS (Advanced Mobile Phone System) Hệ thống di động này sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1 Dung lượng (capacity) thấp Kỹ thuật chuyển mạch tương tự (circuit-switched) Xác suất rớt cuộc gọi cao Chất lượng âm thanh rất kém Không... tin di động và quá trình phát triển của hệ thống di động không dây và một số đặc điểm của kênh truyền di động và một số ảnh hưởng đến tín hiệu khi truyền trong không gian Đồng thời cho ta biết thêm các đặc tính của hệ thống vô tuyến và các loại nhiễu thường gặp trong hệ thống vô tuyến hiện nay Kết thúc chương đã mở rộng ra một hệ biểu thức toán học mô tả hệ thống trên kênh truyền block-fading trên... gian thông tuyến Nhiễu giao thoa do các kênh lân cận là đáng kể 2.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 ( 2G: Second Generation ) Truyền thông di động ngày phát triển nhanh chóng, nhu cầu thuê bao ngày càng tăng nhanh nên hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng... Bảng 1.1: Các phương thức điều chế số 16 Hình 1.7: Chùm tín hiệu 16-QAM 1.8 Ưu nhược điểm của hệ thống OFDM 1.8.1 Các ưu điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM − Kỹ thuật OFDM sử dụng các sóng mang phụ có tính chất trực giao nên các sóng mang phụ này có thể chồng lấn lên nhau mà không gây ra nhiễu, làm tăng hiệu quả sử dụng phổ − Hạn chế được ảnh hưởng của fading lựa chọn tần số và hiệu ứng đa đường bằng cách chia... lệch, bên thu phân biệt không chính xác tần số sóng mang và bộ FFT không lấy mẫu đúng tại đỉnh các sóng mang gây ra lỗi khi giải điều chế các tín hiệu 1.9 Kết luận chương Chương này đã giới thiệu tổng quan về hệ thống vô tuyến hiện nay và trình bày những vấn đề cơ bản của hệ thống OFDM Tuy nhiên để đánh giá toàn bộ hệ thống thu và phát OFDM ta còn phải xét đến ảnh hưởng của kênh truyền vô tuyến lên tín... đồ hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 Dải tần tín hiệu rộng Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn TDMA và FDMA Việc các thuê bao trong cùng cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn đơn giản và việc thay đổi, chuyển giao, điều khiển dung lượng cell thực hiện rất linh hoạt 2.2.4 Hệ

Ngày đăng: 24/06/2016, 18:54

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • LỜI MỞ ĐẦU

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾNVÀ KỸ THUẬT OFDM

    • 1.1 Giới thiệu chương

    • 1.2 Tổng quan về hệ thống vô tuyến hiện nay

    • 1.3 Khái niệm về OFDM

    • 1.4 Tính trực giao

    • 1.5 Sơ đồ khối của hệ thống OFDM

      • 1.5.1 Mã hóa kênh

      • 1.5.2 Khối xen rẽ

      • 1.5.3 Điều chế và giải điều chế số ở băng cơ sở

      • 1.5.4 IFFT/FFT

      • 1.5.5 Tiền tố lặp (CP: Cyclic Prefix)

      • 1.5.6 Biến đổi cao tần RF

    • 1.6 Cấu trúc khung dữ liệu trong OFDM

    • 1.7 Các kỹ thuật điều chế số trong OFDM

    • 1.8 Ưu nhược điểm của hệ thống OFDM

      • 1.8.1 Các ưu điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM

      • 1.8.2 Các nhược điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM

    • 1.9 Kết luận chương

  • CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNGVÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN

    • 2.1 Giới thiệu chương

    • 2.2 Tình hình hệ thống mạng thông tin di động

      • 2.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G: First Generation )

      • 2.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 ( 2G: Second Generation )

      • Truyền thông di động ngày phát triển nhanh chóng, nhu cầu thuê bao ngày càng tăng nhanh nên hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số. Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng phương pháp điều chế số, đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA.

