- Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 1Nguyễn Huy Phong CH2010B MỤC LỤC MỤC LỤC. - 111.3 Đặc điểm hệ thống MIMO. - 263.3 Hệ thống truyền dẫn OFDM. - 39CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG MIMO. - 40 Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 2Nguyễn Huy Phong CH2010B 4.1 Giới thiệu. - 404.2.2 Độ lợi hệ thống MIMO. - 424.2.3 Dung lượng hệ thống. - 444.3 Hệ thống MIMO. - 464.3.1 Mô hình hệ thống MIMO khi sử dụng mã không gian thời gian. - 68CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG MIMO-OFDM. - 695.2 Hệ thống MIMO – OFDM. - 695.2.2 Hệ thống MIMO-OFDM Alamouti. - 805.3 Ước lượng kênh truyền cho hệ thống MIMO – OFDM. - 925.3.7 Phương pháp ước lượng kênh dựng bộ lọc LS (least square filter) cho hệ thống MIMO – OFDM. - 935.3.8 Cân bằng tín hiệu cho hệ thống MIMO – OFDM. - 986.2 Dung lượng hệ thống MIMO - OFDM. - 986.3 Ước lượng kênh hệ thống MIMO – OFDM. - Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành các dòng dữ liệu tốc độ Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 10Nguyễn Huy Phong CH2010B thấp hơn và phát trên các sóng mang con trực giao. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 11Nguyễn Huy Phong CH2010B - OFDM loại trừ nhiễu liên ký tự ISI và xuyên nhiễu giữa các sóng mang ICI nhờ việc chèn khoảng bảo vệ có tính chất CP ( cycle prefix) lớn hơn trải trễ lớn nhất của kênh truyền đa đường. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 12Nguyễn Huy Phong CH2010B 1.3 Đặc điểm hệ thống MIMO 1.3.1 Giới thiệu Sự phát triển của thông tin vô tuyến dẫn đến việc đòi hỏi cao về tốc độ truyền dữ liệu cũng như chất lượng truyền. - Chi phí phải trả để tăng tốc độ dữ liệu chính là việc tăng chi phí Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 13Nguyễn Huy Phong CH2010B triển khai hệ thống, không gian cần thiết cho hệ thống cũng tăng lên, độ phức tạp của hệ thống xử lý số tín hiệu nhiều chiều cũng tăng lên. - Do đó, bài toán đặt ra là nghiên cứu dung lượng và các phương pháp ước lượng kênh truyền của hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng kỹ thuật MIMO – OFDM. - Đồng thời, nghiên cứu các phương pháp kỹ thuật mới tối ưu cho hệ thống MIMO – OFDM. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 15Nguyễn Huy Phong CH2010B 1.5 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết, bao gồm. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 16Nguyễn Huy Phong CH2010B CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG KÊNH TRUYỀN Trong thông tin vô tuyến, đặc điểm của kênh truyền có tầm quan trọng rất lớn vì chúng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng truyền dẫn và dung lượng hệ thống. - 0.2) Với PR : công suất nhận(W) PT : Công suất phát (W) GR : độ anten thu GT : độ lợi anten phát Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 17Nguyễn Huy Phong CH2010B f: tần số phát (Hz) R: khoảng cách máy thu – máy phát (km) Lpt : hệ số suy hao trong không gian tự do (dB) 2.2 Các hiện tượng fading QoS là một trong các vấn đề quan trọng nhất của IMS. - Tín hiệu thu được có thể được tăng cường nếu chúng Taùn xaï 1Phaûn xaïï 23LOSNhieãu xaïL Hình 0.1 Tín hiệu tới anten thu theo L đường Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 18Nguyễn Huy Phong CH2010B đồng pha, nhưng cũng có thể bị triệt tiêu, khiến cho tín hiệu thu được không ổn định. - Nếu kênh truyền không thay đổi trong khoảng thời gian truyền một ký hiệu Tsymbol thì kênh Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 19Nguyễn Huy Phong CH2010B truyền là không chọn lọc thời gian hay kênh truyền biến đổi chậm hay slow fading. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 21Nguyễn Huy Phong CH2010B CHƯƠNG 3 OFDM 3.1 Giới Thiệu Trong thập niên vừa qua kỹ thuật Othorgonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) đã được phát triển thành hệ thống thông tin thông dụng, ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin tốc độ cao. - OFDM được xem là kỹ thuật tương lai của các hệ thống thông tin vô tuyến. - 3.1) Trong đó: si (t), sj (t) là các sóng mang con được dùng trong hệ thống OFDM. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 22Nguyễn Huy Phong CH2010B 2 . - Hình 3.1 Tích phân của sóng hình sin Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 23Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 3.2 Tích phân của hai sóng hình sin khác tần số Nếu hai sóng sin có cùng tần số như nhau thì dạng sóng hợp thành luôn dương, giá trị trung bình của nó luôn khác không. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 27Nguyễn Huy Phong CH2010B Ts là thời gian một chu kỳ ký hiệu OFDM. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 29Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 3.9 Minh họa bộ biến đổi song song/ nối tiếp và nối tiếp/ song song Do tính chất chọn lọc tần số của kênh fading (fading chọn lọc tần số) tác động lên một nhóm các sóng mang con làm chúng suy giảm nhanh chóng. - STSTPTPTPTPTSPNTT =SPNTT = Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 30Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 3.10 Tín hiệu phát 16-QAM sử dụng mã hóa Gray và tín hiệu 16-QAM truyền qua kênh vô tuyến, SNR = 18 dB 3.3.3 Tầng chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian OFDM là kỹ thuật điều chế đa sóng mang, trong đó dữ liệu được truyền song song nhờ rất nhiều sóng mang con. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 31Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 3.11 Tần IFFT, tạo tín hiệu OFDM Phép biến đổi IDFT ( Inverse Discrete Fourier Transform) cho phép ta tạo ra tín hiệu OFDM dễ dàng, tức là điều chế N luồng tín hiệu song song lên N tần số trực giao một cách chính xác và đơn giản. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 32Nguyễn Huy Phong CH2010B là các mẫu rời rạc của tín hiệu OFDM x(t) trong miền thời gian. - 3.8) RMSτ Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 35Nguyễn Huy Phong CH2010B Ts Ký hiệu i-1 Ký hiệu i Ký hiệu i+1 Hình 3.16 Tiền tố lặp CP trong OFDM Ký hiệu OFDM lúc này có dạng : SSGTTTη. - 3.10) Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 36Nguyễn Huy Phong CH2010B Do vậy, việc thiết kế khoảng bảo vệ ngoài việc phải dựa vào trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh truyền còn phải dựa vào việc cân đối chất lượng tín hiệu mong muốn và hiệu quả sử dụng dải tần. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 37Nguyễn Huy Phong CH2010B FFTsTFSRT. - Thông lượng kênh theo Shannon Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 38Nguyễn Huy Phong CH2010B Thông lượng kênh phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) và độ rộng băng thông của tín hiệu B được xác định bằng công thức sau: 2.log (1 R. - 3.14) Từ công thức (3.14) cho thấy, đối với một sóng mang con hay một nhóm các sóng mang con, bốn thông số sau đây sẽ quyết định tốc độ bit: tỷ lệ mã, mức điều Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 39Nguyễn Huy Phong CH2010B chế, độ rộng băng và FSR. - Hệ thống này giúp cải thiện đáng kể chất lượng của hệ thống thông tin tốc độ cao. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 40Nguyễn Huy Phong CH2010B CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG MIMO 4.1 Giới thiệu Hệ thống MIMO (Multiple Input Multiple Output) được định nghĩa là tuyến thông tin điểm-điểm với đa anten tại phía phát và phía thu. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 41Nguyễn Huy Phong CH2010B Phân tập tần số Trong phân tập tần số, sử dụng các thành phần tần số khác nhau để phát cùng một thông tin. - Dung lượng hệ thống sẽ tăng tuyến tính theo số các kênh truyền song song trong hệ thống. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 44Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 4.3 Phân tập không gian giúp cải thiện chất lượng hệ thống Thực tế, để hệ thống có dung lượng cao, BER thấp, chống được fading thì ta phải có sự cân đối giữa độ lợi phân tập và độ lợi ghép kênh trong thiết kế hệ thống. - Khi máy phát biết được thông tin kênh truyền, dung lượng hệ thống tăng lên theo hàm logarit của số anten phát và có thể xác định được gần đúng theo công thức sau: Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 45Nguyễn Huy Phong CH2010B ( 4.2) Hệ thống SIMO: Hệ thống này sử dụng một anten phát và đa anten thu. - 4.4) Dung lượng hệ thống trong trường hợp đạt độ lợi ghép kênh cực đại có thể xác định theo công thức sau: Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 46Nguyễn Huy Phong CH2010B Hệ thống MIMO Trong hệ thống MIMO, hiệu quả đem lại bởi việc sử dụng các loại mã không gian thời gian STC ( Space Time Codes. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 47Nguyễn Huy Phong CH2010B Các loại mã không gian thời gian chính là. - TTTRRRTTRNNNNNNNNNnnnxxxhhhhhhhhhyyy Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 48Nguyễn Huy Phong CH2010B Sự phụ thuộc thời gian không được nói đến ở đây, nhưng x, y, n và H là các quá trình thống kê. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 49Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 4.4 Sơ đồ Alamouti 2 anten phát và 1 anten thu Hình 4.5 Các symbol phát và thu trong sơ đồ Alamouti Giả sử fading không thay đổi qua hai chu kỳ liên tiếp. - nncccchhrr nchchrnchchr++−=++=⇒1~c2~c Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 50Nguyễn Huy Phong CH2010B ( 4.13. - xhxhrxhxhrccSxx xhrhrxhrhrxhhrxhrhrxhrhrxhhrxhrxhrxhrxhrxhxhrxhrxhrxhrxhrxhxhrxhxhrxhxhrxxhhxxhhxhrxhrxhrxhrxhxhrxhxhrxhxhrxhxhrxxhhxxhhxhrxhrxhrxhrxhxhrxhxhrxhxhrxhxhr cc21~,~cc minarg)()(minarg)()(minarg~111xhrhrxhhhrhrxxhrhrxhhrxhrhrxhrhrxhhrcSxSxSx minarg)()(minarg)()(minarg~222xhrhrxhhhrhrxxhrhrxhhrxhrhrxhrhrxhhrcSxSxSx21r21*1*22)( hrhr +21r21*1*22)( hrhr + Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 51Nguyễn Huy Phong CH2010B trong biểu thức tìm c1. - L222221)1( xhh −+21~,~cc minarg~~minarg~21xxcxxcsxsx−=−=∈∈21~,~xx21~,~cc Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 52Nguyễn Huy Phong CH2010B Sơ đồ Alamouti mở rộng: Sơ đồ Alamouti có thể mở rộng sử dụng 2 anten phát và M anten thu như hình 4 .15. - MMMMMMnncccchhrr +⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=r~11h12h1Tx2Tx cccccc21h22h1Mh2Mh[]1211nn[]2221nn[]21 MMnnrrrc~ Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 53Nguyễn Huy Phong CH2010B ( 4.24. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 55Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 4.7 Sơ đồ lưới mã Trellis K = 3, k/n = 1/2 Lưới này có 4 node, tương ứng với 4 trạng thái. - 4.28) Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 56Nguyễn Huy Phong CH2010B Trong thực tế, người ta thường biểu diễn mã theo đa thức sinh để đơn giản, hiệu quả hơn. - Điều chế v Số anten phát Đa thức sinh Rank(r) QPSK 2 2 g g QPSK 4 2 g g QPSK 4 3 g g PSK 3 2 g g g PSK 4 2 g g g Bảng 4.1: Đa thức sinh sử dụng trong điều chế mã Trellis Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 57Nguyễn Huy Phong CH2010B Tín hiệu nhận được phía thu sẽ được bộ giải mã tương quan tối đa không gian thời gian STMLD ( Space-Time Maximum Likelihood Decoder) giải mã. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 58Nguyễn Huy Phong CH2010B Bộ lập mã lưới có sơ đồ như sau: Hình 4.8 Bộ lập mã chập với chiều dài cưỡng bức K = 3, k/n = ½ Từ nhánh được xem xét từ bộ lập mã lưới ở hình trên (4.9). - Hình 4.9 Sơ đồ lưới bộ lập mã K=3, tốc độ 1/2 với các giá trị nhánh Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 59Nguyễn Huy Phong CH2010B Chuỗi mã Z nhận được là . - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 60Nguyễn Huy Phong CH2010B Trong ví dụ này, tại thời điểm t3 có 4 trạng thái trên lưới. - Điều quan trọng nhất của BLAST là tính phức tạp của máy thu ít Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 62Nguyễn Huy Phong CH2010B hơn so với STTC. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 63Nguyễn Huy Phong CH2010B Ký hiệu vectơ symbol phát là , vectơ symbol thu sẽ là . - []∑=+=TNiiimnmxhmr1 Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 64Nguyễn Huy Phong CH2010B xi[m] là dòng dữ liệu truyền lên anten i, các dòng dữ liệu này độc lập nhau. - Do Kz khả đảo nên Kz có thể viết được như sau: 2020~~iiiiiiikkkknkSICkWNPWNPPPSNR ≥==22~iikkWW ≤ikSICkSNRSNR ≥1zhxy +=2/1−zKz~2/1−zKz~zhxKyKzz~2/12/1+=−−HHxUUK Λ=− 2/1Λ Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 66Nguyễn Huy Phong CH2010B ( 4.41) Trong đó U là ma trân quay ( ma trận unitary) và là ma trận đường chéo, ma trận là căn bậc hai của ma trận. - Tỷ số SINR của tín hiệu tại ngõ ra bộ Matched-Filter có biểu thức như sau: HzUUK Λ=Λ2/1ΛΛ ΛΛΛ=ΛRNLMOMMLL ΛΛΛ=ΛRNLMOMMLL000000212/1yKz2/1− 2/1−zhKHxhK )(2/1−zhKhxKhKyKhKHzzHzzHz zKhhxKhyKhzHzHzH 111 −−−+=hKVz1−=1* −=zHKhV Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 67Nguyễn Huy Phong CH2010B ( 4.48) Bộ thu MMSE cho giải thuật V-BLAST khi này sẽ giải mã từng luồng tín hiệu. - Hình 5.1 Sơ đồ hệ thống MIMO – OFDM Symbol thu được từ anten thu thứ i, tại sóng mang phụ thứ k của symbol OFDM có thể biểu diễn như sau: 1Rx1Tx2Rx2TxTNTxTNRx Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 70Nguyễn Huy Phong CH2010B ( 5.1) Với Xj (k) là các symbol phát trên sóng mang thứ k trong symbol OFDM Vi(k) là nhiễu Gaussian tại anten thu thứ i trong miền tần số, tức là N-FFT của nhiễu trong miền thời gian vi(t) là độ lợi kênh truyền từ anten phát thứ j tới anten thu thứ I tại sóng mang phụ thứ n. - Kênh truyền của hệ thống MIMO-OFDM có thể mô tả thông qua ma trận H như sau. - Hệ thống MIMO-OFDM tương đương với hệ thống MIMO. - NkkVkXkkXkkXkkYkVkXkkXkkXkkYkVkXkkXkkXkkYRTTRRRRTTTTNNNNNNNNNNN LLMLL λλλλλλλλλ)(kijλ)(kijλ)(tcij)(kijλ kkkkkkkkkkHTRRRTTNNNNNNλλλλλλλλλLMOMMLL Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 71Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 5.2 Ma trận kênh truyền MIMO – OFDM 5.2.2 Hệ thống MIMO-OFDM Alamouti Hệ thống MIMO-OFDM Alamouti được minh họa sau đây có các khối cơ bản nhất. - NVVNVVNNNXNXXXNXNXXXNYYNYYMMMMOOOOMMλλλλ NVNVVVNNNXNXNXNXXXXXNYNYYYMMMMOOMMλλλλ Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 76Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 5.4 Sơ đồ khối hệ thống MIMO - OFDM Trellis Tại phía phát, dữ liệu nhị phân sau khi đi qua bộ điều chế QAM, sẽ được đưa qua bộ điều chế STTC. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 77Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 5.5 Sơ đồ khối hệ thống thu MIMO-OFDM Trellis 5.2.4 Hệ thống MIMO – OFDM V-BLAST Hình 5.6 Máy phát MIMO-OFDM VBLAST Hệ thống MIMO-OFDM VBLAST được áp dụng nhằm tối đa dung lượng kênh truyền fading chọn lọc tần số. - 5.19) Viết lại (5.19) ta có biểu thức sau iiXFx*=)(tsj)(tSRFjRTTrRRRTTTTNNNNNNNNNNNvxHxHxHyvxHxHxHyvxHxHxHy LMLL ijHjvRTTrRRRTTTTNNNNNNNNNNNvXFHXFHXFHyvXFHXFHXFHyvXFHXFHXFHy LMLLRTTrRRRTTTTNNNNNNNNNNNFvXFFHXFFHXFFHFyFvXFFHXFFHXFFHFyvFXFHFXFHFXFFHyF LMLL Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 79Nguyễn Huy Phong CH2010B ( 5.20) Với và là biến đổi FFT của yi và vi . - Nguyên nhân của vấn để này là do tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PAPR (Peak to Average Power Ratio) 1−Nf1f0f1Y2YRNY()kX1~()kX2~()kX3~()kXTN~()kYTN~()kY1~()kY3~()kY2~ Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 81Nguyễn Huy Phong CH2010B khá lớn dẫn đến tầm động của tín hiệu khá lớn, khi hệ thống đa sóng mang sử dung số sóng mang phụ lớn. - Có hai vấn đề chính trong việc thiết kế bộ ước lượng kênh truyền cho hệ thống vô tuyến. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 82Nguyễn Huy Phong CH2010B • Vấn đề thứ nhất liên quan đến việc lựa chọn pilot thông tin sẽ được truyền như thế nào. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 83Nguyễn Huy Phong CH2010B 5.3.3 Điều chế ký tự pilot thêm vào ( Pilot Symbol Assisted Modulation ) Ước lượng kênh truyền thông thường cần một số loại pilot thông tin như một điểm tham khảo. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 84Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 3.14 Ví dụ về việc truyền pilot liên tục và phân tán ở những vị trí sóng mang biết trước 5.3.4 Sắp xếp các pilot Việc sử dụng những ký tự pilot để ước lượng kênh truyền như đã giới thiệu ở trên. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 85Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 3.15 Kiểu chèn pilot dạng khối Tuy nhiên, nếu kênh truyền là pha-đing nhanh thì bộ cân bằng hồi tiếp quyết định sẽ chỉ làm giảm đến mức tối thiểu sự thiếu hụt thông tin trạng thái của kênh truyền. - 5.3.4.2 Sắp xếp Pilot dạng lược Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 86Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 3.16 Kiểu chèn pilot dạng lược Dạng thứ hai là cách sắp xếp pilot dạng lược. - XFRhhFHXH + 2nσI (3.24) Người ta đã tìm ra được công thức để tính ước lượng MMSE như sau: 1MMSE hY YYhRRY−= (3.25) Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 90Nguyễn Huy Phong CH2010B Lấy biến đổi DFT để có được đáp ứng tần số, ta có: 211[()]HMMSE MMSE HH HH N LSHFhRR XXHσ. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 91Nguyễn Huy Phong CH2010B (){}211()HEXX EXk. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 92Nguyễn Huy Phong CH2010B Kết hợp cả ba sự đơn giản hóa này, bộ ước lượng MMSE cải tiến chọn hạng (rank) p của bộ ước lượng để nó không nhỏ hơn L+1 theo tiêu chuẩn đơn giản hóa thứ 2. - 1)Xk XmL=+ Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 93Nguyễn Huy Phong CH2010B. - 1, ]Tr r r FFTYi Y i YN i=−uur (3.35) Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 94Nguyễn Huy Phong CH2010B Ký hiệu của vectơ nhiễu. - []trtrLhi FHi=ruur (3.40) Với FL là ma trận chứa L cột đầu tiên trong ma trận FFT sau đây: Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 95Nguyễn Huy Phong CH2010B . - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 96Nguyễn Huy Phong CH2010B 5.3.8 Cân bằng tín hiệu cho hệ thống MIMO – OFDM Tương tự như sự biểu diễn của tín hiệu dẫn đường Yr[l,i] ở phương trình (3.34), mẫu tín hiệu có ích nhận được zr[l,i] có thể biểu diễn bởi: ,1. - [,]]TTtNdli d li d li=ur (3.49) Và Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 97Nguyễn Huy Phong CH2010B. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 98Nguyễn Huy Phong CH2010B CHƯƠNG 6 MÔ PHỎNG 6.1 Giới thiệu Chương này sẽ trình bày về chương trình mô phỏng dung lượng kênh hệ thống MIMO-OFDM và ước lượng kênh hệ thống MIMO-OFDM. - Kết quả thu được như hình sau: Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 99Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 4.1 Dung lượng hệ thống MIMO theo các trường hợp Qua mô phỏng trên, ta thấy, dung lượng hệ thống MIMO tăng nhanh theo số lượng anten phát và anten thu. - Hệ thống sử dụng 2 anten thu và 2 anten phát. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 103Nguyễn Huy Phong CH2010B Hình 4.5 Ước lượng kênh theo 2 phương pháp ZF và MMSE sử dụng điều chế BPSK Với phép điều chế BPSK, sử dụng 2 phương pháp ZF và MMSE ta nhận được kết quả tương tự như sử dụng điều chế QPSK. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 104Nguyễn Huy Phong CH2010B • Đối với điều chế OFDM, việc chèn khoảng bảo vệ là để tránh nhiễu liên tín hiệu. - Dung lượng kênh của hệ thống MIMO tỷ lệ với số anten thu, phát. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 105Nguyễn Huy Phong CH2010B KẾT LUẬN Đồ án đã tập trung nghiên cứu được dung lượng kênh truyền MIMO - OFDM, chứng minh được ưư điểm vượt trội của nó so với các hệ thống truyền tin khác. - Nghiên cứu việc ước lượng kênh truyền, đồ án đã tập trung vào những kĩ thuật ước lượng kênh truyền khác nhau trong hệ thống MIMO - OFDM. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 106Nguyễn Huy Phong CH2010B HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kỹ thuật MIMO - OFDM là một hướng nghiên cứu mới trong thông tin di động. - Nghiên cứu đánh giá dung lượng và ước lượng kênh truyền hệ thống thông tin MIMO-OFDM 107Nguyễn Huy Phong CH2010B TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt