ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TIỀN MÃ HÓA TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG TWO-WAY RELAY

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TIỀN MÃ HÓA TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA CHẶNG TWO-WAY RELAY                                                                                                                                             

CHƯƠNG 1  GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

• Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động:
• Các hiện tượng ảnh hưởng đến kênh truyền trong thông tin di động.

CHƯƠNG 2   GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO VÀ ĐA TRUY CẬP PHÂN CHIA THEO KHÔNG GIAN

• Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM:

Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một kỹ thuật điều chế đa sóng mang, trong đó các ký tự dữ liệu được điều chế thành những song mang phụ (hay sóng mang con) song song cách đều nhau. Các sóng mang phụ này trực giao nhau do đó tiết kiệm được băng thông.

• Đa truy cập phân chia theo không gian SDMA:

      Đa truy cập phân chia theo không gian SDMA (Space Division Multiple Access) là một lớp con trong hệ thống MIMO. SDMA cho phép người dùng có thể dùng chung khe thời gian, khe tần số và mã cơ sở dựa trên việc khai thác về chiều không gian. Kỹ thuật tiền mã hóa để loại bỏ hiện tượng nhiễu xuyên kênh nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu. Một số kỹ thuật tiền mã hóa tuyến tính là ZF và MMSE

CHƯƠNG 3: THÔNG TIN ĐA CHẶNG VÀ KỸ THUẬT TIỀN MÃ HÓA TRONG HỆ THỐNG TWO-WAY RELAY

• Giới thiệu về hệ thống thông tin đa chặng:

      Để nâng cao chất lượng trong truyền dẫn không dây thì có thể sử dụng nhiều anten phân tập theo không gian hoặc tần số. Nhưng nếu đích quá xa thì chất lượng tín hiệu cũng không được đảm bảo. Do đó một cách để giải quyết vấn đề này là sử dụng thêm các trạm chuyển tiếp hay còn gọi là relay.

      Dựa trên quá trình xử lý tại relay, có 2 giao thức được đưa ra: Khuếch đại và chuyển tiếp (AF) và giải mã và chuyển tiếp (DF)

• One-way relay:

      Để trao đổi thông tin giữa trạm gốc và thuê bao, một khe tần số được cấp phát. Phải tốn 1 khe tần số và 4 khe thời gian tổng cộng cho việc trao đổi thông tin.

• Two-way relay:

      Trong two-way relay thông tin đến relay từ trạm gốc và thuê bao tại cùng một thời điểm, và thông tin được chuyển tiếp từ relay đến trạm gốc và thuê bao cũng cùng một thời điểm, do đó chỉ tốn hai khe thời gian để thực hiện trao đổi thông tin.

·        Thiết kế ma trận tiền mã hóa trong hệ thống two-way relay

Xét mô hình hệ thống truyền tin giữa trạm gốc và M thuê bao sử dụng một relay. Trạm gốc và relay có M anten, mỗi thuê bao có một anten. s = [s₁…s_M] ^T và u = [u₁…u_M] ^{T  lần} lượt là tín hiệu của trạm gốc chuyển đến các thuê bao và ngược lại.  G và H là các ma trận đáp ứng kênh truyền giữa BS và thuê bao với relay.

Trạm gốc và relay thực hiện tiền mã hóa trước khi phát thông tin đi, với P là ma trận tiền mã hóa ở trạm gốc, W là ma trận tiền mã hóa ở thuê bao.

P =G^-1HD_s  ,  W=(H^H)^-1D_rH^-1

Với D_s  và D_r là ma trận chéo có tác dụng giới hạn công suất phát tại trạm gốc và relay. D_s       =   

D_r      =  

Tín hiệu nhận được tại mỗi thuê bao là :

Tín hiệu nhận được tại trạm gốc: 

• Trường hợp số anten ở trạm gốc và relay lớn hơn số thuê bao:

Xét hệ thống có M thuê bao, trạm gốc có Q anten, Relay có N anten (Q>N>M)

Với giả thuyết này thì các ma trận đáp ứng kênh không phải là ma trận vuông nên không thể áp dụng các công thức tính ma trận tiền mã hóa như trên được.

Ở trạm gốc ta sử dụng ma trận tiền mã hóa P như sau:  P =

Ma trận tiền mã hóa ở relay :

Với  , là các nhân tố đảm bảo giới hạn công suất phát tại trạm gốc và relay .

            =                

Tín hiệu nhận tại mỗi thuê bao :  

Tín hiệu nhận tại trạm gốc:                      

Như vậy với việc áp dụng kỹ thuật tiền mã hóa thì thành phần nhiễu xuyên kênh đã được loại bỏ, tuy vẫn còn một số thành phần trong tín hiệu nhận được nhưng đó là những thông tin mà thuê bao và trạm gốc biết được nên có thể giải mã được tín hiệu mong muốn.

CHƯƠNG 4     MÔ PHỎNG

   Nhận xét:

Hình 1: Khi không có tiền mã hóa thì tỉ lệ bit lỗi xấp xỉ 0.5, tức 2 bit sẽ có 1 bit lỗi, chất lượng hệ thống rất thấp. khi có tiền mã hóa thì chất lượng hệ thống tăng lên rõ rệt

Hình 2 đối với hệ thống có số thuê bao bằng số anten tại trạm gốc và relay thì khi tăng số thuê bao chất lượng của hệ thống sẽ giảm xuống.