      • 2.2.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G: Third Generation)

      • 2.2.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 (4G: Fourth Generation)

      • 2.2.5 Các mô hình hệ thống thông tin không dây

    • 2.3 Các đặc tuyến kênh truyền vô tuyến

      • 2.3.1 Suy hao đường truyền

      • 2.3.2 Hiện tượng multipath fading

      • 2.3.3 Trải trễ trong hiện tượng đa đường

      • 2.3.4 Hiệu ứng Doppler

      • 2.3.5 Nhiễu AWGN

      • 2.3.6 Nhiễu liên ký tự ISI

      • 2.3.7 Nhiễu liên sóng mang ICI

    • 2.4 Power delay profile (PDP)

    • 2.5 Điều chế biên độ cầu phương QAM

    • Điều chế biên độ cầu phương là phương pháp điều chế kết hợp giữa điều chế biên độ và điều chế pha. Các bít mang thông tin thì được mã trong cả biên độ và pha của tín hiệu phát. Trong phương thức điều chế này, ta thực hiện điều chế biên độ nhiều mức 2 sóng mang và 2 sóng mang này được dịch pha nhau một góc . Tín hiệu tổng hợp của 2 sóng mang này vừa có dạng vừa điều biên vừa điều pha.

    • 2.6 Kênh truyền block-fading trên nền OFDM

      • 2.6.1 Tín hiệu phát và thu OFDM

      • 2.6.2 Kênh truyền block-fading

    • 2.7 Kết luận chương

  • CHƯƠNG 3: CÁC KỸ THUẬT PHÂN TẬP TRONG HỆ THỐNG VÔ TUYẾN

    • 3.1 Giới thiệu chung

    • 3.2 Tổng quan về kỹ thuật phân tập

      • 3.2.1 Phân tập thời gian

      • 3.2.2 Phân tập tần số

      • 3.2.3 Phân tập không gian

    • 3.3 Phân tập phát

    • Trong các hệ thống thông tin di động hiện nay, nhiều antenna thu được sử dụng cho các trạm thu phát cơ sở với mục đích là khử nhiễu đồng kênh và giảm thiểu ảnh hưởng của fading. Ví dụ: trong GSM, nhiều antenna được sử dụng tại trạm thu phát cơ sở để tạo ra phân tập thu đường lên (từ các trạm di động lên BTS) để bù đắp cho công suất truyền tương đối thấp từ các trạm di động. Điều này cải thiện chất lượng và độ rộng của đường lên. Nhưng đối với đường xuống (từ trạm thu phát cơ sở đến các trạm di động) thì rất khó khăn để thực hiện việc phân tập thu tại các trạm đầu cuối di động:

      • 3.3.1 kỹ thuật phân tập phát sử dụng mã Alamouti

    • 3.4 Kỹ thuật phân tập thu

    • 3.4.1 Kỹ thuật phân tập thu Maximal Ratio combining ( MRC )

      • 3.4.1.1 Đặc điểm

      • 3.4.1.2 Perfomance

      • 3.4.1.3 Ưu và nhược điểm của kỹ thuật phân tập thu MRC

    • 3.4.2 Kỹ thuật phân tập thu Selection Combining (SC)

      • 3.4.2.1 Đặc điểm 

      • 3.4.2.2 Perfomance

      • 3.4.2.3 Ưu và nhược điểm của kỹ thuật phân thu SC

    • 3.4.3 Kỹ thuật phân tập thu threshold combining (TC)

      • 3.4.3.1 Đặc điểm

      • 3.4.3.2 Ưu và nhược điểm của kỹ thuật phân tập thu threshold combining

    • 3.4.4 Kỹ thuật phân tập thu Equal-gain Combining (EGC)

      • 3.4.4.1 Nguyên lý

      • 3.4.4.2 Perfomance

    • 3.5 Kết luận chương

  • CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG

  • 4.1 Giới thiệu chung

    • 4.2.2 Kết quả mô phỏng

    • 4.3.1 Lưu đồ thuật toán và kết quả mô phỏng phân tập thu TC

    • 4.3.2 Lưu đồ thuật toán và kết quả mô phỏng phân tập phát MRC

      • 4.3.3 Lưu đồ thuật toán và kết quả mô phỏng phân tập thu SC

      • 4.3.4 Lưu đồ thuật toán và kết quả mô phỏng phân tập phát EGC

      • 4.3.5 Kết quả mô phỏng tổng hợp các kỷ thuật phân tập thu

  • 4.4 Kết luận chương

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan