MỤC LỤC CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Những hạn chế kỹ thuật hành 1.2 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH KÊNH VÔ TUYẾN DI ĐỘNG 11 2.1 Mở đầu .11 2.2 Miền không gian .13 2.3 Miền tần số .14 2.3.1 Điều chế tần số 14 2.3.2 Chọn lọc tần số 15 2.4 Miền thời gian 15 2.4.1 Trễ trội trung bình quân phương .16 2.4.2 Trễ trội cực đại 17 2.4.3 Thời gian quán 17 2.5.Quan hệ thông số miền khác .17 2.5.1 Băng thông quán trải trễ trung bình quân phương 18 2.5.2 Thời gian quán trải Doppler 18 2.6 Các loại pha đinh phạm vi hẹp 18 CHƯƠNG III : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA OFDM .21 3.1 Mở đầu .21 3.2 Tính trực giao 21 3.3 Mô hình hệ thống truyền dẫn OFDM 25 3.3.1 Mô tả toán học tín hiệu OFDM 25 3.3.2 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM 27 3.4 Các thông số đặc trưng dung lượng hệ thống truyền dẫn OFDM 29 3.4.1 Cấu trúc tín hiệu OFDM 29 3.4.2 Các thông số miền thời gian TD 30 3.4.3 Các thông số miền tần số FD 30 3.4.4 Quan hệ thông số miền thời gian miền tần số 31 3.4.5 Dung lượng hệ thống OFDM .32 3.5 Ảnh hưởng kênh pha dinh lên hiệu hệ thống OFDM 33 3.5.1 ISI giải pháp khắc phục 33 3.5.2 ICI giải pháp khắc phục 37 3.5.3 Cải thiện hiệu hệ thống truyền dẫn sở mã hoá Gray 41 3.5.4 Giải pháp nâng cao hiệu sử dụng phổ tần hệ thống OFDM 44 CHƯƠNG IV : ĐIỀU CHẾ OFDM THÍCH NGHI 45 4.1 Giới thiệu 45 4.2 Mô hình hệ thống truyền dẫn điều chế thích nghi 47 4.2.1 Khái niệm điều chế thích nghi 47 4.2.2 Kiến trúc hệ thống điều chế thích nghi 48 4.2.3 Nguyên tắc xây dựng giải thuật điều chế thích nghi 48 4.3 Xây dựng giải thuật cho hệ thống truyền dẫn OFDM thích nghi 49 4.3.1 Thuật toán thích nghi theo SNR phát sóng mang 50 4.3.2 Thuật toán thích nghi dựa theo mức điều chế 52 4.3.3 Thuật toán thích nghi dựa chế chọn lọc sóng mang 54 CHƯƠNG V: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 60 TRUYỀN DẪN OFDM THÍCH NGHI .60 5.1 Giới thiệu chương trình mô 60 5.2 Mô hình mô hệ thống 60 5.3 Các thông số mô 63 5.4 Chương trình mô truyền dẫn OFDM thích nghi .69 5.4.1 Giao diện chương trình mô 69 5.4.2 Kết mô phương pháp điều chế AOFDM 73 5.4.2.1 Kết mô không dùng chế thích nghi 73 5.4.2.2 Kết mô dùng chế thích nghi mức điều chế 74 5.4.2.3 Kết mô dùng chế thích nghi chọn lọc sóng mang .76 5.4.2.4 Kết mô dùng kết hợp hai chế thích nghi chuyển mức điều chế chọn lọc sóng mang 79 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 LỜI NÓI ĐẦU Ghép kênh theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) phương pháp điều chế cho phép giảm thiểu méo tuyến tính tính phân tán kênh truyền dẫn vô tuyến gây Nguyên lý OFDM phân chia toàn băng thông cần truyền vào nhiều sóng mang truyền đồng thời sóng mang Chu kỳ ký hiệu lớn cho phép công nghệ OFDM truyền liệu tốc độ cao qua kênh vô tuyến Mặt khác OFDM sử dụng sóng mang trực giao để truyền liệu, điều tạo cho OFDM sử dụng băng tần kênh tối ưu Tuy nhiên hệ thống sử dụng công nghệ OFDM như: DAB, DVB, HDTV, HiperLAN2 không dùng chế thích nghi, chưa tối ưu hiệu năng, thông lượng chưa đối phó hiệu ảnh hưởng bất lợi kênh truyền vô tuyến di động Cũng lý đề tài tốt nghiệp “ Nghiên cứu mô hệ thống truyền dẫn OFDM thích nghi thông tin vô tuyến ” mong muốn tìm hiểu làm rõ ưu điểm hệ thống truyền dẫn OFDM thích nghi Theo đó, ý tưởng thích nghi hệ thống : điều kiện kênh truyền tốt truyền liệu tốc độ cao, lợi thông lượng (BPS) Khi điều kiện kênh tồi truyền liệu tốc độ thấp để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS)… Đề tài gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu chung Giới thiệu hệ thống di động hành, phân tích ưu nhược điểm chúng giải thích xu tất yếu sử dụng công nghệ OFDM Chương 2: Đặc tính kênh vô tuyến di động Đề cập số khái niệm đặc trưng cho truyền lan sóng vô tuyến, phân tích ảnh hưởng thông số đặc trưng đường truyền vô tuyến, yêu cầu mô hình kênh, kênh phân loại chúng, thông số đặc trưng làm sở để xây dựng thuật toán thích nghi chương Chương 3: Nguyên lý hoạt động OFDM Trình bày nguyên lý chung OFDM, trình bày mô hình hệ thống OFDM, phân tích thông số đặc trưng OFDM, phân tích nhân tố ảnh hưởng kênh pha đinh lên hiệu hệ thống truyền dẫn OFDM giải pháp khắc phục Chương 4: Điều chế OFDM thích nghi Trình bày nguyên lý điều chế thích nghi, vai trò điều chế thích nghi, xây dựng giải thuật thích nghi cho truyền dẫn OFDM thích nghi thông tin vô tuyến, phân tích ưu nhược điểm chế thích nghi Chương 5: Chương trình mô hệ thống truyền dẫn OFDM thích nghi Giới thiệu tính chương trình mô hệ thống truyền dẫn OFDM Phân tích phương pháp mô tín hiệu OFDM, phân tích thông số hệ thống truyền dẫn OFDM So sánh hiệu hệ thống OFDM sử dụng chế thích nghi hệ thống OFDM không dùng chế thích nghi, tiêu chí so sánh thể thông qua đánh giá chất lượng ảnh ban đầu ảnh truyền qua hệ thống OFDM CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU CHUNG Do tính di động tính tiện dụng mà hệ thống truyền thông vô tuyến mang lại hiệu cao việc sử dụng, khai thác trao đổi thông tin cho người dùng Vì nhu cầu sử dụng, chiếm dụng tài nguyên vô tuyến ngày gia tăng nhanh chóng, yêu cầu ngày nhiều nhà khai thác, công nghiệp viễn thông tập trung khai thác mạnh nhiều hình thức khác Kết mang lại nguồn thu kích thích thúc đẩy tăng trưởng kinh tế đặc biệt xu hội nhập cạnh tranh Theo đó, ngày xuất nhiều hình thức dịch vụ, tính đa dạng công nghệ nhằm khai thác triệt để tài nguyên đối phó hiệu ảnh hưởng vốn có môi trường vô tuyến, ví dụ mạng không dây nội hạt (WLAN) Tuy nhiên với tăng trưởng theo hàm mũ Internet đòi hỏi phương pháp để có mạng không dây dung lượng lớn Hệ thống di động hệ thứ ba, hệ thống truyền thông di động toàn cầu (UMTS) CDMA2000 [1] triển khai nhiều quốc gia giới bước đầu đạt thành công đáng kể Bảng 1.1 liệt kê đặc tính dịch vụ mà UMTS hỗ trợ: Bảng 1.1 Đặc tính dịch vụ UMTS Dịch vụ Tốc độ liệu yêu cầu Chất lượng dịch vụ yêu cầu Bản tin ngắn (email, chat…) Thoại Duyệt Web Thấp (1-10 kbps) Cao Thấp (4-20 kbps) Khả biến (>10 kbps 100 kbps) Thấp (BER < 10-3) Cao (BER < 10-9) Hội nghị truyền hình Camera theo dõi Tiếng chất lượng cao Truy nhập sở liệu Cao (100 kbps-1 Mbps) Trung bình (50-300 kbps) Cao (100-300 kbps) Cao (> 30 kbps) Trung bình Trung bình Trung bình Rất cao Yêu cầu tính thời gian thực Không Có Thông thường không Có Không Có Không Đối với ứng dụng môi trường di động ô, thấy rõ tương lai gần hội tụ công nghệ điện thoại di động, máy tính, truy cập Internet, nhiều ứng dụng tiềm khác video audio chất lượng cao, với thêm vào khả gửi nhận liệu sử dụng máy tính sách tay điện thoại di động Khi với điện thoại nhỏ bé người dùng xem truyền hình theo yêu cầu (VOD), hội nghị truyền hình nghe nhạc, xem film chất lượng cao trực tuyến…, tốc độ liệu yêu cầu >30 Mbps Với tốc độ cao hệ thống di động hệ ba chưa đáp ứng Vì yêu cầu đặt cải thiện nhiều hiệu phổ tần tốc độ truyền liệu hệ thống di động Hiện hệ thống WLAN, HiperLAN/2, IEEE 802.11a, IEEE 802.11b triển khai thực tế cung cấp tốc độ truyền liệu cao Điều đặc biệt hệ thống dựa sở công nghệ OFDM Bảng 1.2 liệt kê thông số đặc trưng hệ thống này: Bảng 1.2 Tham số đặc trưng hệ thống sử dụng công nghệ OFDM Tham số hệ thống DAB DVB-T IEEE 802.11 Tần số sóng mang Băng thông Tốc độ truyền liệu tối đa Số lượng sóng mang Kích thước FFT VHF 1.54 MHz 1.7 Mbps VHF UHF 7-8 MHz 31.7 Mbps GHz 20 MHz 54 Mbps HiperLAN/ GHz 20 MHz 54 Mbps 192-1536 1705-6817 52 52 256-2048 2048-8196 64 64 Ta thấy ưu bật hệ thống sử dụng công nghệ OFDM thông lượng lớn, hiệu sử dụng phổ tần cao đối phó hiệu nhược điểm môi trường vô tuyến (sẽ đề cập phần sau) 1.1 Những hạn chế kỹ thuật hành a) Kỹ thuật đơn sóng mang Các kỹ thuật trải phổ sử dụng hệ thống thông tin di động hệ ba có khả chống lại pha đinh nhiễu [2], song tồn yêu cầu không thực chẳng hạn: người dùng cần có tốc độ 20 Mbps giao diện vô tuyến hệ số trải phổ 128 (giá trị điển hình nay), dẫn đến phải xử lý tốc độ 2,56 Gbps theo thời gian thực cần có độ rộng băng tần lớn không thực tế Mặt khác, thấy rõ  Do tài nguyên phổ tần hạn hẹp, cần phải sử dụng hiệu  Do khó khăn liên quan đến hiệu ứng gần xa có tiêu thụ công suất lớn Ngoài ra, kỹ thuật đơn sóng mang đối phó hiệu pha đinh truyền lan đa đường đặc biệt trường hợp tốc độ bit cao Ở phương pháp điều chế truyền thống M-QAM, M-PSK…, tốc độ liệu truyền cao kéo theo độ rộng ký hiệu giảm, đến giá trị mà độ rộng ký hiệu < trải trễ cực đại kênh, kênh kênh lựa chọn tần số gây ISI cho tín hiệu thu Đây nhược điểm khiến hệ thống sử dụng phương pháp điều chế truyền thống truyền liệu với tốc độ cao, giá thành cao dịch vụ yêu cầu tốc độ liệu cao b) Kỹ thuật đa sóng mang trực giao OFDM OFDM công nghệ cho phép tăng độ rộng ký hiệu truyền dẫn dung sai đa đường lớn nhiều so với kỹ thuật sử dụng trước đây, cho phép khắc phục nhược điểm kỹ thuật đơn sóng mang 1.2 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) kỹ thuật điều chế thay cho CDMA OFDM có ưu điểm vượt trội so với hệ thống CDMA cung cấp phương pháp truy cập không dây cho hệ thống 4G Ý tưởng OFDM chia toàn băng tần truyền dẫn thành nhiều sóng mang trực giao để truyền tín hiệu sóng mang song song Theo đó, luồng liệu tốc độ cao chia thành nhiều luồng tốc độ thấp làm cho chu kỳ ký hiệu tăng theo số sóng mang a) Ưu điểm  OFDM giải pháp phân tập tần số OFDM chia nhỏ băng tần kênh tiến hành truyền liệu độc lập băng tần kênh  OFDM đạt hiệu sử dụng phổ tần cao, tính trực giao thành phần sóng mang  OFDM ứng cử viên hứa hẹn cho truyền dẫn tốc độ cao môi trường di động Sở dĩ OFDM làm vì, chu kỳ ký hiệu tăng dung sai trải trễ hệ thống tăng hiệu sử dụng phổ tần cao công nghệ OFDM  OFDM cho phép giảm ảnh hưởng trễ đa đường kênh pha đinh chọn lọc tần số chuyển thành kênh pha đinh phẳng Vì vậy, OFDM giải pháp tính chọn lọc tần số kênh pha đinh Thuận lợi OFDM cho phép cân kênh dễ dàng  Do trải rộng pha đinh tần số nhiều ký hiệu, nên làm ngẫu nhiên hoá lỗi cụm (do pha đinh Rayleigh gây ra), nên thay số ký hiệu cạnh bị méo hoàn toàn số ký hiệu cạnh bị méo  Tính khả thi OFDM cao ứng dụng triệt để công nghệ xử lý tín hiệu số công nghệ vi mạch VLSI b) Nhược điểm  OFDM nhậy cảm với dịch Doppler lệch tần dao động nội phát thu Do tính trực giao sóng mang nhậy cảm với kênh truyền có dịch Doppler lớn  Vấn đề đồng thời gian Tại máy thu khó định thời điểm bắt đầu ký hiệu FFT 10 CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH KÊNH VÔ TUYẾN DI ĐỘNG 2.1 Mở đầu Trong thông tin vô tuyến di động, đặc tính kênh vô tuyến di đông có tầm quan trọng lớn, chúng ảnh hưởng trực tiếp lên chất lượng truyền dẫn dung lượng Trong hệ thống vô tuyến thông thường (không phải hệ thống vô tuyến thích nghi), tính chất thống kê dài hạn kênh đo đánh giá trước thiết kế hệ thống Nhưng hệ thống điều chế thích nghi, vấn đề phức tạp Để đảm bảo hoạt động thích nghi đúng, cần phải liên tục nhận thông tin tính chất thống kê ngắn hạn chí tức thời kênh Các yếu tố hạn chế hệ thống thông tin di động bắt nguồn từ môi trường vô tuyến Các yếu tố là:  Suy hao: cường độ trường giảm theo khoảng cách Thông thường suy hao nằm khoảng từ 50 đến 150 dB tùy theo khoảng cách  Che tối: vật cản trạm gốc máy di động làm suy giảm thêm tín hiệu  Pha đinh đa đường phân tán thời gian: phản xạ, nhiễu xạ tán xạ làm méo tín hiệu thu cách trải rộng chúng theo thời gian Phụ thuộc vào băng thông hệ thống, yếu tố dẫn đến thay đổi nhanh cường độ tín hiệu gây nhiễu giao thoa ký hiệu (ISI: Inter Symbol Interference)  Nhiễu: máy phát khác sử dụng tần số hay tần số lân cận khác gây nhiễu cho tín hiệu mong muốn Đôi nhiễu coi tạp âm bổ sung Có thể phân kênh vô tuyến thành hai loại: "pha đinh phạm vi rộng" "pha đinh phạm vi hẹp" Các mô hình truyền sóng truyền thống đánh giá công suất trung bình thu khoảng cách cho trước so với máy phát Đối với khoảng cách lớn (vài km), mô hình truyền sóng phạm vi rộng sử dụng Pha đinh phạm vi rộng biểu thị tổn hao truyền sóng khoảng 11 cách xa Pha đinh phạm vi hẹp mô tả thăng giáng nhanh sóng vô tuyến theo biên độ, pha trễ đa đường khoảng thời gian ngắn hay cự ly di chuyển ngắn Pha đinh trường hợp gây truyền sóng đa đường Các kênh vô tuyến kênh mang tính ngẫu nhiên, thay đổi từ đường truyền thẳng đến đường bị che chắn nghiêm trọng vị trí khác Hình 2.1(a) cho thấy miền không gian, kênh có đặc trưng khác (biên độ chẳng hạn) vị trí khác Ta gọi đặc tính tính chọn lọc không gian (hay phân tập không gian) pha đinh tương ứng với pha đinh chọn lọc không gian Hình 2.1(b) cho thấy miền tần số, kênh có đặc tính khác tần số khác Ta gọi đặc tính tính chọn lọc tần số (hay phân tập tần số) pha đinh tương ứng với pha đinh chọn lọc tần số Hình 2.1(c) cho thấy miền thời gian, kênh có đặc tính khác thời điểm khác Ta gọi đặc tính tính chọn lọc thời gian (hay phân tập thời gian) pha đinh gây pha đinh phân tập thời gian Dựa đặc tính phân chia pha đinh kênh thành: pha đinh chọn lọc không gian (pha đinh phân tập không gian), pha đinh chọn lọc tần số (pha đinh phân tập tần số), pha đinh chọn lọc thời gian (phân tập thời gian) Chương xét tính chất kênh miền không gian, thời gian tần số Trong chương đồ án phân tích đặc tính kênh để sử dụng chúng giải thuật điều chế thích nghi 12 Phần khung công cụ thực bao gồm nút công cụ: ‘Execute’: thực kích hoạt hệ thống AOFDM hoạt động ‘Input Data’: mở giao diện để nhập thông số khởi tạo hệ thống ‘Close’: đóng giao diện mô ‘Back’: quay trở lại giao diện ‘AOFDM’ Phần khung công cụ thích nghi bao gồm nút công cụ: ‘Chọn lọc SM’: biểu tượng tích vào hệ thống kích hoạt chế độ thích nghi theo chế chọn lọc sóng mang ‘Mức điều chế’: tích vào biểu tượng hệ thống kích hoạt chế độ thích nghi theo mức điều chế (AQAM) Tất nhiên ta kích hoạt đồng thời hai chế thích nghi cách tích vào hai biểu tượng ‘Kênh động’: công cụ mà kích hoạt tạo kênh vô tuyến có hàm truyền đạt thay đổi theo thời gian Nếu không kích hoạt công cụ kênh mô kênh tĩnh, tham số kênh giữ nguyên trình mô Phần hiển thị tín hiệu M-QAM: hiển thị chòm M-QAM thu sau tín hiệu giải điều chế OFDM Khi số trạng thái điều chế M phần giao 71 diện thị chòm M-QAM, phần giao diện chòm 16QAM Phần hiển thị tín hiệu OFDM: hiển thị dạng sóng miền thời gian tín hiệu OFDM phát thu đồng thời hiển thị hàm truyền đạt kênh phổ tín hiệu OFDM thu Mục đích đồ án xây dựng giao diện hiển thị phổ tín hiệu OFDM thu hàm truyền đạt kênh để dễ dàng quan sát chế thích nghi chọn lọc sóng mang Ứng với vị trí mà hàm truyền đạt kênh nhận giá trị khác ‘1’ nhiều sóng mang có giá trị tần số nằm gần khoảng không sử dụng, giao diện ta thấy ứng với giá trị đáp ứng tần số tín hiệu thu xấp xỉ ‘0’ Cơ chế chọn lọc sóng mang coi hoạt động tốt lựa chọn khoảng mà đáp ứng kênh xấp xỉ ‘1’ Phần hiển thị kết quả: cung cấp giá trị BER thời sóng mang giá trị BER tổng hợp toàn hệ thống Giá trị BER thời sóng mang thị nhãn ‘Giá trị BER sóng mang con’ Giá trị BER hệ thống hiển thị nhãn ‘BER’ Ngoài để tiện theo dõi số lượng công việc hoàn thành phần trăm, giao diện đưa bảng hiển thị thời gian thực số phần trăm công việc thực Một bảng hiển thị quan trọng để theo dõi chế thích nghi chọn lọc sóng mang hiển thị số lượng sóng mang dùng để truyền liệu người dùng, nhãn ‘Số sm truyền’ Trên phần giao diện ta thấy số sóng mang thiết lập ban đầu 100 (ta thấy chiều dài trục hoành nhãn ‘Giá trị BER sóng mang 100’), số sóng mang truyền liệu người dùng có 24 Tất nhiên việc dùng số lượng sóng mang truyền dẫn làm chậm tốc độ hệ thống với điều kiện kênh tồi truyền liệu sóng mang lại chịu tỷ lệ lỗi lớn vượt giá trị BER yêu cầu cho dịch vụ không đảm bảo QoS 72 5.4.2 Kết mô phương pháp điều chế AOFDM Đồ án nghiên cứu hoạt động hệ thống truyền dẫn OFDM dùng chế thích nghi, dùng đồng thời chế thích nghi không dùng thích nghi 5.4.2.1 Kết mô không dùng chế thích nghi Trước tiên để dễ so sánh phương pháp thích nghi so sánh hiệu chế thích nghi với không thích nghi, ta xem kết truyền liệu người dùng file ảnh với phương pháp điều chế 16-QAM qua hệ thống OFDM mà không dùng chế thích nghi Tham số ban đầu thiết lập giao diện khởi tạo phía Giao diện mô sau: Ta thấy vị trí đáp ứng kênh có giá trị khác ‘1’ nhiều giá trị BER sóng mang lớn Nhìn lên phần giao diện đặc tuyến tần số tín hiệu OFDM thu, ta thấy tín hiệu OFDM bị lõm nghiêm trọng Do sóng mang biên độ bị suy giảm nhanh chóng gây lỗi lớn sau định Kết dẫn đến đầu thu tín hiệu bị lỗi 73 Kết file ảnh truyền qua môi trường kênh mà không sử dụng chế thích nghi sau Ta thấy hình ảnh thu bị mờ biến dạng nghiêm trọng, điều khắc phục sử dụng phương pháp chọn lọc sóng mang 5.4.2.2 Kết mô dùng chế thích nghi mức điều chế Giá trị BER thiết lập đồ án cho mức chuyển cho bảng 5.2 Cơ chế chuyển mức phải tuân theo quy tắc sau: Nếu mức BPSK trực tiếp chuyển lên mức 16-QAM, 64-QAM mà phải qua bước trung gian 4-QAM, mức 4-QAM chuyển trực tiếp lên 64-QAM Nhưng mức 16-QAM, 64-QAM BER tổng cao chuyển trực tiếp xuống BPSK Vì có chế mà hệ thống làm việc hiệu quả, nguyên nhân mức BPSK, 4-QAM kèm theo chế chọn lọc sóng mang thường BER tổng = 0, mức 16QAM, 64-QAM BER tổng nhỏ mà thường BER tổng không 74 đảm bảo mức ngưỡng để đảm