Hình 3, hình 4: Với hệ thống có số anten ở trạm gốc và relay lớn hơn số thuê bao thì khi tăng số thuê bao sẽ làm giảm chất lượng tín hiệu ở cả thuê bao và trạm gốc.

Hình 5, hình 6: Với hệ thống có số anten ở trạm gốc và relay lớn hơn số thuê bao thì khi tăng số anten ở sẽ làm tăng chất lượng tín hiệu ở thuê bao .

Hình 7: Khi tăng mức điều chế MQAM thì chất lượng của hệ thống giảm xuống.

Kết luận: Việc sử dụng kỹ thuật tiền mã hóa làm cho chất lượng của hệ thống tăng lên đáng kể. Qua kết quả mô phỏng thì ta cũng có được cái nhìn tổng quan về hệ thống thông tin đa chặng và những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống đa chặng

Hình 1: So sánh giữa có tiền mã hóa và không có tiền mã hóa.

Hình 2: Đồ thị (BER,SNR) tại trạm gốc và thuê bao, Q=M=N.

Hình 3: Đồ thị (BER,SNR) tại trạm gốc khi số thuê bao thay đổi, Q NM.

Hình 5: Đồ thị (BER,SNR) tại trạm gốc khi số anten trạm gốc thay đổi, Q NM.

Hình 7:Đồ thị (BER,SNR) tại trạm gốc khi thay đổi MQAM.

Hình 4: Đồ thị (BER,SNR) tại thuê bao khi số thuê bao thay đổi, Q NM.

Hình 6: Đồ thị (BER,SNR) tại thuê bao khi số anten trạm gốc thay đổi, Q NM.

..................

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................................... 1

MỤC LỤC...................................................................................................................................... 2

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................................. 5

LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................ 7

CHƯƠNG 1   GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG........................................... 9

1.1. Giới thiệu chương................................................................................................................. 9

1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động............................................................ 9

1.2.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)....................................................................... 9

1.2.2. Hệ thống di động thế hệ 2 (2G)..................................................................................... 10

1.2.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G).................................................................... 13

1.2.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G).................................................................... 15

1.3. Các hiện tượng ảnh hưởng đến kênh truyền trong thông tin di động.......................... 16

1.3.1. Suy hao............................................................................................................................. 16

1.3.2. Fading đa đường.............................................................................................................. 17

1.3.3. Nhiễu trắng Gaussian...................................................................................................... 21

1.3.4. Hiệu ứng Doppler............................................................................................................ 21

1.3.5. Trải trễ............................................................................................................................... 22

1.4. Kết luận chương.................................................................................................................. 22

CHƯƠNG 2  GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO VÀ ĐA TRUY CẬP PHÂN CHIA THEO KHÔNG GIAN................................................................................................................ 23

2.1. Giới thiệu chương............................................................................................................... 23

2.2. Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM........................................................ 23

2.2.1. Giới thiệu về OFDM........................................................................................................ 23

2.2.2 Mô hình tín hiệu............................................................................................................... 25

2.2.3. Ưu điểm, nhược điểm của OFDM................................................................................. 27

2.3. Đa truy cập phân chia theo không gian SDMA.............................................................. 27

2.3.1. Giới thiệu về SDMA........................................................................................................ 27

2.3.2. Tiền mã hóa trong SDMA............................................................................................... 30

2.4. Kết luận chương.................................................................................................................. 33

CHƯƠNG 3  THÔNG TIN ĐA CHẶNG VÀ TIỀN MÃ HÓA TRONG HỆ THỐNG TWO-WAY RELAY   34

3.1. Giới thiệu chương............................................................................................................... 34

3.2. Tổng quan về hệ thống thông tin đa chặng..................................................................... 34

3.3. One-way Relay.................................................................................................................... 36

3.3.1. Giới thiệu về One-way Relay........................................................................................ 36

3.3.2. Ưu và nhược điểm của One-way relay......................................................................... 37

3.4. Two-way Relay................................................................................................................... 37

3.4.1. Giới thiệu hệ thống Two-way Relay............................................................................. 37

3.4.2. Mô hình toán học cuả hệ thống two-way relay........................................................... 38

3.5. Thiết kế ma trận tiền mã hóa trong hệ thống two-way relay........................................ 40

3.5.1. Trường hợp số anten của tram gốc và relay bằng số thuê bao.................................. 40

3.5.1.1. Thiết kế ma trận tiền mã hóa tại trạm gốc................................................................ 40

3.5.1.2. Thiết kế ma trận tiền mã hóa tại relay....................................................................... 41

3.5.2. Trường hợp số anten của tram gốc, relay và số thuê bao là khác nhau................... 44

3.5.2.1. Thiết lập ma trận tiền mã hóa tại trạm gốc............................................................... 45

3.5.2.2. Thiết lập ma trận tiền mã hóa tại relay..................................................................... 45

3.6. Kết luận chương.................................................................................................................. 47

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG......................................................................................................... 48

4.1. Giới thiệu chương............................................................................................................... 48

