Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô giáo Trường CĐ CNTT hữu nghị Việt Hàn nói chung và các Thầy, Cô trong Khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng Dụng ngành Tin Học Viễn Thông nói riêng. Những người đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt ba năm học qua.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Cô giáo Ths. Trần Thị Trà Vinh, người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Cuối cùng, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, tất cả những người đã hỗ trợ em không những về vật chất mà còn là nguồn động viên rất lớn trong suốt quá trình học tập, hoàn thành đồ án này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, tháng 06 năm 2012 Sinh viên
Lưu Thị Tuyết
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
TỪ VIẾT TẮT v
DANH MỤC HÌNH VẼ vii
LỜI NÓI ĐẦU 1
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MIMO 4
1.1. Khái niệm kênh MIMO 4
1.2. Mô hình tổng quan kênh MIMO 4
1.3. Lợi ích của kỹ thuật MIMO 6
1.3.1. Độ lợi beamforming 6
1.3.2. Độ lợi phân tập không gian 7
1.3.3. Độ lợi ghép kênh không gian 7
1.3.4. Giảm can nhiễu 7
1.4. Khuyết điểm của hệ thống MIMO 7
1.5. Dung lượng hệ thống MIMO 7
1.5.1. Trường hợp CSI được biết tại cả phía phát và phía thu 11
1.5.2. Phân tập phát 12
1.6. Sơ lượt về kỹ thuật phân tập 13
1.6.1. Phân tập thời gian 13
1.6.2. Phân tập tần số 14
1.6.3. Phân tập không gian 14
CHƯƠNG II: KỸ THUẬT OFDM 15
2.1. Khái niệm 15
2.1.1. Điều chế đơn sóng mang 15
2.1.2. Điều chế đa sóng mang 15
2.1.3. Tín hiệu trực giao 16
2.2. Sơ đồ hệ thống OFDM băng cơ sở 17
2.3. Cơ sở toán học 18
2.3.1. Trực giao 18
2.3.2. Sử dụng FFT/IFFT trong OFDM 18
2.4. Các kỹ thuật cơ bản trong OFDM 19
2.4.1. Bộ điều chế và giải điều chế OFDM 19
2.4.1.1. Bộ điều chế OFDM 19
2.4.1.2. Bộ giải điều chế OFDM 21
2.4.2. Tiền tố lặp CP 21
2.5. Đặc tính kênh truyền trong hệ thống OFDM 23
2.5.1. Suy hao đường truyền 23
2.5.2. Hiện tượng fading đa đường 24
2.5.2.1. Truyền dẫn đa đường 24
2.5.2.2. Hiệu ứng dịch Doppler 24
2.5.3. Nhiễu AWGN 25
2.5.4. Nhiễu liên ký tự ISI 25
2.5.5. Nhiễu liên sóng mang ICI 25
2.5.6. Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) 26
2.6. Ưu điểm và nhược điểm của OFDM 27
2.6.1. Ưu điểm 27
2.6.2. Nhược điểm 28
CHƯƠNG III: MÃ HÓA KHÔNG GIAN-THỜI GIAN 29
3.1. Giới thiệu 29
3.2. Mã hóa không gian-thời gian khối STBC 29
3.2.1. Mô hình Alamouti 29
3.2.1.1. Mã hóa Alamouti với hai anten phát (2 Tx) 30
3.2.1.2. Bộ Giải mã tương quan tối đa và bộ kết hợp (combining and maximum likelihood decoding) 32
3.2.1.3. Mô hình Alamouti với nhiều anten thu 33
3.2.2. Bộ mã không gian thời gian STBC 34
3.2.2.1. Mã hóa không gian thời gian khối 34
3.2.2.2. STBC cho chùm sao tín hiệu thực 35
3.3. Mã hóa không gian thời gian lưới STTC 37
3.3.1. Giới thiệu 37
3.3.2 Cấu trúc mã hóa STTC 38
3.4. Mã hóa không gian thời gian lớp BLAST 40
3.4.1. Kiến trúc V-BLAST 41
3.4.2. Bộ thu V-BLAST Zero-Forcing 42
3.4.2.1. Vector trọng số ZF 43
3.4.2.2. Thứ tự tối ưu 44
3.4.2.3. Hạn chế của Zero-forcing 47
3.4.3. Bộ thu V-BAST Minimum Mean-Squared Error 47
CHƯƠNG IV: CÁC KỸ THUẬT GIẢM PAPR 51
4.1. Giới thiệu về PAPR 51
4.2. Các kỹ thuật giảm PAPR 51
4.2.1. Kỹ thuật xén (clipping) 52
4.2.2. Kỹ thuật mã hóa 53
4.2.3. Kỹ thuật Partial Transmit Sequence (PTS) 53
4.2.4. Phương pháp Selected Mapping (SLM) 55
