ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG

Trong bối cảnh đó, các kỹ thuật truyềntin mới với nhiều ưu điểm nổi trội xuất hiện thay thế cho những kỹ thuật ra đờitrước đây, vốn còn một số hạn chế về tốc độ và khả năng bảo mật.Một t

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

PHẦN LÝ THUYẾT

1 Tìm hiểu tổng quan Hệ thống thông

tin di động (Chương 1): mô hình kênh

pha đinh đa đường

1 Tìm hiểu tổng quan hệ thống thôngtin di động (Chương 1): lịch sử pháttriển, một số vấn đề cơ bản trongthông tin di động như Suy hao đườngtruyền, Pha đinh, CSI

2 Tìm hiểu Các phương pháp Ước

lượng kênh truyền (Chương 2): các

khái niệm và thuật toán ước lượng

2 Tìm hiểu Hệ thống thông tin

đa chặng sử dụng trạm chuyển tiếp(Chương 2): các khái niệm và phânloại relay

PHẦN MÔ PHỎNG

1 Thực hiện mô phỏng độ chính xác

của ước lượng LS trong hệ thống two

- way relay Mô phỏng hệ thống SISO

khi thay đổi số trạm chuyển tiếp, hệ

thống SISO và MIMO khi thay đổi

kiểu điều chế

1 Thực hiện thay đổi các thông sốcủa kênh truyền SISO và MIMO: sốlượng bit pilot, các loại kênh truyềnkhác nhau: AWGN, Rayleigh fading vàRician fading

2 Khảo sát MSE kênh Massive

MIMO

2 Khảo sát BER kênh MassiveMIMO

Em xin cam đoan nội dung của Đồ án này không phải là bản sao chép củabất cứ Đồ án hoặc Công trình đã có từ trước.

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2014

Trần Thị Kim Phượng

Bảng các từ viết tắt 6

1.1 Giới thiệu chương 11

1.2 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 11

1.3 Các vấn đề cơ bản trong thông tin di động 14

1.3.1 Suy hao đường truyền (Path Loss) 14

1.3.2 Pha đinh phẳng và pha đinh lựa chọn tần số 17

1.3.3 Shadowing 19

1.3.4 Hiệu ứng Doppler 19

1.3.5 Thông tin trạng thái kênh truyền 20

1.3.6 Một số mô hình kênh truyền thường gặp 20

1.4 Mô hình kênh pha đinh đa đường 21

1.5 Kết luận chương 23

2 ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG TWO -WAY RELAY 24 2.1 Giới thiệu chương 24

2.2 Hệ thống thông tin đa chặng sử dụng trạm chuyển tiếp 24

2.2.1 Tổng quan về hệ thống thông tin đa chặng 24

2.2.2 Khái quát về trạm chuyển tiếp (relay) 26

2.3 Kỹ thuật tiền mã hóa Zero - Forcing 29

2.4 Các kỹ thuật ước lượng 32

2.4.1 Ước lượng 1D 32

2.4.2 Ước lượng 2D 34

2.5 Ước lượng kênh truyền trong hệ thống thông tin đa chặng sử dụng AF two-way Relay 35

2.5.1 Mô tả hệ thống 35

2.5.2 Ước lượng kênh truyền sử dụng kỹ thuật ước lượng LS 37

2.6 Kết luận chương 38

3 MÔ PHỎNG 40 3.1 Giới thiệu chương 40

3.2 Mức độ chính xác của ước lượng LS trong hệ thống two-way relay 40 3.3 Khảo sát chất lượng hệ thống two-way relay khi thay đổi số lượng pilot 42

3.4 Khảo sát chất lượng hệ thống two-way relay khi thay đổi kiểu điều chế 43

3.5 Khảo sát chất lượng hệ thống two-way relay khi thay đổi kênh truyền 43

3.6 Khảo sát chất lượng hệ thống two-way relay khi thay đổi số relay 45 3.7 Ước lượng kênh truyền trong hệ thống Massive MIMO 46