4.2. Khảo sát hệ thống two-way............................................................................................... 48

4.2.1. Lưu đồ thuật toán dùng để mô phỏng........................................................................... 49

4.2.2. Khảo sát chất lượng của hệ thống khi không dung tiền mã hóa và có dùng tiền mã hóa       50

4.2.3. Khảo sát hệ thống khi số thuê bao và anten ở trạm gốc và relay thay đổi.............. 51

4.2.3.1.  Khi số thuê bao bằng số anten tại trạm gốc và relay............................................. 51

4.2.3.2. Khi số thuê bao không bằng số anten tại trạm gốc và relay.................................. 51

4.2.3. Khảo sát chất lượng của hệ thống khi thay đổi mức điều chế MQAM.................... 54

4.3. Kết luận chương.................................................................................................................. 54

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.................................................................... 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................... 57

PHỤ LỤC..................................................................................................................................... 58

 

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

1G	First Generation			Thế hệ thứ nhất
2G	Second Generation			Thế hệ thứ hai
3G	Third Generation			Thế hệ thứ ba
4G	Fourth Generation			Thế hệ thứ tư
AF	Ampify and Forward			Khuếch đại và chuyển tiếp
AWGN	Addition White Gaussian Noise			Nhiễu Gaussian trắng cộng
BER	Bit Error Rate			Tỉ số bit lỗi
BS	Base Station			Trạm gốc
BW	Bandwidth			Băng thông
CP CDMA	Cyclic Prefix Code Division Multiple Access			Tiền tố lặp vòng Đa truy cập phân chia theo mã
DF	Decode and Forward			Giải mã và chuyển tiếp
DFT FDM	Discrete Fourier Transform frequency-division multiplexing			Phép biến đổi Fourier rời rạc Ghép kênh phân chia theo tần số
FDMA	Frequency Division Multiple Access			Đa truy cập phân chia theo tần số
FFT GSM GPRS   HSDPA	Fast Fourier Transform Global System for Mobile Communications General Packet Radio Service High-Speed Downlink Packet Access			Phép biến đổi Fourier nhanh Hệ thống thông tin di động toàn cầu Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp   Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao
ICI	Inter- Carrier Interference			Nhiễu liên sóng mang
IFFT IDFT	Inverse Fast Fourier Transform Inverse DFT			Phép biến đổi Fourier đảo Biến đổi DFT ngược
ISI	Inter- Symbol Interference			Nhiễu liên ký tự
LOS	Line Of Sight			Đường truyền thẳng
LTE	Long Term Evolution			Sự tiến triển dài hạn
MIMO	Multiple Input Multiple Output			Nhiều ngõ vào, nhiều ngõ ra
M-QAM	M Quadrature Amplitude Modulation			Điều chế biên độ cầu phương M điểm
MSE MS	Mean Squared Error Mobile Station			Lỗi bình phương trung bình Trạm di động
OFDM		Orthogonal Frequency Division Multiplexing		Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
QAM		Quadrature Ampitude Modulation		Điều chế biên độ cầu phương
SDMA	Space Division Multiple Access			Đa truy cập phân chia theo không gian
SNR SINR   TDM TDMA W-CDMA			Signal to Noise Ratio           Signal to Interference plus Noise ratio Time division multiplexing Time division multiple access Wideband CDMA	Tỉ số tín hiệu trên nhiễu      Tỉ số tín hiệu trên can cộng nhiễu   Ghép cập phân chia theo thời gian Đa truy cập phân chia theo thời gian CDMA băng rộng

LỜI MỞ ĐẦU

Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội. Những năm gần đây thì các dịch vụ truyền số liệu, các dịch vụ truyền thông đa phương tiện phát triển nhanh chóng đã thúc đẩy quá trình nghiên cứu tìm ra các công nghệ mới có thể đáp ứng được nhu cầu này. Các hệ thống di động băng rộng theo tiêu chuẩn mới ra đời như 4G -LTE với các kĩ thuật đa anten, đa truy cập phân chia theo không gian sẽ hứa hẹn sẽ đem đến cho người sử dụng các dịch vụ có tốc độ truy cập cao và chất lượng tốt.

Bên cạnh đó thì cải thiện chất lượng của vùng phủ sóng cũng là một vấ đề quan trọng. Để đạt được chất lượng tín hiệu tốt với một vùng phủ sóng lớn là điều không dễ dàng, và để cải thiện vấn đề này thì hệ thống truyền thông đa chặng đời (gồm one-way relay và two-way relay). Hệ thống MIMO kết hợp đa chặng giúp mở rộng vùng phủ sóng, tăng thông lượng hệ thống và chất lượng dịch vụ mà không phải mất quá nhiều chi phí cho việc lắp đặt thêm trạm mới. Tuy nhiên thì vấn đề lớn nhất trong hệ thống này đó là nhiễu xuyên kênh khi mà cùng một lúc trạm gốc phục vụ cho nhiều thuê bao. Và chính vì thế mà việc nghiên cứu các kĩ thuật tiền mã hóa trong hệ thống đa chặng là vô cùng quan trọng. Và em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp là: “Nghiên cứu kĩ thuật tiền mã hóa trong hệ thống thông tin đa chặng two-way relay”.

Đồ án gồm 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động.

Chương 2: Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM và đa truy cập phân chia theo không gian SDMA.

Chương 3: Thông tin đa chặng và tiền mã hóa trong hệ thống two-way relay.

Chương 4: Mô phỏng.

Đồ án sẽ nghiên cứu về kỹ thuật tiền mã hóa trong hệ thống thông tin đa chặng, đồng thời nghiên cứu sự thay đổi của chất lượng của hệ thống khi số thuê bao, số anten tại trạm gốc và relay thay đổi. Kết quả mô phỏng cho ta một cái nhìn trực quan hơn về hệ thống đa chặng trong thông tin di động.

            Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng rất nhiều song không tránh khỏi những sai sót, kính mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn.

            Em xin chân thành cảm ơn!

..............

CHƯƠNG 1   GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1. Giới thiệu chương

Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội. Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và thông tin di động càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó. Cho đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ thế hệ di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên thế giới - thế hệ 4.

Trong chương này sẽ trình bày các nội dung sau:

- Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động.

- Các đặc trưng kênh truyền của hệ thống thông tin di động.

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

            Khi các ngành thông tin quảng bá bằng vô tuyến phát triển thì ý tưởng về  thiết bị điện thoại vô tuyến ra đời và cũng là tiền thân của mạng thông tin di động  sau này. Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm tại ST Louis, bang Missouri của Mỹ.

Sau những năm 50, việc phát minh ra chất bán dẫn cũng ảnh hưởng lớn đến  lĩnh vực thông tin di động. Ứng dụng các linh kiện bán dẫn vào thông tin di động đã cải thiện một số nhược điểm mà trước đây chưa làm được. Thuật ngữ thông tin di động tế bào ra đời vào những năm 70, khi kết hợp được các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đã giải được bài toán khó về dung lượng.

1.2.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)

Những hệ thống thông tin di động đầu tiên, nay được gọi là thế hệ thứ nhất (1G), sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động. Với FDMA, người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong  lĩnh vực tần số. Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều vượt trội so với các kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập.

Đặc điểm:

-         Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.

-         Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.

-         Trạm thu phát gốc BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS

trong cell.

Những nhược điểm của hệ thống thông tin di động thế hệ 1:

Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản. Tuy nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung lượng và tốc độ. Những nhược điểm của 1G là :

-         Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ. Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trường fading đa tia. 

-         Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng.  Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.

-         Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở châu Âu, làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở các nước khác. 

-         Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp.

Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật đa truy cập mới ưu điểm hơn về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp. Vì vậy đã xuất hiện hệ thống thông tin di động thế hệ 2.

1.2.2. Hệ thống di động thế hệ 2 (2G)

Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở châu Âu và có tên gọi là GSM. Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thế hệ 2 lúc đó đã đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số. Hệ thống 2G hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống này còn có khả năng cung cấp một số dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ bổ sung khác. Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế số. Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập: 

üĐa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access - TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau.

üĐa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau.

• Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA

Trong hệ thống TDMA phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian (Time slot) trong chu kỳ một khung. Tin tức được tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có bit chỉ thị đầu gói, chỉ thị cuối gói, các bit đồng bộ và các bit dữ liệu. Không như hệ thống FDMA, hệ thống TDMA truyền dẫn dữ liệu không liên tục và chỉ sử dụng cho dữ liệu số và điều chế số.

Các đặc điểm của TDMA

-         TDMA có thể phân phát thông tin theo hai phương pháp là phân định trước và phân phát theo yêu cầu. Trong phương pháp phân định trước, việc phân phát các cụm được định trước hoặc phân phát theo thời gian. Ngược lại trong phương pháp phân định theo yêu cầu các mạch được tới đáp ứng khi có cuộc gọi yêu cầu, nhờ đó tăng được hiệu suất sử dụng mạch.

-         Trong TDMA các kênh được phân chia theo thời gian nên nhiễu giao thoa giữa các kênh kế cận giảm đáng kể. TDMA sử dụng một kênh vô tuyến để ghép nhiều luồng thông tin thông qua việc phân chia theo thời gian nên cần phải có việc đồng bộ hóa việc truyền dẫn để tránh trùng lặp tín hiệu. Ngoài ra, vì số lượng kênh ghép tăng nên thời gian trễ do truyền dẫn đa đường không thể bỏ qua được, do đó sự đồng bộ phải tối ưu.

• Đa truy cập phân chia theo mã CDMA

Đối với hệ thống CDMA, tất cả người dùng sẽ sử dụng cùng lúc một băng tần. Tín hiệu truyền đi sẽ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thống. Tuy nhiên, các tín hiệu của mỗi người dùng được phân biệt với nhau bởi các chuỗi mã. Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau. Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN. Trong hệ thống CDMA, tín hiệu bản tin băng hẹp được nhân với tín hiệu băng thông rất rộng, gọi là tín hiệu phân tán. Tín hiệu phân tán là một chuỗi mã giả ngẫu nhiên mà tốc độ chip của nó rất lớn so với tốc độ dữ liệu. Tất cả các users trong một hệ thống CDMA dùng chung tần số sóng mang và có thể được phát đồng thời. Mỗi user có một từ mã giả ngẫu nhiên riêng của nó và nó được xem là trực giao với các từ mã khác. Tại máy thu, sẽ có một từ mã đặc trưng được tạo ra để tách sóng tín hiệu có từ mã giả ngẫu nhiên tương quan với nó. Tất cả các mã khác được xem như là nhiễu. Để khôi phục lại tín hiệu thông tin, máy thu cần phải biết từ mã dùng ở máy phát. Mỗi thuê bao vận hành một cách độc lập mà không cần biết các thông tin của máy khác.

Đặc điểm của CDMA:

            - Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.

            - Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.

            - Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA.

- Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng cell rất linh hoạt.

            - Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kể (có thể gấp từ 4 đến 6 lần hệ thống GSM), độ an toàn (tính bảo mật thông tin) cao hơn do sử dụng dãy mã ngẫu nhiên để trải phổ, kháng nhiễu tốt hơn, khả năng thu đa đường tốt hơn, chuyển vùng linh hoạt. Do hệ số tái sử dụng tần số là 1 nên không cần phải quan tâm đến vấn đề nhiễu đồng kênh.

            - CDMA không có giới hạn rõ ràng về số người sử dụng như TDMA và FDMA. Còn ở TDMA và FDMA thì số người sử dụng là cố định, không thể tăng thêm khi tất cả các kênh bị chiếm.

            - Hệ thống CDMA ra đời đã đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn dịch vụ thông tin di động tế bào.

1.2.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G)

Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn trung gian là thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồm các mạng đã được đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x. Ở thế hệ thứ 3 này các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng. Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp thuận và đưa vào hoạt động. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế hệ 3.

ü  W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp của các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, IS-136.

ü  CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ CDMA: IS-95.

Đặc điểm của hệ thống thông tin di động thế hệ 3:

Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưa vào phục vụ từ năm 2001. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ 2.

-         Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:

                 + 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng.

      + 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương.

 -  Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:

       +  Đường lên: 1885-2025 MHz.

       +  Đường xuống: 2110-2200 MHz.

 - Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến:

       + Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.

       + Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông.

- Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoài đường, trên xe, vệ tinh.

 - Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

      + Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu.

      + Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.

      + Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.

- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.

1.2.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G)

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gian là thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA. Thế hệ 4 là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gbps. Công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây. Các nghiên cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mbps khi di chuyển và tới 1 Gbps khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và truyền lên hình ảnh động chất lượng cao.

Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần số khác nhau. Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số).

4G là hệ thống thông tin băng rộng được xem như IMT tiên tiến (IMT Advanced) được định nghĩa bởi ITU-R. Tốc độ dữ liệu đề ra là 100Mbps cho thuê bao di chuyển cao và 1Gbps cho thuê bao ít di chuyển, băng thông linh động lên đến 40MHz. Sử dụng hoàn toàn trên nền IP, cung cấp các dịch vụ như điện thoại IP, truy cập internet băng rộng, các dịch vụ game và dòng HDTV đa phương tiện…

3GPP LTE được xem như là tiền 4G, nhưng phiên bản đầu tiên của LTE chưa đủ các tính năng theo yêu cầu của IMT Advanced. LTE có tốc độ lý thuyết lên đến 100Mbps ở đường xuống và 50Mbps ở đường lên đối với băng thông 20MHz. Và sẽ hơn nữa nếu MIMO, các anten mảng được sử dụng. LTE được phát triển đầu tiên ở hai thủ đô Stockholm và Olso vào ngày 14/12/2009. Giao diện vô tuyến vật lý đầu tiên được đặt tên là HSOPA (High Speed OFDM Packet Access), bây giờ có tên là E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access). Thực tế cho thấy, hầu hết các hãng sản xuất thiết bị viễn thông hàng đầu thế giới: Alcatel-Lucent, Ericsson, Motorola, Nokia, Nokia Siemens Networks, Huawei, LG Electronics, Samsung, NEC, Fujitsu. . . đã bắt tay với các nhà mạng lớn trên thế giới (Verizon Wireless, AT&T, France Telecom-Orange, NTT DoCoMo, T-Mobile, China Mobile, ZTE. . .) thực hiện các cuộc thử nghiệm quan trọng trên công nghệ LTE và đã đạt những thành công đáng kể. LTE Advanced là ứng viên cho chuẩn IMT-Advanced, mục tiêu của nó là hướng đến đáp ứng được yêu cầu của ITU. LTE Advanced có khả năng tương thích với thiết bị và chia sẻ băng tần với LTE phiên bản đầu tiên.

Di động WiMAX (IEEE 802. 16e-2005) là chuẩn truy cập di động không dây băng rộng (MWBA) cũng được xem là 4G, tốc độ bít đỉnh đường xuống là 128 Mbps và 56 Mbps cho đường xuống với độ rộng băng thông hơn 20 MHz.

        Đặc điểm của 4G:

- Băng thông linh hoạt giữa 5 MHz đến 20 MHz, có thể lên đến 40 MHz.

- Tốc độ được quy định bởi ITU là 100 Mbps khi di chuyển tốc độ cao và

1 Gbps đối với thuê bao đứng yên so với trạm.

- Tốc độ dữ liệu ít nhất là 100 Mbps giữa bất kỳ hai điểm nào trên thế giới.

- Hiệu suất phổ đường truyền là 15bit/s/Hz ở đường xuống và 6.75 bit/s/Hz ở đường lên.

- Kết nối liền và chuyển giao toàn cầu qua đa mạng.

- Chất lượng cao cho các dịch vụ đa phương tiện như âm thanh thời gian thực, tốc độ dữ liệu cao, video HDTV, TV di động…

- Tương thích với các chuẩn không dây đang tồn tại.

- Tất cả là IP, mạng chuyển mạch gói không còn chuyển mạch kênh nữa.

1.3. Các hiện tượng ảnh hưởng đến kênh truyền trong thông tin di động

1.3.1. Suy hao

            Suy hao là do suy giảm công suất tín hiệu khi truyền từ điểm này đến điểm khác. Nó là kết quả ảnh hưởng do khoảng cách truyền, chướng ngại vật và hiệu ứng đa đường. Tốc độ thay đổi công suất tín hiệu chậm. Phương trình tính công suất thu được sau khi truyền qua khoảng cách d:

                                                          (1.1)

Trong đó :

            P_R: Công suất tín hiệu thu được (W)

            P_T: Công suất phát (W)

            G_R : Độ lợi anten thu

            G_T: Độ lợi anten phát

             λ : Bước sóng của sóng mang

1.3.2. Fading đa đường

Fading đa đường (Multipath-Fading) là một hiện tượng rất phổ biến trong truyền thông không dây gây ra do hiện tượng đa đường (Multipath) dẫn tới suy giảm cường độ và xoay pha tín hiệu (fading) không giống nhau tại các thời điểm tại các tần số khác nhau.

Tín hiệu RF truyền qua kênh truyền vô tuyến sẽ lan tỏa trong không gian , va chạm vào các vật cản phân tán rải rác trên đường truyền như xe cộ, nhà cửa, công viên, sông, núi, biển, gây ra các hiện tượng sau đây:

           • Phản xạ (reflection): khi sóng đập vào các bề mặt bằng phẳng.
           • Tán xạ (scaterring): khi sóng đập vào các vật có bề mặt không bằng phẳng và các vật này có chiều dài so sánh được với chiều dài bước sóng.
           • Nhiễu xạ (diffraction): khi sóng va chạm với các vật có kích thước lớn hơn nhiều chiều dài bước sóng.

Hình 1.1: Các hiện tượng có thể xảy ra trên đường truyền

Khi sóng va chạm vào các vật cản sẽ tạo ra vô số bản sao tín hiệu, một số bản sao này sẽ tới được máy thu.

Hình 1.2:  Tín hiệu đến phía nhận theo nhiều đường

Do các bản sao này này phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ trên các vật khác nhau và theo các đường dài ngắn khác nhau nên:

• Thời điểm các bản sao này tới máy thu cũng khác nhau, tức là độ trễ pha giữa các thành phần này là khác nhau.

• Các bản sao sẽ suy hao khác nhau, tức là biên độ giữa các thành phần này là khác nhau.

Tín hiệu tại máy thu là tổng của tất cả các bản sao này, tùy thuộc vào biên độ và pha của các bản sao:

            • Tín hiệu thu được tăng cường hay cộng tích cực (constructive addition) khi các bản sao đồng pha.

• Tín hiệu thu bị triệt tiêu hay cộng tiêu cực (destructive addition) khi các bản sao ngược pha.

Mô hình truyền tìn hiệu trong kênh fading đa đường

Hình1.3: Mô hình truyền tín hiệu trong kênh fading đa đường

Tín hiệu s(t) được truyền vào không gian từ anten phát có thể được biểu diễn như sau:

                                                                    (1.2)

trong đó là tín hiệu phức ở băng tần cơ sở. Tín hiệu  được gọi là đường bao phức (complex envelope) hay tín hiệu tương đương thông thấp(complex lowpass equivalent signal) của . Ta gọi  là đường bao phức của  bởi vì biên độ và pha của  chính là biên độ và pha của  .

Qua kênh truyền fading (gồm L đường vật lý), tín hiệu thu được tại anten thu có thể được biểu diễn:

                                                                      (1.3)

Thay (1.2) vào (1.3) ta có:

                                      

                                                                                                (1.4)

Như vậy, tín hiệu nhận được ở dải nền được xác định như sau:

                                                     (1.5)

Bước tiếp theo, ta sẽ thiết lập một kênh truyền hữu dụng bằng cách chuyển kênh truyền liên tục thời gian sang kênh truyền rời rạc thời gian. Sử dụng công thức của định lý lấy mẫu, giả sử rằng tín hiệu đầu vào  có băng tần giới hạn là W, khi đó có thể biểu diễn tương đương là:

                                                                    (1.6)

với  và .

Ta có thể biểu diễn (1.6) nhờ tuân theo định lý lấy mẫu, định lý nói rằng bất cứ tín hiệu nào có băng tần giới hạn là W/2 có thể được biểu diễn là tổng các hàm cơ bản trực giao nhau  với các hệ số là các mẫu tại các thời điểm n/W ( ).

Thay (1.6) vào (1.5) ta được :

                                  (1.7)

Suy ra các mẫu  thu được là:

                  (1.8)

Đặt , suy ra:

         (1.9)

 

Vậy mô hình thời gian rời rạc của kênh truyền vô tuyến được biểu diễn là:

với                  .

