luận văn tốt nghiệp hệ thống thông tin di động mc-cdma

 SỬ DỤNG BĂNG THÔNG HIỆU QUẢ OFDM  BỀN VỮNG VỚI FADING CHỌN LỌC TẦN SỐ VÀ TRÃI TRỄ ĐA ĐƯỜNG  TẬN DỤNG MÔ HÌNG PHÂN TẬP TẦN SỐ  GIẢM ĐỘ PHỨC TẠP CỦA HỆ THỐNG  DỄ THỰC HIỆN ĐỒNG BỘ 

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Chương trình Đào Tạo Kỹ Sư Chất Lượng Cao

Khoa Điện - Điện Tử Bộ môn Viễn Thông

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

MC - CDMA

GVHD: TS Phạm Hồng Liên SVTH: Nguyễn Tuấn Đức MSSV: P9900015

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2004

NỘI DUNG BÁO CÁO

 Phần 1 : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG

MC-CDMA

 Phần 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG MC-CDMA

 Phần 3 : MÔ PHỎNG –NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ

 Phần 4 : KẾT LUẬN-HƯỚNG PHÁT TRIỂN

ÖU ÑIEÅM

OFDM (ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION

MULTIPLEXING )

ƯU ĐIỂM

 BỀN VỮNG VỚI FADING CHỌN LỌC TẦN SỐ VÀ TRẢI TRỄ ĐA ĐƯỜNG.

 TRUYỀN DỮ LIỆU TỐC ĐỘ CAO.

 MÔ HÌNH PHÂN TẬP TẦN SỐ Ở MÁY THU

 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ IFFT - FFT

 TRUYỀN DỮ LIỆU TỐC ĐỘ CAO

MC-CDMA = DS-CDMA + OFDM.

THỪA KẾ CÁC ƯU ĐIỂM CỦA DS-CDMA VÀ OFDM.

CDMA

 KHẢ NĂNG ĐA TRUY CẬP.

 BỀN VỮNG VỚI NHIỄU BĂNG HẸP.

 SỬ DỤNG BĂNG THÔNG HIỆU QUẢ

OFDM

 BỀN VỮNG VỚI FADING CHỌN LỌC TẦN SỐ VÀ TRÃI TRỄ ĐA ĐƯỜNG

 TẬN DỤNG MÔ HÌNG PHÂN TẬP TẦN SỐ

 GIẢM ĐỘ PHỨC TẠP CỦA HỆ THỐNG

 DỄ THỰC HIỆN ĐỒNG BỘ

 TỐC ĐỘ CAO

MC-CDMA = DS-CDMA + OFDM

TỒN TẠI CÁC KHUYẾT ĐIỂM CỦA DS-CDMA VÀ OFDM

 VẤN ĐỀ CÔNG SUẤT ĐỈNH TRÊN CÔNG SUẤT TRUNG BÌNH

PAR LỚN LÀM BÃO HÒA CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI CAO TẦN

MÁY PHÁT MC-CDMA

           ' 

S ' MC

iT t f p Pm 2 j

' S S

i

1 P

0 p

1 K

  MC S

KÊNH TRUYỀN MC-CDMA

BĂNG THÔNG NHƯNG FADING PHẲNG TRÊN TỪNG BĂNG TẦNG HẸP

Băng thông tổng của hệ

Kênh truyền

KÊNH TRUYỀN MC-CDMA

 ĐIỀU KIỆN

 ĐÁP ỨNG XUNG TRÊN TỪNG SÓNG MANG PHỤ

Φ i biến ngẫu nhiên phấn bố đều [0,2π]

αi biến ngẫu nhiên phân bố Rayleigh tương quan nhau ,

Hệ số tương quan

giữa 2 sóng mang phụ

f << Bc < BW , Bc Băng thông liên kết

hi= αiejΦi

MÁY THU MC-CDMA

0

1 0

1 0

, , a i d p t iT e n t h

t

S S

k

k p m MC

Gk’(0)

cos{2(mP+p)f’t}

LPF m

Gk’(m) q=mP+p

LPF

KMC-1

Gk’(KMC-1) cos[2{P(KP(KMC-1)+p}f’t]