3.7.1 Khảo sát MSE khi thay đổi số anten 46

3.7.2 Khảo sát BER khi thay đổi số anten 47

3.8 Kết luận chương 47

1G First Generation Thế hệ thứ nhất

TD-CDMA Time Division CDMA CDMA phân chia theo thời

gian

TD-SCDMA Time Division Synchronous

Code Division Multiple cess

Ac-Đa truy cập đồng bộ mãphân chia theo thời gian

AWGN Addictive White Gaussion

Noise

Nhiễu Gaussian trắng cộng

Distor-tion

Nhiễu xuyên điều chế

Interfer-ence

Nhiễu đa truy cập

truyền

Error

Tối thiểu bình phương lỗi

1.1 Các công nghệ được sử dụng trong thông tin di động 13

1.2 Pha đinh đa đường 15

1.3 Suy hao theo khoảng cách đường truyền 16

1.4 Biểu đồ suy hao của pha đinh phẳng do hấp thụ 17

1.5 Mô hình kênh pha đinh 21

2.1 Mô hình một hệ thống thông tin đơn chặng 25

2.2 Mô hình một hệ thống thông tin đa chặng 25

2.3 Mô hình hệ thống sử dụng relay 26

2.4 Phân loại relay theo kĩ thuật chuyển tiếp 28

2.5 Hệ thống SDMA sử dụng tiền mã hóa 30

2.6 Biểu đồ chòm sao của tín hiệu điều chế 16QAM 32

2.7 Mô hình hệ thống 35

3.1 Ước lượng LS cho kênh truyền MIMO dùng two-way relay 41

3.2 Thay đổi số bit pilot - SISO 42

3.3 Thay đổi số bit pilot - MIMO 42

3.4 Thay đổi kiểu điều chế - SISO 43

3.5 Thay đổi kiểu điều chế - MIMO 43

3.6 Thay đổi kênh truyền - SISO 44

3.7 Thay đổi kênh truyền - MIMO 44

3.8 BER của hệ thống khi thay đổi số trạm relay 45

3.9 MSE của hệ thống khi số anten tăng từ 2 đến 70 46

3.10 BER tại SNR = -10:30dB 47

3.11 BER tại SNR = 25dB 47

Trong thời đại ngày nay, nhu cầu trao đổi cũng như cập nhật thông tinngày càng tăng đòi hỏi hệ thống thông tin di động phải liên tục cải thiện vànâng cao cả về chất lượng và số lượng Trong bối cảnh đó, các kỹ thuật truyềntin mới với nhiều ưu điểm nổi trội xuất hiện thay thế cho những kỹ thuật ra đờitrước đây, vốn còn một số hạn chế về tốc độ và khả năng bảo mật.

Một trong số những kỹ thuật truyền tải dữ liệu đem lại nhiều ưu điểm là sửdụng trạm chuyển tiếp để nâng cao chất lượng tín hiệu trên kênh truyền, vốn bịsuy hao công suất vì các yếu tố như nhiễu hay pha đinh đa đường Tùy thuộcvào yêu cầu dịch vụ và bản chất kênh truyền mà sử dụng loại trạm chuyển tiếpthích hợp Việc tín hiệu từ máy phát đi qua một hoặc nhiều trạm như vậy trướckhi đến máy thu gọi là thông tin đa chặng, và hệ thống sử dụng kỹ thuật nàygọi là hệ thống thông tin đa chặng

