- Bộ Giáo dục và đào tạo Trờng đại học bách khoA hà nội Nguyễn thu hà Nghiên cứu kỹ thuật cấp kênh tĩnh và cấp kênh động cho mạng tế bào sử dụng công nghệ ofdm Luận văn Thạc sĩ khoa học Hà Nội -2005 Nguyễn thu hà điện tử –viễn thông 2003-2005 Hà Nội 2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THU HÀ NGHIấN CỨU KỸ THUẬT CẤP KấNH TĨNH VÀ CẤP KấNH ĐỘNG CHO MẠNG TẾ BÀO SỬ DỤNG CễNG NGHỆ OFDM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI -2005 NGÀNH: ĐIỆN TỬ-VIỄN THễNG MÃ SỐ: NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. - Em xin chõn thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày….thỏng 10 năm 2005 Học viờn Nguyễn Thu Hà CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line AMPS Advanced Mobile Phone Service ANSI America National Standards Institute ATM Asynchronous Tranfer Mode BER Bit Error Ratio BLER Block Error Ratio BPSK Birary Phase Shitf Keying BS Base Station CS Channel Segregation - DCA CSMA Carrier Sense Multiple Access CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access/CA CT2 2nd Generation Cordless Phone DAB Digital Audio Broadcasting DCA Dynamic Channel Allocation DCA-LSWO DCA using Limited Search with Weight Ordering DCA-WCAR DCA with Weight Carrier Ordering DCA-WCHN DCA with Weighted Channel Ordering DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications DFT Discrete Fourier Tranform DSP Digital Signal Processing DVB Digital Video Broadcasting DVB-C Digital Audio Broadcasting Cable DVB-S Digital Audio Broadcasting Sateline DVB-T Digital Audio Broadcasting ETSI European Telecomunications Standards Institute FA First Available DCA using interference power threshold FA-SIR First Available DCA using SIR threshold FCA Fixed Channel Allocation FDD Frequency Division Duplex FDM Frequency Division Multiplexing FDMA Frequency Division Multiple Accesss FFT Fast Fourier Tranform FIC Fast Imformation Channel FIR Finite Impulse Response Filter GSM Global Systems for Mobile Telecommunication HCA Hybrid Channel Allocation HDR High Data Rate HF High Fryquency HIPERLAN High Performance radio LAN HNN Hopfield Neural Network HTA Highest Interference below Threshold Algorithm ICI Inter-Carrier Interference IDFT Inverse Discrete Fourier Tranform IEEE Institute Electrical and Electronic Engineers IFFT Inverse Fast Fourier Tranform IP Internet Protocol ISI Inter Symbol Interference ITM International Mobile Telecommunication ITU International Telecommunication Union ITU-R International Telecommunication Union-Radio LAN Local Area Network LCA Lowest Channel below Threshold Algorithm LI DCA using the Least Interfered method LTA Lowest Interference below Threshold Algorithm MAC Media Access Cotroll MC-CDMA Muticarrier-Code Division Multiplex Access MIA Marginal Interference Algorithm MPEG2 Moving Picture Experts Group type 2 MS Mobile Station MSC Main Service Channel OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PAM Pulse Amplitude Modulation PDC Personal Digital Cellular PRBS Pseudo Random Binary Sequence PSK Phase Shift Keying QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying RF Radio Frequency RND DCA using Random Channel Allocation SIR Signal to Interference Ratio SNR Signal to Noise Ratio SRA Staggered Resource Allocation TDD Time Division Duplex TDMA Time Division Multiple Accesss TDMA/DSA Time Division Multiple Access with Dynamic Slot Assignment VDSL Very High Digital Subcriber Line Mục lục. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 1 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT OFDM. - 6 1.1 Kỹ thuật điều chế OFDM. - 6 1.1.2 Đa súng mang. - 7 1.1.3 Súng mang trực giao. - 22 1.1.7 So sỏnh OFDM với điều chế đơn súng mang. - 26 1.2 Sơ đồ khối hệ thống OFDM. - 28 1.3 Một số hệ thống ứng dụng OFDM. - 31 1.3.2 Hệ thống truyền hỡnh số quảng bỏ (DVB. - 52 3.2 Cấp phỏt kờnh tĩnh FCA. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT DCA trờn cơ sở ma trận cấp kờnh. - 81 4.1 Mụ tả hệ thống cellular. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 3 DANH MỤC HèNH VẼ Hỡnh 1-1 Nhiễu giao thoa giữa cỏc ký tự (ISI) trong kờnh truyền. - 10 Hỡnh 1-2 Sơ đồ khối chức năng phớa phỏt hệ thống đa súng mang. - 10 Hỡnh 1-3 Sơ đồ khối chức năng phớa thu hệ thống điều chế đa súng mang. - 11 Hỡnh 1-4 Phổ tần số giữa cỏc kờnh con trong điều chế đa súng mang. - 12 Hỡnh 1-5 Cỏc súng mang trực giao. - 13 Hỡnh 1-6 Biểu diễn cỏc súng mang com. - 15 Hỡnh 1-8 Phổ biờn độ 2 súng mang cú tần số trực giao. - 17 Hỡnh 1-10 Sơ đồ khối nguyờn lý hệ thống OFDM. - 23 Hỡnh 1-14 Sắp xếp cỏc súng mang phụ. - 24 Hỡnh 1-16 Cỏc súng mang đồng bộ. - 25 Hỡnh 1-17 Sơ đồ hệ thống OFDM điển hỡnh. - 29 Hỡnh 1-18 Sơ đồ khối phớa phỏt hệ thống DAB. - 32 Hỡnh 1-19 Sơ đồ khối mỏy thu DAB. - 33 Hỡnh 1-20 Khối OFDM trong hệ thống DVB-T. - 35 Hỡnh 2-1 Microcell và Marcocell trong hệ thống mạng tổ ong phõn 2 lớp. - 53 Hỡnh 3-2 Sơ đồ biểu diễn nơron thứ i. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 4 Hỡnh 3-3 Mạng HNN (điểm chấm đen biểu diễn một điểm kết nối. - 78 Hỡnh 4-1 Quỏ trỡnh điều chế OFDM theo mụ. - 86 Hỡnh 4-6 Sơ đồ khối của thuật toỏn DCA kiến nghị cho cỏc mạng OFDM/TDD. - 88 Hỡnh 4-7 Thụng lượng của hệ thống theo lượng tải trung bỡnh. - 91 Hỡnh 4-8: Thụng lượng của hệ thống theo lượng tải trung bỡnh. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Vị trớ cỏc súng mang pilot. - 26 Bảng 1-2 Một số tham số kỹ thuật truyền dẫn DAB. - 34 Bảng 1-3 Một số tham số kỹ thuật truyền dẫn DVB-T. - 35 Bảng 1-4 So sỏnh một số tham số kỹ thuật giữa chuẩn 802 và HiperLAN. - 37 Tổng quan về kỹ thuật OFDM. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT OFDM 1.1 Kỹ thuật điều chế OFDM. - Từ đầu thế kỷ 21, cỏc cụm từ “thế hệ tương lai”, “sau 3G”, hay “4G” thường được dựng để núi về hệ thống thụng tin di động thế hệ thứ 4. - Để phục vụ cho “sau 3G” cần một một kỹ thuật truy nhập khụng dõy mới bổ xung cho phiờn bản mở rộng của IMT-2000. - Đồng thời cần phải tăng cường mối quan hệ giữa truy nhập vụ tuyến và cỏc hệ thống thụng tin. - Như vậy yờu cầu với hệ thống di động tương lai là: phải hỗ trợ truyền dữ liệu với tốc độ cao, khả năng di chuyển của đối tượng cao và phải phỏt triển nhiều kỹ thuật truy nhập vụ tuyến khỏc nhau để cú thể đỏp ứng được hai yờu cầu trờn. - Mục tiờu của hệ thống thụng tin di động thế hệ 4 là tớch hợp cỏc cụng nghệ khụng dõy đó cú như GSM, LAN khụng dõy, Bluetooth…. - Đồng thời hỗ trợ cỏc dịch vụ thụng minh và mang tớnh chất tỏc nhõn, cung cấp một hệ thống hoạt động ổn định và dịch vụ chất lượng cao. - Để cú thể thỏa món mục đớch, trờn hệ thống thụng tin di động 4G cần tỡm kiếm một phương thức điều chế mới. - Trong số cỏc phương phỏp điều chế đó được tỡm ra thỡ OFDM nổi nờn với những ưu điểm như: hiệu suất sử dụng băng tần cao, khả năng chống nhiễu và fading lựa chọn tần số tốt, phương phỏp thực hiện đơn giản bằng FFT. - OFDM được chọn là phương phỏp điều chế cho hệ thống thụng tin di động thế hệ thứ tư. - í tưởng cơ bản của kỹ thuật điều chế đa súng mang là chia luồng bớt cần truyền thành nhiều luồng bớt nhỏ để truyền trờn nhiều kờnh truyền con khỏc nhau. - Tốc độ dữ liệu trờn cỏc kờnh con nhỏ hơn nhiều tốc độ dữ liệu tổng, điều này giỳp Tổng quan về kỹ thuật OFDM. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 7 trỏnh nhiễu xuyờn giữa cỏc ký tự (ISI). - Băng thụng của cỏc kờnh con nhỏ nờn đỏp ứng của kờnh truyền cú thể coi như khụng phụ thuộc tần số và làm giảm độ phức tạp phần khụi phục và cõn bằng kờnh truyền. - OFDM (Orthogonal Frequency Division Mutilplexing), một phương hướng mở rộng của kỹ thuật điều chế đa súng mang với cỏc kờnh truyền con cú khả năng chồng lấn phổ lờn nhau bằng cỏch lựa chọn cỏc súng mang cho cỏc kờnh truyền con trực giao với nhau. - Bờn cạnh những ưu điểm được kế thừa từ điều chế đa súng mang, OFDM cú hiệu suất sử dụng phổ tần lớn hơn nhiều. - 1.1.2 Đa súng mang. - Dạng đơn giản nhất của điều chế đa súng mang là dữ liệu được chia thành nhiều luồng nhỏ để truyền qua cỏc kờnh con trực giao với nhau tại cỏc tần số súng mang khỏc nhau. - Số lượng súng mang được lựa chọn sao cho độ dài ký tự tại cỏc kờnh con lớn hơn nhiều lần thời gian trễ của mỗi kờnh con hay băng thụng của mỗi kờnh con nhỏ hơn nhiều băng thụng liờn kết của kờnh truyền. - Điều kiện đú ngăn chặn nhiễu giao thoa giữa cỏc ký tự trong mỗi kờnh truyền con. - Trờn hỡnh 1.1 minh họa hiệu quả của chống nhiễu ISI trong hệ thống điều chế đa súng mang. - Với cựng tốc độ cần truyền, khi số lượng súng mang tăng làm giảm tốc độ dữ liệu trờn mỗi kờnh truyền và tăng độ dài của mỗi ký tự. - Với hệ thống đơn súng mang, đỏp ứng của cỏc bit bị chồng lấn lờn nhau, nhiễu ISI lớn. - Với một hệ thống điều chế tuyến tớnh cú tốc độ truyền R và băng thụng B. - Giả sử kờnh truyền là kờnh Fading lựa chọn, tức là băng thụng liờn kết kờnh truyền (Bc) nhỏ hơn băng thụng của hệ thống (Bc 1/BC ≈ Tm với Tm là thời gian trễ của kờnh truyền. - Do vậy nếu N càng lớn Tổng quan về kỹ thuật OFDM. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 8 thỡ độ dài ký tự càng lớn hơn nhiều thời gian trễ kờnh truyền nờn ngăn chặn được nhiễu ISI trong kờnh truyền. - Tổng quan về kỹ thuật OFDM. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 9 h δ(t) Hai súng mang Bốn súng mang t t t t Một súng mang Súng mang thứ nhất Súng mang thứ hai Súng mang thứ nhất Súng mang thứ ba Súng mang thứ hai Súng mang thứ tư t t t t t t Tổng quan về kỹ thuật OFDM. - Nguyễn Thu Hà – Cao học ĐTVT 2003 10 Hỡnh 1-1 Nhiễu giao thoa giữa cỏc ký tự (ISI) trong kờnh truyền Tớn hiệu điều chế đa súng mang được tạo ra bởi hệ thống (hỡnh 1.2), dữ liệu gồm N đường khỏc nhau nếu sử dụng xung cos nõng cú hệ số β để sửa dạng tớn hiệu thỡ chiều dài ký tự TN = (1+β)/BN với β là hệ số của xung. - Tớn hiệu điều chế kết hợp của tất cả cỏc kờnh con được cộng lại để tạo dạng tớn hiệu phỏt s(t. - )∑−=+=112cosNiiiiitftgstsφπ (1.1) trong đú si là ký tự cần truyền trờn súng mang thứ i, iφ là sai pha của súng mang thứ i, súng mang thứ i cú tần số fi = f0 + i.BN với i = 0, 1, 2. - Hỡnh 1-2 Sơ đồ khối chức năng phớa phỏt hệ thống đa súng mang Khối mapper là khối chuyển đổi tương ứng một chuỗi bớt thành ký tự phức, khối này cú thể thực hiện nhiều kiểu chuyển đổi như QAM, QPSK. - Bộ thu cho kiểu điều chế đa súng mang này cú cỏc chức năng thể hiện như hỡnh 1.3. - Tớn hiệu thu được gồm tớn hiệu phỏt và nhiễu tạp trong kờnh truyền được
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt