BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO LUẬN VĂN CAO HỌC NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MIMO-OFDM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY CBHD: TS... Kỹ thuật sử dụng đ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
BÁO CÁO LUẬN VĂN CAO HỌC
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MIMO-OFDM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY
CBHD: TS TRẦN HOÀI TRUNG HVTH: PHẠM MINH TRIẾT
LỚP : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ K16
HCM-12/2011
Trang 2Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM).
Ưu điểm: Chống được fading chọn lọc tần số, nhiễu
liên ký tự (ISI)…
Nhược điểm: PAPR lớn, rất nhạy với hiệu ứng Doppler,
hiệu suất sử dụng đường truyền giảm.
Kỹ thuật sử dụng đa anten phát đa anten thu (MIMO)
Ưu điểm: Tăng dung lượng kênh truyền, tăng tốc độ dữ
liệu, giảm được xác suất lỗi bit…
Nhược điểm: Hạn chế ở hệ thống băng rộng, khi tốc độ
dữ liệu tăng dẫn đến nhiễu liên ký tự cũng tăng.
Các hệ thống thông tin tương lai đòi hỏi phải có dung lượng lớn, tốc độ cao, hạn chế nhiễu, sử dụng băng thông hiệu quả…
2
Trang 3Chương I: Tổng quan về hệ thống di động không dây.
Chương II: Kỹ thuật ghép kênh đa sóng mang trực giao
Chương III: Hệ thống đa anten phát đa anten thu
Chương IV: Kết hợp kỹ thuật OFDM với hệ thống MIMO ứng dụng trong hệ thống thông tin không dây
Kết luận hướng phát triển đề tài
Nội dung của đề tài
Trang 4Tổng quan về hệ thống không dây
SISO
MISO
SIMO
4
Trang 5Nối tiếp/
Song
song
Song song/
nối tiếp
Khoảng
Kênh c(t)
Song
song/
nối tiếp
Giải
Nối tiếp/
song song
Tách khoảng bảo vệ
A/D
Cân bằng
+
Dữ liệu
vào
Dữ liệu ra
OFDM TRUYỀN
OFDM NHẬN
n
( )
s t
( )
n t
( )
r t
n
r
~ T
n x
~
n
x
~
n
X
n
X
n
d
Trang 6C = log2 (1+M.N.SNR) bit/s/Hz
Mã hóa Điều chế
Điều chế
Điều chế
S/P
MIMO nhận
Hệ thống MIMO
6
Trang 7Nguồn thông tin
Mã khối
STBC ( Space Time
Block Codes): Khai thác độ
lợi phân tập không gian và
phân tập thời gian
Mã STBC được đưa ra
dưới dạng ma trận
Mã khối không gian - thời gian Chương III
Trang 8r
1
h
2
h
1
Tx
2
Tx
* 1 2
* 2 1
2
1
c c
c c
c
c
n1 n2
Sơ đồ Alamouti 2 anten phát và 1 anten thu với
các symbols phát và thu.
1
c
4
c c3*
* 2
c
6
5
c c*6
2
c c1*
3
4
c
2
r r3 r4
1
1
Tx
2
Tx
1
Rx
1
T T2 T3 T4 T5 T6
Sơ đồ Alamouti
8
Trang 9Tx
2
Tx
3
Tx
1
Rx
2
Rx
3
Rx
V-BLAST
Giải mã V-BLAST
Phía phát: Sẽ sắp xếp các bit thành symbols và chia thành Nt luồng dữ liệu con, và được phát đồng thời trên Nt anten phát
Phía thu: Mỗi anten sẽ thu được từ Nt anten phát và được xử lý bằng giải thuật V_BLAST đó là Zero-Forcing hay MMSE
Trang 10Loại trừ luồng 1
Bộ thu ZF 1 Giải mã
luồng 1
Bộ thu ZF 2 Giải mã
luồng 2
Loại trừ luồng 1, 2 Bộ thu ZF 3
Giải mã luồng 3
Loại trừ luồng 1, 2,3…Nt-1
Bộ thu ZF Nt Giải mã
luồng Nt
1
x
2
x
3
x
N t
x
.
.
.
Bộ thu V_BLAST Zero-Forcing
10
Trang 11Loại trừ luồng 1
Bộ thu MMSE 1
Giải mã luồng 1
Bộ thu MMSE 2
Giải mã luồng 2
Loại trừ luồng 1, 2
Bộ thu MMSE 3
Giải mã luồng 3
Loại trừ luồng 1, 2,3…Nt-1
Bộ thu MMSE Nt
Giải mã luồng Nt
1
x
2
x
3
x
N t
x
.
.
.
Bộ thu V_BLAST MMSE Chương III
Trang 12Mã hóa STC
Giải mã STC
Điều
chế
Điều chế
OFDM Truyền
OFDM Truyền
OFDM Truyền
OFDM Nhận
OFDM Nhận
OFDM Nhận
1
X
T
2
X
T
n
X
T
1
R
T
2
R
T
n
R
T
Cấu trúc máy thu và phát của hệ thống MIMO-OFDM bao gồm hệ MIMO NT anten phát và NR anten thu
Hệ thống MIMO-OFDM
12
Trang 13Điều chế
.
1 (1)
X
1 (2)
X
1 ( )
IFFT
2
F X
.
2 (1)
X
2 (2)
X
2 ( )
X N
IFFT
CP
1 * 1
F X
CP
1 2
F X
+
.
1 (1)
y
1 (2)
y
1 ( )
y N
S/P Tách CP
FFT
.
2 (1)
y
2 (2)
y
2 ( )
y N
FFT
Bộ ước lượng
1 2
Tx 1
Tx 2
Máy phát
Máy thu
Hệ thống MIMO-OFDM AlamoutiChương IV
Trang 14Điều chế
Bộ truyền OFDM
Bộ truyền OFDM
Bộ truyền OFDM
1
X
2
X
N
X
Tx1
Tx2
TxN
.
.
Khối mã hóa STC trong trường hợp này chỉ là một
bộ S/P chia luồng dữ liệu lớn thành NT luồng dữ liệu nhỏ, sau đó NT luồng này được đưa vào NT bộ phát OFDM
Khối mã hóa STC
Hệ thống MIMO-OFDM V_BLAST
14
Trang 15Giải m ã ZF/MM SE
Giải m ã ZF/MM SE
Giải m ã ZF/MM SE
Giải m ã ZF/MM SE
Nt x N Symbol
Sóng mang phụ
Giải điều chế
Dữ liệu
Khối giải mã STC
Bộ thu OFDM
Bộ thu OFDM
Bộ thu OFDM
RX 1
RX 2
RX N
Hệ thống MIMO-OFDM V_BLAST
Chương IV
Trang 16Hệ thống MIMO Alamouti với hai anten truyền một anten nhận
Trang 17Kết quả mô phỏng
Hệ thống MIMO V_BLAST ZF và MIMO V_BLAST MMSE.
Trang 18Hệ thống MIMO-OFDM Alamouti và MIMO-OFDM V_BLAST.
18
Trang 19MIMO là một phương thức truyền dẫn dữ liệu mới cho phép tăng nhanh dung lượng của kênh truyền vô tuyến
OFDM để chuyển kênh truyền băng rộng fading chọn tần số thành nhiều kênh truyền fading phẳng băng hẹp và triệt nhiễu nhờ chèn thêm khoảng bảo vệ có chiều dài lớn hơn độ trễ của kênh truyền
Với việc kết hợp hệ thống MIMO với kỹ thuật OFDM và đặc biệt là hai mô hình Alamouti và mô hình V_BLAST cho phép tăng dung lượng và chất lượng của hệ thống một cách đáng kể
Kết luận