Khi muốn đưa vào sử dụng một kỹ thuật nào đó trong thực tế, việc đánh giáchất lượng là việc tất yếu cần phải thực hiện để đảm bảo hệ thống vận hànhtốt và đáp ứng được chất lượng mà nhà cung cấp cũng như người sử dụng mongmuốn, cũng như kiểm soát được các khuyết điểm còn tồn tại để tìm cách khắcphục hoặc hạn chế, tránh xảy ra sự cố không mong muốn trong quá trình đưavào sử dụng Việc đánh giá chất lượng có thể được thực hiện với nhiều thông sốđường truyền khác nhau, bằng nhiều thuật toán và kỹ thuật khác nhau, đòi hỏi

sự chính xác và khả năng vận dụng kiến thức linh hoạt Đó cũng là lý do em

chọn nội dung Ước lượng kênh truyền trong hệ thống thông tin đa chặng làm đề

tài cho Đồ án Tốt nghiệp của mình, với mục tiêu hiểu rõ hơn về hệ thống thôngtin hiện nay và thực hiện mô phỏng được một kênh truyền gần với thực tế nhất,

9

từ đó đưa ra những nhận xét từ kết quả thu được để hiểu sâu hơn những kiếnthức được học trong lý thuyết.

Đồ án gồm có 03 chương:

ˆ Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

ˆ Chương 2: Ước lượng kênh truyền trong hệ thống two - way relay

ˆ Chương 3: Mô phỏng

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Lê Hùng đã nhiệt

tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành Đồ án này Vì kiến thức còn nhiềuhạn chế nên nội dung bài báo cáo có thể còn tồn tại những sai sót, nhất là khi

cho việc soạn thảo văn bản nhưng khá phức tạp trong cách thao tác so với cácphần mềm khác Do đó em rất mong nhận được những nhận xét, góp ý từ phíacác Thầy Cô để Đồ án này được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện:

Trần Thị Kim Phượng

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chương

Trong chương này sẽ trình bày các vấn đề:

1.2 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di

Thế hệ thứ nhất (1G) được xây dựng theo quy mô mạng lưới quốc gia và làmviệc dựa trên nền tảng công nghệ tương tự Những hệ thống 1G được xem nhưnền móng, định hướng cho việc xây dựng các thế hệ thông tin di động sau này

11

Thế hệ thứ hai (2G) là thế hệ đầu tiên sử dụng công nghệ kĩ thuật số Hệthống 2G đã đưa người sử dụng trao đổi thông tin vượt qua ranh giới một quốcgia nhờ các thông số được tiêu chuẩn hóa toàn cầu theo các Công ước quốc tế.Ngoài việc truyền tiếng nói, 2G còn mở rộng dịch vụ ra các loại hình truyền

số liệu tốc độ thấp và đánh dấu sự ra đời của hệ thống vô tuyến điện, radio diđộng, WLAN Sự xuất hiện của những dịch vụ đa phương tiện di động là bướctiến giúp con người tiếp cận gần hơn đến thế hệ thứ ba (3G)

Công nghệ truyền thông 3G là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại

di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email,hình ảnh ) Điểm mạnh của công nghệ 3G so với công nghệ 2G là cho phéptruyền nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cốđịnh và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau

Yêu cầu của hệ thống 3G là:

được xác định:

> 2Mbps khi đứng yên hay ở trong khu vực nội thị

> 384Kbps ở khu vực ngoại vi

> 144Kbps ở khu vực nông thôn

khả năng thay đổi

Công nghệ 3G là một chuẩn của Tổ chức Viễn thông Thế giới Tuy nhiên,trên thực tế các nhà sản xuất thiết bị viễn thông lớn trên thế giới đã xây dựngthành 04 chuẩn 3G thương mại chính:

các nhà khai thác dịch vụ di động sử dụng GSM, tập trung chủ yếu ở châu Âu

và một phần châu Á (trong đó có Việt Nam)

độ dữ liêu từ 144 kbit/s tới trên 3 Mbit/s

thời gian (Time-division duplex) Đây là một chuẩn thương mại áp dụng hỗnhợp của TDMA và CDMA nhằm cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn cho truyềnthông đa phương tiện.

TD-SCDMA phát triển dựa trên giao thức của S-CDMA

Do hạn chế của 3G về tốc độ đường truyền và khả năng truy cập khi ngườidùng di chuyển với vận tốc lớn, những nghiên cứu gần đây đang tập trung vàoviệc ứng dụng công nghệ 4G tại một số nơi trên thế giới như Nhật Bản, HànQuốc, Lào, Với công nghệ này, tốc độ dữ liệu đạt trên 2Mbps và có thể lên tới155Mbps trong một số điều kiện môi trường nhất định, mở rộng các loại hìnhdịch vụ, ứng dụng, nâng cao chất lượng hệ thống và hiệu quả sử dụng băngthông Mạng 4G đạt được những đặc điểm vượt trội so với 3G như:

- Khả năng truy cập mọi lúc, mọi nơi, bất kể người dùng sử dụng thiết bị diđộng nào Mạng 4G sẽ là sự hội tụ ưu điểm của các công nghệ hiện có

- Lấy người dùng làm tâm điểm Mạng 4G cung cấp kết nối băng rộng vàbảo đảm chất lượng hệ thống trong điều kiện môi trường thay đổi cho các dịch

vụ đa phương tiện thời gian thực

Hình 1.1: Các công nghệ được sử dụng trong thông tin di động

Thế hệ thứ năm (5G) hiện đang được nghiên cứu trong thời gian gần đây,với ý tưởng dời toàn bộ dải tần 4G lên cao hơn (khoảng vài trăm GHz), hứa hẹnđem lại bước đột phá trong kỹ thuật truyền tin tốc độ cực lớn Việc sử dụngtần số quá cao như vậy sẽ dẫn đến nhiều yếu tố ảnh hưởng chất lượng truyền

dẫn và cần nhiều kỹ thuật đi kèm để khắc phục.

Một số nghiên cứu gần đây hướng đến Massive MIMO, một phương pháptăng số lượng anten cũng như số user lên gấp hàng trăm lần so với các hệ thốngtrước đây Đây cũng là nét đặc trưng của công nghệ 5G Tất nhiên, việc gia tăng

số phần tử trong anten array cần nhiều kỹ thuật hỗ trợ để đảm bảo chất lượng

hệ thống, nhưng trong khuôn khổ Đồ án này chỉ xét đến việc ước lượng kênhtruyền và tạm thời chưa đề cập đến các kỹ thuật đó

1.3 Các vấn đề cơ bản trong thông tin di động

1.3.1 Suy hao đường truyền (Path Loss)

Đây là một trong những tác động của môi trường truyền tới việc truyền tínhiệu Suy hao đường truyền là sự mất mát năng lượng của sóng điện từ khilan truyền trong không gian Suy hao bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bao gồmkhoảng cách giữa bên phát và bên nhận, môi trường truyền, chiều cao và vị trícủa anten, độ rộng băng thông được sử dụng

Suy hao tín hiệu trong không gian tự do được tính bằng công thức:

Pha đinh đa đường (Multipath Fading)

Pha đinh được định nghĩa là sự thay đổi cường độ tín hiệu sóng mang cao tầntại anten thu do sự thay đổi không đồng đều về chỉ số bức xạ của khí quyển,phản xạ mặt đất, nước trên đường truyền sóng

Các yếu tố gây ra hiện tượng pha đinh bao gồm:

độ suy hao phụ thuộc vào dải tần số ta chọn để truyền sóng điện từ

Hình 1.2: Pha đinh đa đường

sử dụng bước sóng ngắn

ra sự truyền lan đa đường

nên giao thoa và trễ đường truyền của các tín hiệu

Do các nguyên nhân trên mà tín hiệu phát ban đầu đi đến anten thu khôngđồng thời bằng nhiều đường khác nhau Tín hiệu cuối cùng nhận được ở anten

thu do đó sẽ là tổng hợp của nhiều tín hiệu thành phần có biên độ và trễ phakhác nhau, khiến cho quá trình phân tách, khôi phục tín hiệu gốc trở nên khókhăn và xác suất lỗi rất lớn.

Hình 1.3: Suy hao theo khoảng cách đường truyền.

Các loại nhiễu thường gặp

Đây là loại nhiễu tồn tại trong tất cả các hệ thống truyền dẫn và làm giảm

tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR), giảm hiệu quả phổ của hệ thống Nguyên nhângây ra nhiễu chủ yếu là do nhiễu nhiệt, nhiễu điện từ các bộ khuếch đại bênmáy thu

Là hai loại nhiễu thường gặp do ảnh hưởng của kênh truyền ngoài nhiễuGaussian trắng cộng Nhiễu liên kí tự là do sự trải trễ gây ra, các kí tự khitruyền đi có độ trải trễ khác nhau bị chồng lấn lên nhau và gây ra nhiễu Nhiễuliên sóng mang (nhiễu xuyên kênh) xảy ra khi các sóng mang phụ bị lỗi dịch tần

số do sự không đồng bộ về mặt tần số giữa máy phát và máy thu

Xảy ra khi cả hai máy phát trên cùng một tần số hoặc trên cùng một kênh.Máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được cả hai tín hiệu với cường độ phụthuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát

1.3.2 Pha đinh phẳng và pha đinh lựa chọn tần số

Pha đinh phẳng (Flat fading)

Là pha đinh mà suy hao phụ thuộc vào tần số là không đáng kể và hầu như

là hằng số với toàn bộ băng tần hiệu dụng của tín hiệu

Hình thành do phản xạ tại vật cản, sự thay đổi của độ khúc xạ khí quyển và

sự di chuyển trong quá trình truyền dẫn làm cho cường đô trường thu được ởđầu thu bị suy giảm

Trong các hệ thống chuyển tiếp số, sự biến thiên của độ khúc xạ là nguyênnhân chủ yếu dẫn đến hiện tượng truyền dẫn đa đường mà kết quả của nó làtổn hao pha đinh thay đổi theo tần số Tuy nhiên, hệ thống có băng tín hiệunhỏ nên tín hiệu suy hao pha đinh đa đường nhỏ, do đó có thể bỏ qua và phađinh đa đường được xem là pha đinh phẳng

Là hiện tượng sóng điện từ bị hấp thụ và bị tán xạ do mưa, tuyết, sương mù,hay các phần tử khác tồn tại trong môi trường truyền dẫn nên các tín hiệu vàođầu thu bị suy giảm Hiện tượng pha đinh này thay đổi phụ thuộc vào thời gian

Hình 1.4: Biểu đồ suy hao của pha đinh phẳng do hấp thụ

Ảnh hưởng của pha đinh phẳng tác động lên toàn bộ dải tần tín hiệu truyềntrên kênh là như nhau, do đó việc tính toán độ dự trữ pha đinh (fading margin)

dễ dàng hơn (các tần số trong băng tần đều bị tác động như nhau nên chỉ việctăng thêm công suất phát cho tất cả băng tần.)

Pha đinh lựa chọn tần số (Frequency- selecting fading)

Là pha đinh mà độ suy hao thay đổi phụ thuộc vào tần số, xảy ra khi băngtần của tín hiệu lớn hơn băng thông của kênh truyền Do đó hệ thống tốc độvừa và lớn có độ rộng băng tín hiệu lớn (lớn hơn độ rộng kênh) sẽ chịu nhiềutác động của loại pha đinh này

Tác hại lớn nhất của loại pha đinh này là gây nhiễu liên kí tự ISI Pha đinhchọn lọc tần số tác động lên các tần số khác nhau là khác nhau, do đó việc dựtrữ như pha đinh phẳng là không thể Do đó để khắc phục nó, người ta sử dụngmột số biện pháp:

truyền tín hiệu bằng cách truyền một tín hiệu giống nhau trên nhiều kênh truyềnkhác nhau để máy thu có thể chọn hoặc kết hợp những tín hiệu thu được thànhmột tín hiệu tốt nhất Lợi dụng việc truyền trên nhiều kênh mà ta có được độlợi phân tập, thường được đo bằng dB

Có những loại phân tập chính sau đây:

- Phân tập không gian: Tín hiệu được truyền trên nhiều đường khác nhau.Trong truyền dẫn hữu tuyến, người ta truyền trên nhiều sợi cáp Trong truyềndẫn vô tuyến, người ta sử dụng phân tập ăng ten

- Phân tập tần số: Tín hiệu băng hẹp giống nhau sẽ được truyền trên nhiềutần số sóng mang khác nhau hoặc trên một dãy phổ tần rộng bị tác động bởifading lựa chọn tần số

- Phân tập thời gian: Một bản tin sẽ được truyền ở nhiều thời điểm khácnhau

- Phân tập phân cực: Tín hiệu được truyền đi bằng cách dùng những sóngphân cực khác nhau

- Mã khối tuyến tính (mã Hamming, mã chẵn lẻ, BCH, RS )

- Mã chập (Convolution code)

để trải phổ của tín hiệu trong một băng thông hẹp (thậm trí rất hẹp) ra mộtbăng thông cực rộng làm cho tín hiệu truyền đi rất giống với nhiễu trắng cótrong tự nhiên

Ưu điểm:

- Có khả năng kháng nhiễu

- Hạn chế và làm giảm hiệu ứng đa đường

- Chia sẻ dải tần số với nhiều người sử dụng

- Bảo mật do chuỗi mã giả ngẫu nhiên (Phân chia theo mã)

1.3.4 Hiệu ứng Doppler

Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng vật lý, đặt tên theo Christian AndreasDoppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay cácsóng nói chung bị thay đổi khi nguồn phát sóng chuyển động tương đối với ngườiquan sát Đây là một yếu tố ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu vì khi ngườidùng di chuyển (gần hoặc xa) trạm BTS thì tần số sóng tới máy thu sẽ thayđổi, dẫn đến tần số kênh truyền đến thiết bị thay đổi làm ảnh hưởng đến chấtlượng thông tin tại nơi thu do ảnh hưởng của ISI làm méo tín hiệu và tổn haocông suất Đây cũng được gọi là hiện tượng pha đinh nhanh (Fast fading)

1.3.5 Thông tin trạng thái kênh truyền

Trong truyền thông không dây, thông tin trạng thái kênh truyền (CSI) đềcập đến các thuộc tính kênh đã biết của một đường truyền viễn thông Thôngtin này mô tả cách một tín hiệu truyền từ máy phát đến máy thu và đại diệncho hiệu ứng kết hợp, ví dụ như tán xạ, pha đinh CSI giúp đường truyền cóthể thích ứng với các điều kiện kênh truyền hiện tại, điều này rất quan trọng

để đạt được thông tin liên lạc đáng tin cậy với tốc độ dữ liệu cao trong các hệthống multiantenna

CSI cần được ước lượng ở máy thu, thường được lượng tử hóa và đưa trở lạimáy phát Vì vậy, máy phát và máy thu có thể có CSI khác nhau, đôi khi đượcgọi là CSIT và CSIR, một cách tương ứng

Về cơ bản có hai mức CSI là CSI tức thời (instantaneous CSI) và CSI thống

kê (statistical CSI)

biết, có thể xem như biết đáp ứng xung của bộ lọc kỹ thuật số Điều này tạođiều kiện thích ứng các tín hiệu truyền với đáp ứng xung và do đó tối ưu hóacác tín hiệu nhận được cho việc ghép kênh không gian hoặc để đạt được tỷ lệlỗi bit thấp

biết đến Có thể bao gồm loại phân bố pha đinh, độ lợi kênh trung bình, thànhphần line-of -sight và tương quan không gian Như với CSI tức thời, thông tinnày có thể được sử dụng để tối ưu hóa đường truyền

1.3.6 Một số mô hình kênh truyền thường gặp

Kênh AWGN

Kênh AWGN là kênh truyền gần như lý tưởng do chỉ xét đến ảnh hưởng củanhiễu trắng cộng Kênh truyền này tương tự với việc truyền tín hiệu qua đườngdây cáp đồng trong thông tin hữu tuyến, không có tác động của pha đinh và do

đó có chất lượng tín hiệu đạt được ở đầu thu khá tốt Tuy nhiên mô hình nàykhông thực tế khi sử dụng trong thông tin vô tuyến

Mô hình kênh Rayleigh fading

Mô hình Rayleigh fading là kênh truyền xét đến ảnh hưởng của hiện tượng

đa đường trong trường hợp xấu nhất là không có đường truyền thẳng từ nơiphát đến nơi thu (hay nói cách khác là không có tín hiệu LoS) Do đó BER củatín hiệu thu được khá cao so với kênh AWGN

Mô hình kênh Rician fading

Khác với kênh Rayleigh fading, kênh Rician fading là kết hợp giữa ảnh hưởngcủa fading đa đường và đường trực tiếp LOS Tín hiệu LOS tạo thêm một thànhphần biết trước trong tín hiệu đa đường, do vậy khiến cho việc ước lượng trởnên chính xác hơn và chất lượng tín hiệu thu trong một số trường hợp cũng tốthơn so với kênh Reyleigh fading

Kênh Rician fading được đặc trưng bởi tham số K, được định nghĩa bằng tỉ

số công suất của tín hiệu LoS với công suất các đường tán xạ

1.4 Mô hình kênh pha đinh đa đường

Hình 1.5: Mô hình kênh pha đinh

Tín hiệu s(t) từ anten phát được biểu diễn như sau [1]:

x (t) e j2πf c t]

(1.2)Qua kênh truyền pha đinh đa đường (giả sử có L đường vật lý), tín hiệu nhận

được ở anten thu là:

là tăng gấp 20.000 lần Với nhiều ưu điểm vượt trội, mở rộng loại hình dịch vụ

và tối ưu hóa chất lượng, hệ thống thông tin di động đang phục vụ tốt nhu cầutrao đổi thông tin của con người thời kỳ hiện đại

Chất lượng tín hiệu qua kênh truyền vô tuyến bị tác động bởi nhiều yếu tố,nhưng ảnh hưởng lớn nhất là pha đinh, đặc biệt là pha đinh lựa chọn tần số do

sự khó khăn trong việc tính toán và ước lượng chất lượng kênh cũng như giảm

tỉ lệ lỗi bit ở bên thu Đối với các mạng di động thế hệ sau (3G, 4G), do yêu cầutốc độ bit lớn ngay cả khi thuê bao di chuyển với tần số tương đối so với trạmgốc nên càng cần phải tích hợp nhiều kỹ thuật vào quá trình truyền (mã hóa,phân tập, ) nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ Tất cả những khái niệm trongchương này là nền tảng để xây dựng các mô hình mô phỏng trong chương sau

ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN

TRONG HỆ THỐNG TWO - WAY RELAY

2.1 Giới thiệu chương

Trong chương này sẽ trình bày các vấn đề:

vào kỹ thuật ước lượng LS

2.2 Hệ thống thông tin đa chặng sử dụng trạm chuyển

tiếp

2.2.1 Tổng quan về hệ thống thông tin đa chặng

Hệ thống thông tin đơn chặng

Mạng vô tuyến di động như GSM, CDMA hoạt động theo cấu trúc điểm

-đa điểm, trong đó bao gồm trạm gốc (BS) và trạm di động (MS)

24

Hình 2.1: Mô hình một hệ thống thông tin đơn chặng

Hệ thống thông tin đa chặng

Mạng chuyển tiếp đa chặng là sự kết hợp của các liên kết ngắn để có thểphủ sóng một khu vực rộng lớn bằng cách sử dụng thiết bị chuyển tiếp trunggian giữa trạm gốc và máy thu Thiết bị chuyển tiếp có thể được đặt trong trạmchuyển tiếp (relay) hoặc cũng có thể đặt trong chính thiết bị di động

Hình 2.2: Mô hình một hệ thống thông tin đa chặng

Trong hệ thống trên, tín hiệu từ trạm gốc BS thay vì đi trực tiếp đến nơi