ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ...

18
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ Ngọc Minh HỆ MIMO và MIMO V-BLAST OFDM LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2006

Transcript of ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ...

Page 1: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Vũ Ngọc Minh

HỆ MIMO và MIMO V-BLAST OFDM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2006

Page 2: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Vũ Ngọc Minh

HỆ MIMO và MIMO V-BLAST OFDM

Ngành: Công nghệ Điện tử – Viễn thông.

Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc.

Mã số: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN VIẾT KÍNH

Hà Nội - 2006

Page 3: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

I

Lời cảm ơn

Trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Viết Kính đã tận

tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành

luận văn.

Tôi cũng xin gửi lòng cảm ơn chân thành tới toàn bộ các thầy giáo hiện đang công

tác tại khoa Công nghệ Điện tử Viễn thông, trƣờng Đại học Công Nghệ - ĐHQG Hà nội đã

tận tình và tạo điều kiện để tôi có thể thể học tập tốt và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp.

Bên cạnh đó, tôi chân thành cảm ơn sự quan, tâm giúp đỡ của các bạn học K9D2.

Cuối cùng, tôi xin giửi lời cảm ơn và lòng biết ơn tới gia đình và những ngƣời thân

của tôi, đã luôn động viên tôi trong suốt quá trình học tập.

Luận văn đƣợc thực hiện trong khuôn khổ của để tài mang mã số QGTĐ 06-09.

Hà Nội, ngày tháng năm 2006

Học viên

Vũ Ngọc Minh

Page 4: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

II

MỤC LỤC

Mở đầu ......................................................................................................................... 2

Chƣơng 1 - Kỹ thuật COFDM ..................................................................................... 3

1.1 Nguyên lý cơ bản của OFDM ........................................................................... 3

1.2 Kỹ thuật COFDM ............................................................................................. 5

1.3 Ƣu nhƣợc điểm của hệ thống OFDM ............. Error! Bookmark not defined.

1.3.1 Ƣu điểm ................................................... Error! Bookmark not defined.

1.3.2 Nhƣợc điểm ............................................. Error! Bookmark not defined.

Chƣơng 2 - Vài nét về Hệ thống truyền dẫn đa anten MIMOError! Bookmark not

defined.

2.1 Kênh MIMO. ............................................... Error! Bookmark not defined.

2.2 Dung năng kênh MIMO. ................................. Error! Bookmark not defined.

2.3 Các mã mở rộng khả năng phân tập cho hệ thống MIMO.Error! Bookmark

not defined.

2.3.1 Mã Trellis không thời gian. ..................... Error! Bookmark not defined.

2.3.2 Mã khối không-thời gian. ........................ Error! Bookmark not defined.

Chƣơng 3 - Các hệ BLAST - cấu trúc hệ V-BLAST. Mô phỏng hệ thống V-

BLAST ................................................................................. Error! Bookmark not defined.

3.1 Các hệ BLAST ............................................... Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Cấu trúc Diagonal-BLAST (D-BLAST) Error! Bookmark not defined.

3.1.2 Cấu trúc Turbo-BLAST (T-BLAST) ...... Error! Bookmark not defined.

3.1.3 Cấu trúc Vertical-BLAST (V-BLAST) ... Error! Bookmark not defined.

3.2 Tính toán chi tiết cho hệ V-BLAST .............. Error! Bookmark not defined.

3.2.1 Thuật toán tách trong cấu trúc V-BLAST.Error! Bookmark not

defined.

3.2.2 Sự truyền lỗi. .......................................... Error! Bookmark not defined.

3.2.3 Các phƣơng pháp ƣớc lƣợng kênh. ........ Error! Bookmark not defined.

3.2.3.1 Ƣớc lƣợng kênh bình phƣơng nhỏ nhất.Error! Bookmark not

defined.

3.2.3.2 Ƣớc lƣợng kênh MAP. ................... Error! Bookmark not defined.

3.3 Thực hiện mô phỏng hệ V-BLAST ............... Error! Bookmark not defined.

Page 5: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

II

Chƣơng 4 - Mô HìNH Hệ THốnG MIMO V-BLAST OFDMError! Bookmark not

defined.

Page 6: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

III

4.1 Mô hình hệ thống MIMO-OFDM .................. Error! Bookmark not defined.

4.1.1 Ƣớc lƣợng kênh cơ sở ............................. Error! Bookmark not defined.

4.2 Hệ thống truyền dẫn MIMO V-BLAST OFDMError! Bookmark not

defined.

4.2.1 Một vài nhận xét về kết quả mô phỏng. .. Error! Bookmark not defined.

Kết luận ..................................................................... Error! Bookmark not defined.

Tài liệu tham khảo ....................................................................................................... 7

Phụ lục ....................................................................... Error! Bookmark not defined.

Page 7: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

IV

DANH SÁCH HÌNH VẼ MINH HỌA.

Hình 1.1: Mô hình điều chế F`DM tƣơng tự ............................................................... 3

Hình 1.2: Dạng phổ của tín hiệu OFDM. ................................................................... 5

Hình 1.3: Mô hình hệ thống mã hoá sửa lỗi điều chế COFDM .................................. 6

Hình 1.4: Giản đồ chòm sao tín hiệu điều chế 16-QAMError! Bookmark not

defined.

Hình 1.5: Giản đồ chòm sao của tín hiệu thu 16-QAM.Error! Bookmark not

defined.

Hình 1.6: Thực hiện ánh xạ dữ liệu lên các ký hiệu dữ liệu.Error! Bookmark not

defined.

Hình 1.7: Kỹ thuật chèn khoảng thời gian bảo vệ GIError! Bookmark not

defined.

Hình 1.8: Chèn khoảng bảo vệ ................................. Error! Bookmark not defined.

Hình 1.9: Chống ISI nhờ chèn CP. ........................... Error! Bookmark not defined.

Hình 1.10: Hiệu quả sử dụng dải tần của hệ OFDM. Error! Bookmark not defined.

Hình 2.1: Mô hình cơ bản kênh MIMO ................... Error! Bookmark not defined.

Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống thu phát sử dụng mã Alamouti (t’>t) ................ Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phát D-BLAST mức cao với 4 anten phát

............................................................................................. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phát T-BLAST mức cao với 4 anten phát

............................................................................................. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.3: Minh hoạ cấu trúc mã không thời gian phân lớp ngẫu nhiên (RLST) đƣợc

phát ra từ máy phát với 4 anten phát. ................................... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.4: Sơ đồ khối mức cao của bộ giải mã lặp cho Turbo-Blast cho hệ 4 anten

thu. ....................................................................................... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phát V-BLAST với 4 anten phát. ........... Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu V-BLAST với 6 anten thu ................ Error!

Bookmark not defined.

Page 8: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

IV

Hình 3.7: Sơ đồ khối của cấu trúc V-BLAST cơ bản.Error! Bookmark not

defined.

Hình3.8: Chất lƣợng hệ V-BLAST : 4 anten phát, 8 anten thu.Error! Bookmark

not defined.

Hình 3.9: Chất lƣợng hệ V-BLAST : 8 anten phát, 12 anten thu.Error! Bookmark

not defined.

Hình 3.10: Chất lƣợng hệ V-BLAST : 12 anten phát, 16 anten thu. ................ Error!

Bookmark not defined.

Page 9: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

V

Hình 4.1: Mô hình cơ bản hệ thống MIMO-OFDM.Error! Bookmark not

defined.

Hình 4.2: Cấu trúc khung trong hệ MIMO-OFDM. Error! Bookmark not defined.

Hình 4.3: Cấu trúc máy phát MIMO V-BLAST OFDMError! Bookmark not

defined.

Hình 4.4 Biểu diễn sơ đồ khối bộ thu V-BLAST-OFDM.Error! Bookmark not

defined.

Hình 4.5: Chất lƣợng hệ MIMO V-BLAST OFDM với các cặp anten khác nhau

............................................................................................. Error! Bookmark not defined.

Page 10: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VI

BẢNG CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN.

AWGN Additive White Gaussian Noise

BER Bit Error Rate

BW BandWidth

CCI Co-Channel Interference

COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing

CP Cyclic Prefix

D-BLAST Dianogal Bell Labs Layered Space Time

DFT Discrete Fourier Transform

FDMA Frequency Division Multiplex Access

FEC Forward Error Correction

FFT Fast Fourier Transform

GI Guard Interval

I.I.D Independent Identically Distribution

ICI Inter-Carrier Interference

IDD Iterative Detection and Decoding

IFFT Inverse Fast Fourier Transform

I-Q In phase - Quadrature phase

ISI Inter-Symbol Interference

LO Local Osillator

LS Least Square

MAP Maximum a Posteriori Probability

MIMO Multi-input Multi-output

MISO Multi-input Single-output

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OSIC Ordered Serial Interference-Cancellation

P/S Parallel to Serial

PAR Peak to Average Power Ration

QAM Quadrature Amplitude Modulation

RLST Random Layered Space Time

S/N, SNR Signal to Noise Ratio

S/P Serial to Parallel

SIMO Single-input Multi-output

SISO Single-input Single-output

Page 11: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VII

T-BLAST Turbo Bell Labs Layered Space Time

V-BLAST Vertical Bell Labs Layered Space Time

ZF Zero Forcus

Page 12: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VII

MỞ ĐẦU

Độ tin cậy, hiệu quả băng tần và truyền dẫn tốc độ cao luôn cần thiết đối với một hệ thống

thông tin không dây tƣơng lai. Trong môi trƣờng truyền dẫn đa đƣờng giàu tán xạ, việc khai thác

sử dụng nhiều anten tại cả 2 phía thu và phát (MIMO) trong mô hình kênh truyền đa đƣờng đã

đạt đƣợc tốc độ cao mà không phải tăng công suất phát và hoặc tăng độ rộng băng tần. Để phía

thu tách đƣợc tín hiệu cần thu trong khi có nhiều nguồn tín hiệu tới đồng thời, phía thu phải biết

đƣợc đầy đủ điều kiện kênh truyền, khi đó dung lƣợng kênh có khả năng tăng tuyến tính với số

lƣợng anten thu-phát. Tuy nhiên, sự hiểu biết kênh hoàn hảo chỉ là tiêu chí mẫu mực đặt ra, từ đó

tiến hành hàng loạt các kỹ thuật truyền dẫn-ghép kênh có khả năng phối hợp-bổ xung-hỗ trợ

cùng với các thuật toán ƣớc lƣợng-tách–gán để gần thoả mãn tiêu chí đó. Chất lƣợng của hệ

thống phụ thuộc vào mức gần đúng “hiểu biết kênh hoàn hảo” mà phía thu ƣớc đoán đƣợc. Bằng

cách tiếp cận này đã đƣa ra cấu trúc hệ truyền dẫn vô tuyến MIMO-OFDM V-BLAST thoả mãn

yêu cầu hệ thống thông tin không dây tƣơng lai.

Với mục tiêu nhƣ trên, luận văn đƣợc trình bày nhƣ sau : chƣơng I phân tích kỹ thuật ghép

kênh OFDM; chƣơng II giới thiệu tổng quan hệ truyền dẫn MIMO; chƣơng III phân tích các cấu

trúc của hệ MIMO-BLAST, đƣa ra các kết quả mô phỏng của V-BLAST; chƣơng IV thực hiện

kết hợp MIMO-OFDM, và đề xuất cấu trúc truyền dẫn MIMO-OFDM V-BLAST.

Page 13: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VII

CHƢƠNG 1 - KỸ THUẬT COFDM

Ngày nay, kỹ thuật ghép kênh OFDM đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực truyền

dẫn thông tin vô tuyến để đạt đƣợc các chỉ tiêu kỹ thuật cao. Trong chƣơng này, sẽ giới thiệu

nguyên tắc làm việc, kỹ thuật xử lý OFDM

1.1 Nguyên lý cơ bản của OFDM

Kỹ thuật OFDM đã đƣợc nghiên cứu và đƣa ra từ đầu những năm 60 và là một đề tài

nghiên cứu quan trọng của phòng thí nghiệm Bell-Mỹ. Tuy nhiên, đây mới chỉ là mô hình điều

chế tƣơng tự (hình 1.1). Vì vậy, mô hình này đòi hỏi phải có các băng lọc hoàn hảo và nhiều bộ

dao động cao tần với độ ổn định tần số rất cao. Chính bởi những yêu cầu rất khắt khe đó, đã làm

cho việc thực hiện theo kỹ thuật này gặp rất nhiều khó khăn và đã hạn chế chất lƣợng cũng nhƣ

khả năng ứng dụng rộng rãi của hệ trên thực tế [1].

s(t)

h(t, )

t)

t)

N-1 t)

s 0

s 1

s N-1

n(t)

N-1 t)

t)

t)

N-1 r

r

r

1

0

t = T

t = T

t = T

N¬i ph¸t Kªnh truyÒn N¬i thu

Hình 1.1: Mô hình điều chế F`DM tương tự

Đến năm 1971, có một đóng góp rất quan trọng phải kể đến trong việc phát triển của kỹ

thuật OFDM đó là đóng góp của hai tác giả Weinstein và Ebert thuộc phòng thí nghiệm Bell. Hai

tác giả này đã đƣa ra ý tƣởng thay thế các băng lọc hoàn hảo và các bộ dao động cao tần RF bằng

việc xử lý băng gốc thông qua bộ biến đổi DFT có sử dụng thuật toán biến đổi Furier nhanh FFT.

Vì thế, để có thể hiểu đƣợc sâu sắc kỹ thuật OFDM cùng với những ƣu điểm của nó thì ta phải

tìm hiểu nguyên lý của quá trình IFFT/FFT trong mô hình xử lý số và quan hệ của nó với mô

hình xử lý tƣơng tự.

Trong trƣờng hợp tổng quát, tín hiệu sóng mang con trên mỗi nhánh thành phần trong sơ

đồ điều chế tƣơng tự (hình 1.1) có thể đƣợc biểu diễn dƣới dạng sóng mang phức nhƣ sau:

)().()(

tj

ncnnetAtS

(1.1)

Page 14: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VII

Trong đó: An(t) và n(t) là biên độ và pha của sóng mang con trên nhánh thứ n, n = 0 +

n., các sóng mang con tại các nhánh khác nhau thì trực giao, khi đó tín hiệu OFDM thu đƣợc

từ quá trình xử lý sẽ là tổng của các sóng mang con trên các nhánh thành phần.

1

0

)(

FDM ).(1

)(N

n

ttj

nOnnetA

NtS

(1.2)

Điều mà ta thƣờng phải quan tâm khi phân tích tín hiệu thu đƣợc sau khi thực hiện OFDM

chính là các ký hiệu OFDM (symbol OFDM). Nếu ta xét trong khoảng thời gian kéo dài T của

một ký hiệu OFDM thì các biến An(t) và n(t) sẽ cố định và chỉ phụ thuộc vào tần số của mỗi

sóng mang con. Vì vậy ta có thể viết:

n(t) n

An(t) An

Thực hiện lấy mẫu tín hiệu (1.2) với tần số 1/ To ta có:

1

0

)..(

0FDM00..

1)(

N

n

kTnjj

nO eeAN

kTS n (1.3)

Không mất tính tổng quát, giả sử 0 = 0 và N

TT 0

1

0

.2

0FDM ..1

)(N

n

N

Tfnkj

j

nO eeAN

kTS n

(1.4)

So sánh (1.4) với phép biến đổi Furier rời rạc ngƣợc của N điểm rời rạc tại N đầu ra của

bộ IFFT là:

1

0

2

0FFT .1

)(N

n

N

nkj

cI eNT

nS

NkTS

(1.5)

Với N là kích thƣớc của bộ IFFT/FFT

Ta thấy giữa (1.4) và (1.5) có một sự tƣơng đƣơng và điều này có ý nghĩa rất quan trọng

trong việc thiết kế hệ thống. Từ đó ta hoàn toàn có thể thực hiện OFDM bằng cách sử dụng bộ

IFFT thay cho việc phải sử dụng các bộ dao động tần số cao mà vẫn đảm bảo đƣợc tất cả những

1

0

]).[(

000.

1)(

N

n

kTnj

nOFDMneA

NkTS

1

0

.

0 ..1

)(N

n

N

kTnjj

nOFDM eeAN

kTS n

Page 15: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VII

điều kiện mà một hệ OFDM tƣơng tự yêu cầu. Trong đó, điều kiện quan trọng nhất đó là tính

trực giao giữa các sóng mang trên các nhánh con. Hình 1.2 mô tả tính trực giao trong miền tần số

của tín hiệu OFDM. Điều kiện trực giao đƣợc thoả mãn khi khoảng cách tần số giữa các sóng

mang con f là:

0.

11

2 TNTf

Trong đó: T : là khoảng thời gian kéo dài của một ký hiệu OFDM hay còn gọi là chu kỳ của mỗi

ký hiệu OFDM.

T0 : là chu kỳ lấy mẫu tín hiệu OFDM xét trong một ký hiệu OFDM.

Hình 1.2: Dạng phổ của tín hiệu OFDM.

1.2 Kỹ thuật COFDM

Nhƣ đã phân tích ở trên, mô hình xử lý OFDM tƣơng tự đã gặp phải rất nhiều khó khăn

trong khi thực hiện trong các hệ thống thực tế bởi những yêu cầu rất khắt khe của mô hình này.

Vì thế, việc đƣa ra ý tƣởng thực hiện xử lý tín hiệu OFDM bằng cách sử dụng các bộ biến đổi

IFFT/FFT là một trong những điểm mốc quan trọng trong sự phát triển của kỹ thuật điều chế đa

sóng mang với sự phát triển của kỹ thuật số, của công nghệ vi mạch tích hợp tốc độ. Bên cạnh

đó, kỹ thuật OFDM đƣợc thực hiện đơn giản, hiệu quả hơn nhiều và đƣợc ứng dụng ngày càng

rộng rãi.

Do dựa trên nguyên tắc cơ bản của OFDM là chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành nhiều

dòng dữ liệu có tốc độ thấp hơn và truyền đồng thời trên các sóng mang con nên chu kỳ của một

ký hiệu OFDM sẽ tăng và trễ trải đa đƣờng sẽ giảm. Nhiễu giữa các ký hiệu ISI sẽ bị triệt khi

dùng các khoảng bảo vệ thích hợp trong mỗi ký hiệu OFDM. Khi kỹ thuật OFDM kết hợp với

các phƣơng thức mã kênh truyền để sửa lỗi đã tạo ra kỹ thuật COFDM.

Page 16: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VII

Mô hình mã hoá sửa lỗi ghép kênh phân chia theo tần số trực giao COFDM dùng IFFT

điển hình và thƣờng đƣợc sử dụng nhiều trong các hệ thống trên thực tế đƣợc đƣa ra trên hình

1.3. Sau đây ta tiến hành phân tích, tìm hiểu chức năng của từng khối trong hệ thống này.

Hình 1.3: Mô hình hệ thống mã hoá sửa lỗi điều chế COFDM

1.2.1 Khối xáo trộn.

Nhƣ ta đã biết dòng dữ liệu đầu vào ở phía phát bao gồm một chuỗi các bit vì thế không

loại trừ khả năng chúng sẽ bao gồm một dãy liên tục các bit 0 hoặc bit 1. Vì thế năng lƣợng của

chúng bị tập trung sẽ không thuận lợi cho quá trình truyền dẫn. Để khắc phục vấn đề này thì ở

phía phát dòng dữ liệu đầu vào đƣợc ”nhân” (XOR) với một tín hiệu giả ngẫu nhiên đã đƣợc xác

định trƣớc. Tín hiệu giả ngẫu nhiên này đƣợc xác định giống nhau cho cả phía phát và phía thu. ở

phía thu tín hiệu đƣợc xử lý tƣơng tự nhƣ phía phát để thu đƣợc dữ liệu gốc.

1.2.2 Bộ mã kênh

Trong các hệ vô tuyến thông tin truyền đi có thể chịu tác động của nhiễu, phading... điều

này làm thay đổi thông tin đƣợc truyền đi. Quá trình mã kênh (mã sửa lỗi) đƣợc sử dụng nhằm

khắc phục hạn chế này.

Việc mã kênh là quá trình thêm các dƣ thừa một cách có chọn lọc vào dữ liệu truyền đi

nhằm chống lỗi. Khi thêm các dƣ thừa vào thông tin gốc, dải thông cần thiết cho nguồn dữ liệu

có tốc độ cố định sẽ tăng lên. Tuy nó làm giảm hiệu suất dải thông của đƣờng truyền khi SNR

cao nhƣng đổi lại sẽ có các kết quả tốt của BER khi SNR thấp. Những mã có khả năng tìm và

sửa lỗi đƣợc gọi là mã sửa lỗi. Có hai loại mã sửa lỗi chính là mã khối và mã chập.

a. Mã khối và mã Reed-Solomon [14]

Khối thu

R0

thu

Dữ liệu

P / S

đổi

Chuyển

M-QAM

Điều

chế

Giải

FFT

RN-

1

R1

đổi

phát S /P .