4.2.5. Phương pháp hoán vị (interleaving) 56
4.3. Giảm PAPR dùng phương pháp PTS 57
CHƯƠNG V: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIMO-OFDM & ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 59
5.1. Giới thiệu phần mềm Matlab sử dụng để mô phỏng hệ thống MIMO 59
5.2. Giao diện chính của chương trình 60
5.3. Tính BER của hệ thống MIMO – OFDM 61
5.3.1. Mô hình Alamouti 61
5.3.2. Mô hình MIMO 4x4 63
5.4. Dung lượng của hệ thống MIMO 64
5.4.1. Dung lượng của hệ thống khi không có CSI 64
5.4.2. Dung lượng của hệ thống khi có CSI 65
5.5. Giảm PAPR dùng phương pháp PTS 66
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 68
6.1. Kết luận 68
6.2. Hướng phát triển đề tài 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ix
PHỤ LỤC x
TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
AWGN Addition White Gaussian Nois Phụ trắng Gaussian tiếng ồn BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit
BS Basic Station Trạm gốc
BLAST Bell Laboratories Layered Space Time Mã hóa không gian thời gian lớp CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp
CDM Code Division Multiple Mã phân chia
CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh
D-BLAST Diagonal Bell Laboratories Layered Mã hóa không gian thời gian lớp Space Time chéo
DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao kỹ thuật số
DFT Discrete Fourier Transform Kỹ thuật trải phổ. DSSS Direct sequence spread spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp DSP Digital signal processing Xử lý tín hiệu số
FFT Fast Fourier Transform Phép biến đổi Fourier nhanh FDM Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo tần số FFC Forward Error Correcting Chuyển tiếp lỗi sửa chữa
GSM Global System For Mobile Hệ thống truyền thông di động Communication toàn cầu
ICI Inter Channel Interference Nhiễu lên kênh
IDFT/DFT Inverse Discrete Fourier Transform/ Biến đổi Fourier ngược rời rạc/ Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc
IFFT/FFT Inverse Fast Fourier Transform/ Biến đổi Fourier ngược nhanh/ Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh
ISI Inter Symbol Interference Can thiệp intersymbol MIMO Multi Input Multi Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra MS Mobile Station Anten trạm di động.
MMSE Minimum mean-sqared error Tối thiểu lỗi trung bình bình
phương
ML Maximum Likelihood Bộ giải mã tương quan tối đa OFDM Orthogonal Frequency Division Dồn theo tần số trực giao
Multiplexin
PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh trên công
suất trung bình
PTS Partial Tranmit Sequence Giảm PAPR không làm méo dạng
tín hiệu
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu tạp âm
SVD Singular value decomposition Định lý phân tích giá trị riêng STBC Space-time block codes Mã hóa không gian thời gian khối STTC Space-time trellis codes Mã hóa không gian thời gian khối STMLD Space-Time Maximum Likelihood Bộ giải mã tương quan tối đa
Decoder không gian thời gian
SC-FDMA Single Carrier frequency division Đa truy nhập phân tần đơn mang multiple access
SINR Signal to Interference plus Noise Ratio Tín hiệu để can thiệp công với
nhiễu
Time Division Multiple | Ghép kênh theo thời gian | |
UHF | Ultra High Frequency | Tần số siêu cao |
ZF | Zero-forcing | Vecto trọng số |
WIFI | Wireless Fidelity | Hệ thống mạng không dây sử dụng |
sóng vô tuyến |
Có thể bạn quan tâm!
-
Tìm hiểu mô phỏng hệ thống MIMO - OFDM và đánh giá chất lượng hệ thống - 2 -
Trường Hợp Csi Được Biết Tại Cả Phía Phát Và Phía Thu -
Kỹ Thuật Ghép Kênh Phân Chia Theo Tần Số Trực Giao.
Xem toàn bộ 97 trang tài liệu này.
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mô hình một hệ thống MIMO tiêu biểu. 4
Hình 1.2. Sơ đồ khối hệ thống MIMO 4
Hình 1.3. Sơ đồ khối của kênh MIMO với nT > nR 9
Hình 1.4. Sơ đồ khối của kênh MIMO với nR > nT 9
Hình 2.1. Sơ đồ chung của hệ thống đơn sóng mang 15
Hình 2.2. Cấu trúc truyền dẫn hệ thống đa sóng mang 16
Hình 2.3. Bốn sóng mang trực giao nhau 16
Hình 2.4. Phổ của 4 sóng mang trực giao 17
Hình 2.5. Kỹ thuật đa sóng mang 17
Hình 2.6. Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao. 17
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống OFDM. 17
Hình 2.8. Bộ điều chế OFDM 20
Hình 2.9. Sơ đồ bộ giải điều chế OFDM 21
Hình 2.10. Tiền tố lặp (CP) trong OFDM. 22
Hình 2.11. Hàm truyền đạt của kênh 25
Hình 2.13. Sự xuất hiện đỉnh cao của sóng mang 27
Hình 2.14. Hiệu quả sử dụng phổ của OFDM 27
Hình 3.1. Phân tập phát không gian với mã hóa không gian thời gian khối của Alamouti 29
Hình 3.2. Sơ đồ khối mã hóa Alamouti 30
Hình 3.3. Các symbol phát và thu của mô hình Alamouti 30
Hình 3.4. Sơ đồ Alamouti hai anten phát và hai anten thu 31
Hình 3.5. Bộ thu của mô hình Alamouti 31
Hình 3.6. Sơ đồ Alamouti 2 anten phát và M anten thu 33
Hình 3.7. Mã hóa cho STBC 34
Hình 3.8 Bộ mã hóa STTC 38
Hình 3.9 Bộ mã hóa STTC với hai anten phát 40
Hình 3.10. Hệ thống V-BLAST 41
Hình 3.11. Máy thu V-BLAST Zero-forcing 45
Hình 3.12. Máy thu V-BLAST Zero-forcing theo thứ tự tối ưu 46
Hình 3.13. Máy thu V-BLAST MMSE 50
Hình 4.1. Thuật toán xén 53
Hình 4.2. Sơ đồ khối phương pháp PTS 53
Hình 4.3. Phân chia những sóng mang phụ vào 3 khối con 54
Hình 4.4 Thực hiện PTS thích ứng 54
Hình 4.5. SLM thích ứng 55
Hình 4.6. Thuật toán Interleaving 56
Hình 4.7. Thực hiện hoán vị thích ứng 57
Hình 4.8. Sơ đồ khối phương pháp PTS 57
Hình 5.1 Giao diện làm việc chính của MATLAB 59
Hình 5.2. Giao diện chính của chương trình 60
Hình 5.3. Chương trình mô phỏng 60
Hình 5.4. Giao diện tính BER của mô hình Alamout trong hệ thống MIMO – OFDM 61 Hình 5.5. BER của mô hình Alamouti trong hệ thống MIMO 62
Hình 5.6. Giao diện tính BER của hệ thống MIMO 4x4 63
Hình 5.7. BER của hệ thống MIMO 4x4 63
Hình 5.8. Dung lượng của hệ thống khi không có CSI 64
Hình 5.9. Dung lượng của hệ thống khi có CSI 65
Hình 5.10. PAPR của hệ thống OFDM dùng PTS 66