DSpace at VNU: Khảo sát ảnh hưởng của dịch tần đến hệ thống hợp kênh phân tần số trực giao đa dải (MB-OFDM)

Moose, A Technique for Orthogonal Frequency Division Multiplexing Frequency Offset Correction, IEEE Transactions on Communications, Vol.. [4] Chin Wee Yak, Zhongding Lei, Tjeng Thiang Tj

Khảo sát ảnh hưởng của dịch tần đến hê ̣ thống

hơ ̣p kênh phân tần số trực giao đa dải

(MB-OFDM) Lưu Văn Hoan

Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Kỹ thuật điện tử ; Mã số: 60 52 70

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Hiếu

Năm bảo vệ: 2011

Abstract: Trình bày về hệ thống MB -OFDM theo chuẩn ECMA -368: dải tần hoạt

đô ̣ng, kiến trúc bô ̣ phát và bô ̣ thu , mô hình tín hiê ̣u Sau đó thực hiê ̣n phân tích hiê ̣u suất của hê ̣ thống MB -OFDM trong ba trường hợp : (1) không có CFO , (2) có CFO nhưng không bù , và (3) có CFO và bù lại trên các mô hình kênh khác nhau dựa trên

mô phỏng với Matlab thuâ ̣t toán ước lượng “thô” CFO trên miền thời gian (time-domain coarse frequency offset estimation – TCFE) sử du ̣ng phương pháp tương quan giữa các ký hiê ̣u dành cho đồng bô ̣ packet trong preamble của mỗi packet Ước lượng

“thô” trên miền thời gian có thể làm giảm ICI gây ra bởi CFO và giúp ước lượng

“tinh” chính xác hơn trên miền tần số Thuâ ̣t toán ước lượn g CFO cho hê ̣ thống MB -OFDM trong luâ ̣n văn được mở rô ̣ng từ thuâ ̣t toán ước lượng cho hê ̣ thống -OFDM thông thường, trong đó đô ̣ lê ̣ch pha giữa mỗi sóng mang con (do CFO gây ra) của 2 ký hiê ̣u huấn luyê ̣n giống nhau liên tiếp trên cùng m ột dải con được trích ra và lấy trung bình để cho lệch pha tổng của một ký hiệu Sau đó la ̣i lấy trung bình các đô ̣ lê ̣ch pha này qua các ký hiệu huấn luyện khác trên cùng dải con để được độ lệch pha cuối cùng Từ đô ̣ lê ̣ch pha này, ta có thể tìm được CFO và bù la ̣i để cải thiê ̣n hiê ̣u suất hê ̣ thống Viê ̣c so sánh BER của hê ̣ thống khi chưa có CFO , khi có CFO nhưng chưa bù la ̣i và khi có CFO và bù la ̣i trên các mô hình kênh UWB khác nhau : UWB CM Line-of-sight (LOS) 0 – 4 m (CM1), UWB CM Non -line -of-sight (NLOS) 0 – 4 m (CM2), UWB

CM NLOS 4 – 10 m (CM3) và UWB CM NLOS 10 m (CM4) để thấy rõ được hiệu

suất của thuâ ̣t toán ước lượng

Keywords: Băng siêu rộng; Kỹ thuật truyền thông; Dịch tần

Content

Luâ ̣n văn thực hiê ̣n ước lượng di ̣ch tần sóng mang (CFO) trên hê ̣ thống băng siêu rô ̣ng (UWB) sử du ̣ng kỹ thuật hợp kênh phân tần số trực giao đa dải (MB-OFDM) với các mô hình kênh ồn Gauss trắng cô ̣ng (AWGN) và kênh pha-đinh chọn lọc tần số theo chuẩn IEEE 802.15.3a

văn thực hiê ̣n phân tích hiê ̣u suất của hê ̣ thống MB -OFDM trong 3 trường hợp: (1) không có CFO, (2) có CFO nhưng không bù , và (3) có CFO và bù lại trên các mô hình kênh khác nhau dựa trên mô phỏng với Matlab Kết quả mô phỏng được so sánh với kết quả lý thuyết Các ảnh hưởng của CFO được phân tích sâ u hơn, khi xem xét đến phần nguyên và phần thập phân của nó

Phần chính của luâ ̣n văn là t huâ ̣t toán ước lượng “thô” CFO trên miền thời gian (time-domain coarse frequency offset estimation – TCFE) sử du ̣ng phương pháp tương quan giữa các ký hiệu dành cho đồng bộ gói trong phần mào đầu (preamble) của mỗi gói Ước lượng

“thô” trên miền thời gian có thể làm giảm ICI gây ra bởi CFO và giúp ước lượng “tinh” chính xác hơn trên miền tần số Thuâ ̣t toán ước lượng CFO cho hê ̣ thống MB-OFDM trong luâ ̣n văn được mở rô ̣ng từ thuâ ̣t toán ước lượng cho hê ̣ thống OFDM thông thường , trong đó đô ̣ lê ̣ch pha giữa mỗi sóng mang con (do CFO gây ra) của 2 ký hiệu huấn luyện giống nhau liên tiếp trên cùng mô ̣t dải con được trích ra và lấy trung bình để cho lệch pha tổng trong mô ̣t ký hiê ̣u Sau đó, giá trị này được lấy trung bình qua các ký hiê ̣u huấn luyê ̣n khác trên cùng dải con để được đô ̣ lê ̣ch pha cuối cùng Từ đô ̣ lê ̣ch pha này, ta có thể tìm được CFO và bù la ̣i để cải thiê ̣n hiê ̣u suất hê ̣ thống Viê ̣c so sánh BER của hê ̣ thống khi chưa có CFO , khi có CFO nhưng chưa bù lại và khi có CFO và bù lại trên các mô hình kênh UWB khác nhau : UWB CM Line-of-sight (LOS) 0 – 4 m (CM1), UWB CM Non-line-of-Line-of-sight (NLOS) 0 – 4 m (CM2), UWB CM NLOS 4 – 10 m (CM3) và UWB CM NLOS 10 m (CM4) được thực hiê ̣n để thấy rõ được hiê ̣u suất của thuâ ̣t toán ước lượng

References

[1] W Pam Siriwongpairat, K J Ray Liu, Ultra-Wideband Communications Systems - Multiband OFDM Approach, John Wiley & Sons, Inc, 2008

[2] Paul H Moose, A Technique for Orthogonal Frequency Division Multiplexing Frequency Offset Correction, IEEE Transactions on Communications, Vol 42, No 10,

October 1994, trang 2908 – 2914

[3] Timothy M Schmidl, Donald C Cox, Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM, IEEE Transactions on Communications, Vol 45, No 12,

December 1997, trang 1613 – 1621

[4] Chin Wee Yak, Zhongding Lei, Tjeng Thiang Tjhung, Maximum likelihood frequency offset estimation and Cramer Rao bound for ultra-wideband (UWB) multi-band OFDM systems, IEEE Vehicular Technology Conference, VTC 2006 Spring, 7-10 May

2006, trang 1929 – 1934

[5] B D Sahu, Debarati Sen, R V Raja Kumar and Saswat Chakrabarti, A Frequency

Offset Estimation Scheme for OFDM Based UWB Systems, 2006 IEEE Region 10 Technical

Conference (IEEE TECON), 14-17 Nov 2006, HongKong, trang 1 - 4

[6] Yinghui Li, Trent Jacobs, and Hlaing Minn, Frequency offset estimation for MB-OFDM-based UWB systems, IEEE International Conference on Communications, 2006,

(IEEE ICC '06), vol 10, Istanbul, June 2006, trang 4729 - 4734

[7] Debarati Sen, Saswat Chakrabarti, R V Raja Kumar, A New Frequency Offset Estimation Scheme For Ultra-Wideband MB-OFDM Systems, IEEE ICACT-2008, Phoenix

Park, Korea, Feb 17-20, 2008, vol 3, trang 1929 - 1934

[8] Molisch A.F.; Foerster J.R.; Pendergrass M., Channel Models for Ultrawideband Personal Area Networks, IEEE Wireless Communications, Vol 10, December 2003, trang 14

– 21

[9] Jian Zhang, Ying Chen, Single Local-Oscillator Solution for Multiband OFDM Systems, IEEE International Conference on Communications, 2007 (ICC '07), Glasgow, 24-28

June 2007, trang 4116 – 4121

[10] ECMA International, Standard ECMA-368 - High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard, 3rd Edition - December 2008

[11] Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House, 2000

[12] Yong Soo Cho, et al, MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB,

John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, 2010

[13] M Morelli, U Mengali, An improved frequency offset estimator for OFDM applications, IEEE Mini-Conference on Communication Theory, Vancouver, BC, 6-10 June

1999, trang 106 - 109

[14] Meng-Han Hsieh, Che-Ho Wei, A Low-Complexity Frame Synchronization and Frequency Offset Compensation Scheme for OFDM Systems over Fading Channels, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Volume 48, Sep 1999, trang 1596 – 1609

[15] Ferdinand Classen, Heinrich Meyr, Frequency Synchronization Algorithms for

OFDM Systems suitable for Communication over Frequency Selective Fading Channels,

IEEE Vehicular Technology Conference (IEEE VTC), Stockholm, Sweden, 8-10 Jun 1994, vol.3, trang 1655 – 1659

[16] Y Li, H Minn, M.Z Win, Frequency Offset Estimation for MB-OFDM-Based

UWB Systems in Time-Variant Channels, Wireless Communications and Networking

Conference, 2007 (IEEE WCNC 2007), Kowloon, Hong Kong, 11 – 15 March 2007, trang

[17] Debarati Sen, Saswat Chakrabarti, R V Raja Kumar, An efficient frequency offset estimation scheme for multiband OFDM ultra-wideband systems, IEEE VTC

2008-Spring, Singapore, 11 – 14 May 2008, trang 973 – 977

[18] Hyun-Seok Ryu, Jun-Seok Lee and Chung G Kang, BER Analysis of Dual-Carrier Modulation (DCM) over Rayleigh Fading Channel, 2010 International Congress on

Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), October

18 – 20, 2010 Moscow, Russia, trang 717 – 721

[19] David Tse, Pramod Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication,

Cambridge University Press, 2005

[20] Ki-Hong Park, Hyung-Ki Sung, and Young-Chai Ko, BER Analysis of Dual Carrier Modulation Based on ML Decoding, IEEE Asia-Pacific Conference on

Communications 2006 (IEEE APCC2006), Aug 31 - Sept.1, 2006, Busan, Korea, trang 1 – 4

[21] Sylvain Traverso, et al, Improved Equalization for UWB Multiband OFDM,

2006 International Conference on Information & Communication Technologies: from Theory

to Applications (IEEE ICTTA’06), 24-28 April 2006, Damascus, Syria, trang 2634 – 2638

[22] Intel White Paper, Wireless USB - The First High-speed Personal Wireless Interconnect, On February 17, 2004, at the Intel Developer Forum [Online] Available:

http://www.usb.org/wusb/docs/wirelessUSB.pdf