Dk’(t)

cos(2fct) Tín hiệu

 m

y k q p

,

MÁY THU MC-CDMA Biến quyết định

KỸ THUẬT TÁCH SÓNG ĐƠN USER

 EGC (Equal Gain Combining)

 MMSE (Minimum Mean Square Error Combining)

ẢNH HƯỞNG OFFSET TẦN SỐ

 OFFSET tần số

 Biến quyết định

 S tín hiệu mong muốn ; MAI nhiễu MAI ; AWGN nhiễu cộng

 ICI1 nhiễu liên sóng mang do các chip của user mong muốn

 ICI2 nhiễu liên sóng mang do các chip của user khác

 Tín hiệu mong muốn suy giảm theo Δ

 ICI1 , ICI2 phụ thuộc vào tỷ số K/N Hệ thống MC-CDMA càng có nhiều sóng mang phụ ảnh hưởng nhiễu ICI càng lớn

GIỚI HẠN DƯỚI BER

 Tách sóng MRC đơn user , K = 1.

 Offset tần số Δ = 0

MÃ TRẢI PHỔ CI (Carrier

Interferometry)

 Tín hiệu CI

 Miền tần số

 Đường bao tín hiệu

CI trong miền thời gian

) (

2 cos

N

i

k c

Mã trải phổ CI

Mã CI = thành phần pha của tín hiệu CI

 Tập N mã CI trực giao

 Tập N mã CI giả trực giao

 KẾT LUẬN :

Mã trải phổ CI nâng cao dung lượng hệ thống MC-CDMA

 = /N ; k = 0,1,2,…,N-1

k = 0,1,2,…,-1

KỸ THUẬT TRIỆT CAN NHIỄU

các phần tử trên đường chéo là H(i)

trải phổ của user

bằng 0 và phương sai là N0/2

 Matched filter :

P là ma trận tương quan chéo có điều kiện theo H

 Decorrelator

 Giả nghịch đảo ma trận :

Gọi là ma trân giả đảo D

Các bộ triệt can nhiễu phi tuyến

 PIC (Parallel Interference Cancelation)

+ -

không mong muốn

Ước lượng các hệ số kênh truyền

 Reliable Interference Cancelation

+ -

mong muốn có độ tin

Ước lượng các hệ số kênh truyền

 SIC (Serial Inteference Cancellation)

Hiệu chỉnh giải thuật ReIC :

khỏi thành phần tín hiệu của user mong muốn

Data của user 1

Data của user 0 Trải phổ

Mã hóa kênh

Mã hóa kênh

Mã hóa kênh

Trải phổ

Trải phổ

0 1 N-1 0

0 1 1



N-1 0

N-1 1 N-1

Kênh truyền fading Rayleigh

IFFT

Nhiễu AWGN

Data của user 0 Giải mã kênhData của

user 1 Giải mã kênh

Data của user K Giải mã kênh

Bộ Tách Sóng

0 1

FFT

N-1

MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN

 Biến ngẫu nhiên phân bố Rayleigh tương quan

x

Theory

Tách sóng đơn user

• Ña user

So sánh mã CI và mã WH

Tính linh động của mã CI

So sánh mã CI-WH – Kết luận

 Mã CI cải thiện chất lượng MC-CDMA

 Mã CI tăng dung lượng hệ thống MC-CDMA

Ảnh hưởng của Offset tần số

Kết luận

 Trong các bộ tách sóng đơn sóng mang thì bộ tách sóng

MMSE cho BER thấp nhất Tuy nhiên, trả giá cho việc này là máy thu MMSE phức tạp hơn vì cần biết số user đang

hoạt và công suất nhiễu.

 Đường BER lower của hệ thống MC-CDMA ứng với phương pháp MRC trong trường hợp hệ thống đơn user

 Phương pháp EGC cho BER tương đối và có độ phức tạp

máy thu ít nhất

 Mã CI vừa thể hiện tính linh động vừa cho BER tốt hơn nên sẽ được khai thác trong tương lai.

 Hệ thống MC-CDMA rất nhạy với offset tần số.

Bộ triệt can nhiễu tuyến tính

Nhận xét

 - So với 3 bộ tách sóng còn lại (giải tương

quan, LCMV, Sub-projection) PINV cho kết quả tốt nhất

 - BER của phương pháp giải tương quan sẽ bị khống chế bởi việc khuếch đại nhiễu nền

Gauss , do đó hiệu quả không cao

 - Trong điều kiện thực tế Sub-Proj sẽ thể

hiện ưu điểm

So sánh PINV và MMSE

So sánh PINV và MMSE

Bộ triệt can nhiễu phi tuyến PIC

PIC

PIC –Kết luận

 - PIC phụ thuộc vào tầng SD đầu tiên

 - Khi số user lớn : MMSE –PIC cho kết quả tốt nhất

 - Khi số user bé PINV-MMSE cho kết quả tốt nhất

 - Khi số user bé , EGC-PIC và MMSE-PIC kém hơn tách sóng đơn tầng PINV

ReIC

ReIC

ReIC – Nhận xét

 - Khi số user lớn MMSE-ReliIC cho kết quả tốt nhất ,

 - Khi số user bé , PINV-ReliIC vẫn cho kết quả tốt nhất

thể hiện chất lượng hơn tách sóng đơn tầng PINV khi số user bé

SIC

SIC – Nhận xét

 - Các bộ triệt can nhiễu SIC dùng các bộ SD khác nhau cho kết quả khác biệt không quá lớn PINV-SIC luôn cho kết quả tốt nhất khi số user bé(nhỏ hơn 16 )

 - Không như PIC và ReliIC , trong trường

hợp số user bé , SIC vẫn cho kết quả tốt hơn rõ ràng so với bộ tách sóng đơn tầng dùng

PINV

SIC-PIC-ReIC

SIC-PIC-ReIC- Nhận xét

đặc biệt là trong điều kiện số user nhỏ và SNR lớn

phức tạp máy thu và thời gian trễ tính tóan

chính xác của ước lượng kênh truyền

trễ nhỏ nhất , ít bị ảnh hưởng bởi mức năng lượng tín hiệu của các user khác nhau

Mã hóa kênh

Mã hóa kênh – Nhận xét

 Cải thiện đáng kể chất lượng hệ thống trong kênh truyền Fading Rayleigh

 Mã Conv thích hợp với hê thống CDMA

KẾT LUẬN – GIẢI PHÁP

phổ CI trong việc nâng cao dung lượng và chất lượng hệ thống thông tin di động MC-CDMA

Giải pháp tối thiểu BER

phương pháp pinv và mã chập khi số user nhỏ

phương pháp MMSE và mã chập khi số user lớn

HƯỚNG PHÁT TRIỂN

của hệ thống MC-CDMA

truyền các mã FEC tốt hơn như mã turbo (nối tiếp , song song , turbo block) , mã TCM

(Trellis-Coded Modulation)

Giảm can nhiễu và hiện tượng gần xa.

Kiểm soát công suất trong bộ SIC.

nghi

 Nghiên cứu kênh truyền hướng lên của hệ thống MC-CDMA.

PAR Nghiên cứu các bộ chèn để thay đổi đặc tính thống kê của tín hiệu , các phương pháp điều chế xử lý không gian tín hiệu

offset tần số Vì vậy cần tìm giải pháp để kiểm soát việc đồng bộ tần số và đồng bộ pha

và bù đắp kênh truyền một cách hiệu quả , cấp

phát các sóng mang phụ một cách có định hướng

dụng cho MC-CDMA