bảo QoS cần phải chuyển qua mức trung gian Bảng 5.2 Tham số BER điều khiển chuyển mức điều chế Giá trị BER tổng BER> 0.2 BER ≥ 0,1 0.1>BER ≥ 0,01 0.01  BER  1E  1E   BER Ngưỡng BER Không thiết lập 10-2 10-3 10-4 Mức điều chế Không phát BPSK 4-QAM 16-QAM 10-5 64-QAM Dưới giao diện hoạt động chế thích nghi mức điều chế, mức điều chế thiết lập ban đầu 4-QAM tham số khởi tạo cho giao diện khởi tạo phía phần mô không sử dụng chế thích nghi 75 Ta thấy chất lượng ảnh thu sau mô tốt so với trường hợp không dùng chế thích nghi chút, đường xước trở nên mịn Tuy nhiên cải thiện QoS không đáng kể, xảy lỗi Theo quan sát giá trị BER tổng luôn > 0.01 theo chế thích nghi chọn mức điều chế luôn không đạt mức phát 16-QAM 5.4.2.3 Kết mô dùng chế thích nghi chọn lọc sóng mang Dưới giao diện hoạt động chế thích nghi chọn lọc sóng mang, phương pháp điều chế sóng mang 4-QAM, tham số khởi tạo cho giao diện khởi tạo phía phần mô không sử dụng chế thích nghi 76 Ta thấy vị trí sóng mang có BER lớn không dùng để truyền liệu Trên giao diện mô ta nhìn thấy có vị trí BER thấp,các vị trí BER dùng để truyền Nhìn vào vùng hiển thị số lượng sóng mang truyền liệu người dùng ta thấy có 22 sóng mang sử dụng tổng số 100 sóng mang dùng truyền liệu Vì trình diễn chậm Dùng chế thích nghi chọn lọc sóng mang kết BER tổng xấp xỉ ‘0’ 4-QAM, giá trị thấp nhiều so với không dùng chế thích nghi 77 Kết ảnh thu sau truyền qua hệ thống AOFDM có chất lượng cao nhiều so với hệ thống OFDM không dùng chế thích nghi Trên giao diện hiển thị kết ảnh thu ta thấy phần đầu ảnh có vài vết xước, ta thiết lập mảng QĐ với phần tử toàn giá trị ‘0’, tức lần đầu phát ta sử dụng 100 % số sóng mang có, lần BER cao Tuy nhiên sau lần chế thích nghi làm việc hiệu chọn lọc sóng mang có BER thấp để truyền liệu phần ảnh thu lại có chất lượng cao hoàn toàn giống ảnh phát Mặc dù mức điều chế không đổi 4-QAM, chế chuyển mức điều chế thường xuyên phát BPSK (do BER tổng cao) tức thông lượng chế thích nghi chọn lọc sóng mang cao mức điều chế trường hợp Đến ta thấy phương pháp thích nghi theo chế chọn lọc sóng mang làm việc thật hiệu trường hợp kênh tồi Tuy nhiên điều kiện kênh tốt sử dụng nguyên chế chọn lọc sóng mang không hiệu mức điều chế cao 16-QAM, 64-QAM, 128-QAM… Vì có 78 trường hợp kênh đột ngột trở nên xấu mà ta giữ nguyên mức điều chế thời không ổn tốc độ truyền liệu thấp Có trường hợp mức điều chế 64-QAM giữ nguyên mức điều chế 10 sóng mang đảm bảo giá trị BER ngưỡng tổng số 100 sóng mang mô Do tốc độ truyền dẫn cực thấp không đảm bảo QoS dịch vụ yêu cầu tính thời gian thực Cho nên để hiệu phương pháp thích nghi theo chế chọn lọc sóng mang phải kèm theo chế thích nghi chuyển mức điều chế 5.4.2.4 Kết mô dùng kết hợp hai chế thích nghi chuyển mức điều chế chọn lọc sóng mang Dưới trường hợp kết hợp hai phương pháp thích nghi với điều kiện kênh giao diện khởi tạo phía trên: 79 Ta thấy với điều kiện kênh tồi mà kết hợp hai phương pháp thích nghi cho phép mức điều chế lên đến 16-QAM, tất nhiên tần suất xuất 16-QAM 4-QAM Tuy nhiên nêu để ý mức 16-QAM, số sóng mang dùng để truyền liệu thường < 50 sóng mang tổng số 100 sóng mang, giá trị giao diện mô 30, 58 24 sóng mang, đảm bảo tốc độ truyền liệu người dùng BER yêu cầu mức điều chế cao dùng kết hợp chế thích nghi chọn lọc sóng mang Điều đặc biệt lần hệ thống phải chuyển mức phát BPSK Vì điều mà thông lượng chế thích nghi kết hợp hai chế thích nghi chọn lọc sóng mang thích nghi mức điều chế lớn hẳn chế thích nghi độc lập 80 Tất nhiên ảnh đẹp trường hợp truyền 4-QAM dùng nguyên chế thích nghi chọn lọc sóng mang Nhưng so sánh với trường hợp truyền 4-QAM mà không dùng chế thích nghi hay 4-QAM dùng nguyên chế thích nghi mức điều chế chất lượng tốt nhiều Qua ta kết luận chế chọn lọc sóng mang hoạt động tốt điều kiện kênh tồi Hệ thống hoạt động tốt kết hợp hai chế thích nghi chọn lọc sóng mang chuyển mức điều chế 81 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đề tài tốt nghiệp nêu đặc tính kênh thông tin vô tuyến Theo truyền thống, kênh phân loại thành kênh pha đinh phạm vi rộng kênh pha đinh phạm vi hẹp Qua nghiên cứu nguyên lý hoạt động OFDM, phân tích phần tử mô hình thông số đặc trưng dung lượng hệ thống OFDM, phân tích hiệu phổ tần vượt trội OFDM, phân tích cần thiết khoảng bảo vệ việc chống lại ISI trải trễ đa đường kênh, phân tích ảnh hưởng ICI đến hiệu hệ thống OFDM Tiếp theo, đề tài giải thích điều chế thích nghi, phân tích nguyên lý thích nghi chung cho hệ thống truyền dẫn, phân tích bước thực cho phương pháp thích nghi Đồng thời đề xuất phương án thích nghi: Thích nghi theo SNR phát, thích nghi theo mức điều chế, thích nghi theo chế chọn lọc sóng mang Phần cuối đề tài hoàn thành xây dựng chương trình mô hệ thống truyền dẫn thích nghi OFDM Dựa kết nghiên cứu lý thuyết thích nghi, tồn phương pháp thích nghi có như: thích nghi theo SNR phát, thích nghi theo mức điều chế (AQAM) Đề tài đề xuất phương án thích nghi hoàn toàn chế thích nghi chọn lọc sóng mang Nhận thấy ưu điểm vượt trội hai chế thích nghi chế chọn lọc sóng mang chế thích nghi theo mức điều chế, đề tài mạnh dạn chọn hai chế thích nghi để mô Với khả mềm dẻo công nghệ FPGA nay, đề tài xin đề xuất hướng phát triển xây dựng mô hình mô phần cứng, qua tăng khả thực nghiệm Thông qua thí nghiệm thực tiễn giúp ứng dụng triển khai có hiệu hệ thống thông tin vô tuyến hệ 82 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AC AM Alternating Current Adapting Multi-access scheam Dòng xoay chiều (tần số khác ‘0’) Thích nghi lược đồ đa truy nhập AOFDM Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao thích nghi Tạp âm Gauss trắng cộng Tỷ số bit lỗi Số bit ký hiệu Nhiễu đồng kênh Tham số Crest Tỷ số sóng mang nhiễu tạp âm DAB Adaptive Orthogonal Frequency Division Multi-Access Additive White Gaussian Noise Bit Error Rate Bit per symbol Co-channel interference Crest Factor Carrier to interference plus Noise ratio Channel impulse response Coding Orthogonal Frequency Divistion Multiplex Digital Audio Broadcast system DAC Digital Analog Converter Bộ chuyển đổi số sang tương tự DC DFT DDS DFE DMT DSP DS DVB FEC FFT FIR HDTV HiperLAN2 Direct Current Discreat Fourier Transformation Direct Digital Synthesis Decision Feed back Equalizer Discete Multi-Tone Digital Signal Process Delay Spread Digital Video Broadcast Forward Error Correction Fast Fourier Transformation Finite Impulse Response Hight Difinition Television High Performance Radio Local Area Network, WLAN standard (Europe) based on OFDM, with maximum data rate of 54 Mbps Inter-Carrier Interference WLAN standard (U.S) based on OFDM, with a maximum data rate of 54 Mbps WLAN standard (U.S) based on DSSS, with maximum data rate of 11 Mbps Dòng chiều (tần số ‘0’) Biến đổi Fourier rời rạc Đồng số trực tiếp Phản hồi định Đa tần rời rạc Xử lý tín hiệu số Trải trễ Truyền hình số Sửa lỗi trước Biến đổi Fourier nhanh Đáp ứng xung kim hữu hạn Truyền hình độ nét cao Chuẩn WLAN Châu Âu cho OFDM với tốc độ liệu tối đa 54 Mbps AWGN BER BPS CCI CF CINR CIR COFDM ICI IEEE802.11a IEEE802.11b 83 Đáp ứng xung kim kênh Mã hoá ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Hệ thống phát số Nhiễu giao thoa sóng mang Tiêu chuẩn WLAN cho OFDM với tốc dộ liệu tối đa 54 Mbps Tiêu chuẩn WLAN dựa DSSS với tốc độ liệu tối đa 11 Mbps Biến đổi Fourier ngược nhanh IMD IQ Inverse Fast Fourier Transformation Inter-Modulation Distortion Inphase Quadrature ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu giao thoa ký hiệu JPEG Định dạng file ảnh tĩnh chế độ nén PAPR Joint Photographic Experts Group (Image compress standard) LinEariry-Mean Square error Equalizer Line Of Sight Multi-Input and Multi-Output Maximum Mean Square error Estimation Moving Picture Experts Group (Video compress standard) M-Phase Shift Keying Mean Square Error Orthogonal Frequency Division Multiplex Peak to Average Power Ratio PSD PSAM Power Spectrum Density Pilot Symbol Assisted Modulation QAM QoS RC RF RMS Quadrature Amplitude Modualtion Quality of Service Rised Cosin Radio Frequency Root Mean Squared value SF SINR Spread Factor Signal to Interference Plus Noise Ratio Signal to Noise Ratio Universal Mobile Telecommunications System Wide Band Code Division Multi-Access Wireless Local Area Network Zero Forcing equalizer IFFT LM-MSE LOS MIMO MMSE MPEG M-PSK MSE OFDM SNR UMTS W-CDMA WLAN ZF 84 Nhiễu điều chế nội Đồng pha vuông pha Bộ cân sai số bình phương cực tiểu tuyến tính Đường nhìn thẳng Hệ thống đa đường vào đa đường Ước tính cực đại trung bình lỗi bình phương Định dạng file ảnh động chế độ nén Khoá dịch pha M trạng thái Trung bình lỗi bình phương Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình Hàm mật độ phổ công suất Điều chế hỗ trợ ký hiệu hoa tiêu Điều chế biên độ cầu phương Chất lượng dịch vụ Khoảng bảo vệ cosin tăng Tần số vô tuyến Giá trị bậc hai trung bình quân phương Tham số trải phổ Tỷ số tín hiệu nhiễu tạp âm Tỷ số tín hiệu tạp âm Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Đa truy nhập phân chia theo mã băng tần rộng Mạng không dây nội vùng Bộ cân cưỡng không TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Lý thuyết trải phổ ứng dụng” Nhà xuất Bưu Điện, 2002 [2] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trình sở truyền dẫn viba số” Nhà xuất Bưu Điện, 2001 [3] TS Nguyễn Văn Đức, “ Các tập Matlab kênh thông tin vô tuyến ” Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2006 [4] TS Nguyễn Văn Đức, “ Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM ” Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2006 [5] “Spectrum Auctions”, Radiocommunications Agency of UK, Online: http://www.spectrumauctions.gov.uk/auction/auction_index.htm [6] “Third Generation Mobile Phone Licensing in Europe”, TIA on line, Online: http://www.tiaonline.org/international/regional/nis/licensing.cfm [7] “Third Generation Mobile Phone Licensing in Europe”, TIA on line, Online: http://www.tiaonline.org/international/regional/nis/licensing.cfm [8] Eric Philip Lawrey,"Adaptive techniques for multiuser OFDM", Philosophy in Electrical and Computer Engineering, 12-2001 [9] http://www.ebook.edu.vn [10] http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/ 85