Dữ liệu Chuyển

IFFT chế

M-QAM

Khối phát

Điều S0

S/P.

đổi

Chuyển

LO

f A / D

tx

đổi

P / S

Chuyển

D / A

LO

f

Kênh

truyền

tx

HP

A

r0

rN-

1

r1

d‘

0

d‘N

-1

d‘1

S1

SN-1

S0

S1

SN-

1

d

1

dN

-1

d

0

Xáo

trộn

hóa

kênh

Giải

xáo

trộn

Giải

kênh

Chèn

khoản

g bảo

vệ

Chèn

khoản

g bảo

vệ

HPA

Page 17: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VII

Trong mã khối, các bit kiểm tra (parity bits) đƣợc thêm vào các bit thông tin để tạo thành

từ mã (code words) hoặc khối mã (code blocks). Từ k bit thông tin ngƣời ta thêm vào (n-k) bit dƣ

thừa để tạo thành n bit mã. Mã đó đƣợc ký hiệu là mã (n, k)và có tỷ lệ mã n

kRc .

Một trong những loại mã khối đƣợc ƣa dùng là mã Reed-Solomon (RS) có khả năng sửa

đƣợc các lỗi xuất hiện dƣới dạng các cụm (bursts) và thƣờng dùng dƣới dạng ghép tầng mã.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1

.

Trần Trọng Dƣợc (2003), Ứng dụng kỹ thuật OFDM trong truyền hình số mặt

đất, Luận văn thạc sỹ, Đại học quốc gia Hà Nội.

Tiếng Anh

2

.

Ben Noble, James W. Daniel (1988), Applied Linear Algebra, Prentice-Hall

International.

3

.

Boubaker N, Letaief KB, Murch RD (2001), A layered space-time coded

wideband OFDM architecture for dispersive wireless links. Proceedings, IEEE

Symposium on Computers and Communications, IEEE Computer, CA, USA.

4

.

Faria. G (1998), “Single Frequency networks a magic feature of COFDM” ,

ITIS, France.

5

.

G. Golden, G. Foschini, R. Valenzuela, and P. Wolniasky (1999), Detection

algorithm and initial laboratory results using the v-blast space-time communication

architecture, Electronics Letters.

6

.

G. L. Stuber, J. Barry, S. McLaughlin, Y. (G.) Li, M. A. Ingram, and T. Pratt

(2004), Broadband MIMO-OFDM wireless communications. Proceedings of the

IEEE.

7

.

G.J. Foschini (1996), Layered space-time architecture for wireless

communication in a fading environment when using multi-element antennas.. Bell

Labs Technical Journal.

8

.

Gregory D. Durgin (2003), Space-Time Wireless Channels. Prentice Hall, New

Jersey.

9

.

Kyungchun Lee, Joohwan Chun (2002), On the interference nulling operation

of the VBLASTunder channel estimation errors, Vehicular Technology Conference

Page 18: ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Vũ …203.113.130.211/bitstream/VNU_123/12757/1/01048.pdfhỆ mimo và mimo v-blast ofdm Ngành: Công nghệ

VII

Proceedings, Piscataway, NJ, USA.

1

0.

P. Wolniansky, G. Foschini, G. Golden, and R. Valenzuela (1998), V-blast: an

architecture for realizing very high data rates over the rich-scattering wireless

channel.

1

1.

Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer

(PHY) Specifications: High-Speed Physical Layer in the 5 GHz Band, IEEE Standard

802.11a-1999.

1

2.

Simon Haykin, Michael Moher (2005), Modern Wireless Communications,

Pearson Prentice Hall.

1

3.

Van Nee.R and Prasad.R (2000) OFDM Wireless Multimedia

Communication, Artech House, London.

1

4.

Wicker.S , Erorr Control Systems for Digital Communication and Storage,

Prentice Hall.

1

5

Xinmin Deng, Alexander M. Haimovich, Javier Garcia-Frias (2003), Decision

Directed Iterative Channel Estimation for MIMO Systems, Vol.4 ICC '03. IEEE

International Conference on.

1

6.

Y. (G.) Li, N. Seshadri, and S. Ariyavisitakul (1999), “Channel estimation for

OFDM systems with transmitter diversity in mobile wireless channels,” IEEE J.

Select. Areas Communication.