 

1.3.3. Nhiễu trắng Gaussian

Nhiễu tồn tại trong tất cả các hệ thống truyền dẫn. Các nguồn nhiễu chủ yếu là nhiễu nền nhiệt, nhiễu điện từ các bộ khuếch đại bên thu, và nhiễu liên ô ICI (Inter-Cellular Interference). Các loại nhiễu này có thể gây ra nhiễu liên kí tự ISI (Inter-Symbol Interference), nhiễu liên sóng mang ICI (Inter-Carrier Interference) và méo xuyên điều chế IMD (Inter-modulation Distortion). Nhiễu này làm giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR, giảm hiệu quả phổ của hệ thống. Và thực tế là tùy thuộc vào từng loại ứng dụng, mức nhiễu và hiệu quả phổ của hệ thống phải được lựa chọn.

Hầu hết các loại nhiễu trong các hệ thống có thể được mô phỏng một cách chính xác bằng nhiễu Gaussian trắng cộng. Hay nói cách khác tạp âm trắng Gaussian là loại nhiễu phổ biến nhất trong hệ thống truyền dẫn. Loại nhiễu này có mật độ phổ công suất là đồng đều trong cả băng thông và biên độ tuân theo phân bố Gaussian. Vậy dạng kênh truyền phổ biến là kênh truyền chịu tác động của nhiễu Gaussian trắng cộng.

Đặc biệt, trong hệ thống OFDM, khi số sóng mang phụ là rất lớn thì hầu hết các thành phần nhiễu khác cũng có thể được coi là nhiễu Gaussian trắng cộng tác động trên từng kênh con, vì xét trên từng kênh con riêng lẻ thì đặc điểm của các loại nhiễu này thỏa mãn các điều kiện của nhiễu Gaussian trắng cộng.

1.3.4. Hiệu ứng Doppler

Gây ra bởi sự di chuyển tương đối của máy thu, máy phát và sự di chuyển của các đối tượng trong kênh truyền vô tuyến di động. Những sự di chuyển nhỏ trên mặt phẳng kênh của sóng dài có thể là nguyên nhân trong sự khác biệt hoàn toàn về chồng sóng. Khi sự di chuyển tương đối này càng nhanh thì tần số Doppler càng lớn, và do đó tốc độ thay đổi của kênh truyền càng nhanh. Hiệu ứng này được gọi là pha đinh nhanh.

1.3.5. Trải trễ

Trải trễ (Delay spread) là khoảng chênh lệch thời gian giữa tín hiệu thu trực tiếp và tín hiệu phản xạ thu được cuối cùng tại bộ thu do hiện tượng đa đường. Trong thông tin vô tuyến, trải trễ có thể gây nên nhiễu xuyên kí tự ISI. Trong kỹ thuật OFDM, tốc độ tín hiệu giảm sau khi qua bộ S/P làm cho chu kỳ tín hiệu tăng. Từ đó làm giảm nhiễu ISI do trải trễ.

1.4. Kết luận chương

Chương 1 đã khái quát lại sự phát triển của hệ thống thông tin di động, đồng thời đã sơ lượt tổng quan của hệ thống thông tin di động thế hệ 4G. Ngoài ra còn nêu ra những đặc trưng cơ bản của kênh truyền thông không dây như sự suy hao trên đường truyền, hiệu ứng Doppler, các loại nhiễu xuất hiện trong quá trình truyền tín hiệu như nhiễu nhiệt Gaussian đồng thời đưa ra được mô hình tín hiệu trên kênh truyền pha đinh đa đường, từ đó làm cơ sở để ta tìm hiểu về một kỹ thuật được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin di động tiên tiến hiện nay. Làm cơ sở cho việc khảo sát các hệ thống thông tin di động trong các chương sau.

 

CHƯƠNG 2  GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO VÀ ĐA TRUY CẬP PHÂN CHIA THEO KHÔNG GIAN

2.1. Giới thiệu chương

Chương này sẽ trình bày các nội dung sau:

- Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao.

- Đa truy cập phân chia theo không gian.

2.2. Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM.

2.2.1. Giới thiệu về OFDM

Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một kỹ thuật điều chế đa sóng mang, trong đó các ký tự dữ liệu được điều chế thành những song mang phụ (hay sóng mang con) song song cách đều nhau. Các sóng mang phụ này có sự phân chia tần số tối thiểu cần thiết để duy trì tính trực giao tương ứng với dạng sóng trong miền thời gian, còn phổ tín hiệu tương ứng với các sóng mang phụ khác nhau chồng lấn trong miền tần số. Với một băng tần có sẵn, việc chồng lấn phổ của các sóng mang con này sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng phổ lên rất cao, lớn hơn nhiều so với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số thông thường.

Ngoài ra OFDM còn là một kỹ thuật đơn giản được áp dụng rất hiệu quả để khắc phục hiện tượng nhiễu liên ký tự ISI trong hiệu ứng trải trễ trong fading đa đường bằng cách sử dụng khoảng bảo vệ (GI period) tại vị trí bắt đầu của mỗi symbol và rất thích hợp cho các kênh truyền fading lựa chọn tần số trong thông tin vô tuyến bằng cách biến đổi kênh truyền chọn lọc tần số thành tập hợp các kênh truyền fading phẳng và cho phép luồng thông tin tốc độ cao được truyền song song với tốc độ thấp trên các kênh băng hẹp.

Một tín hiệu OFDM gồm một số lượng lớn các sóng mang có khoảng cách rất gần nhau. Khi điều chế các tín hiệu thoại, dữ liệu, … lên sóng mang, phổ của chúng sẽ chồng lấn lên nhau. Điều cần thiết tại máy thu là phải nhận được toàn bộ tín hiệu của giải điều chế chính xác dữ liệu. Với các kỹ thuật trước đây như FDM, khi tín hiệu được truyền gần nhau thì chúng phải được tách biệt nhau để máy thu có thể tách rời chúng bằng bộ lọc và phải có khoảng băng bảo vệ giữa chúng. Tuy nhiên với những cải tiến của OFDM, mặc dù phổ của các sóng mang chồng lấn phổ lên nhau, chúng vẫn có thể đến được máy thu mà không bị nhiễu bởi vì chúng có tính trực giao.

Hình 2.1: Hiệu quả sử dụng phổ trong kỹ thuật FDM (a) và OFDM (b)

Trong những thập kỷ vừa qua, nhiều công trình khoa học về kỹ thuật OFDM đã được thực hiện ở khắp nơi trên thế giới. Đặc biệt là công trình khoa học của Weistein và Ebert đã chứng minh rằng phép điều chế OFDM có thể được thực hiện thông qua phép biến đổi IDFT và phép giải điều chế OFDM có thể được thực hiện bằng phép biến đổi DFT. Phát minh này cùng với sự phát triển của kỹ thuật số làm cho kỹ thuật điều chế OFDM được ứng dụng ngày càng rộng rãi. Hơn nữa, thay vì sử dụng IDFT/DFT người ta có thể sử dụng phép biến đổi nhanh IFFT/FFT sẽ làm giảm độ phức tạp và tăng tốc độ xử lý tín hiệu ở máy phát và máy thu.

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống OFDM

2.2.2 Mô hình tín hiệu

Hình 2.3: Cấu trúc 1 symbol OFDM trong miền tần số

Tín hiệu phát OFDM ở băng tần có sở được truyền đi được biểu diễn như sau:

                                                          (2.1)

trong đó ,  là chiều dài tiền tố Cyclic- Prefix.

Hình 2.3: Cấu trúc tính hiệu OFDM phát đi ở máy phát

Qua kênh truyền fading chọn lọc thời gian, tần số các mẫu thứ n nhận được trong symbol OFDM thứ m được biểu diễn như sau:

                                                 (2.2)

trong đó n {0,…., N-1}, h_l,n,m­ là đáp ứng xung của kênh truyền fading đa đường và z_n,m là nhiễu trắng cộng Gaussian (AWGN) với công suất nhiễu là N₀.

Để không xảy ra nhiễu liên ký tự ISI thì chiều dài N_g của tiền tố lặp CP phải thỏa mãn N_g≥ L-1.

Tín hiệu y_n,m qua bộ S/P được chuyển từ nối tiếp sang song song với tiếp tục được đưa vào bộ biến đổi FFT. Tín hiệu thu được được biểu diễn như sau:

                                                   (2.3)

Trong đó :          Y_k,m: tín hiệu thu được trong miền tần số.

                             H_k,m: đáp ứng kênh truyền trong miền tần số.

                             :là nhiễu giao thoa liên sóng mang ICI (Inter-Carrier Interference) trong hệ thống sử dụng OFDM

Trường hợp đặc biệt khi kênh truyền là block-fading thì và kênh truyền không thay đổi thì :             Y_k,m=H_k,mX_k,m+Z_k,m                           

Hình 4.8:Đồ thị (BER,SNR) tại trạm gốc khi số anten trạm gốc thay đổi MQAM.

            Nhận xét: khi tăng mức điều chế thì tỉ lệ bit lỗi tăng lên do ở giải mã ta sử dụng kĩ thuật minimum distance vector. Do các điểm trên bản đồ giải mã ở gần nhau hơn khi tăng mức điều chế nên tỉ lệ bit lỗi cũng sẽ tăng lên.

4.3. Kết luận chương

Chương 4 cho ta cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống thông tin đa chặng two-way relay trên cơ sở đánh giá chất lượng tín hiệu với những thay đổi của hệ thống. Trong chương này chúng ta chỉ thực hiện mô phỏng ở lớp vật lí nên chất lượng tín hiệu còn thấp. Khi áp dụng cho những lớp cao hơn với việc dùng các mã phát hiện lỗi và sửa lổi thì hệ thống sẽ tốt hơn rất nhiều. Qua đây cũng cho ta thấy được tiềm năng của việc áp dụng hệ thống đa chặng và thực tế để góp phần mở rộng vùng phủ sóng mà tiếc kiệm được chi phí.

 

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Sau khi thực hiện đồ án này thì em đạt được mục tiêu là hiểu được cơ sở lý thuyết để xây dựng nên hệ thống thông tin đa chặng, mô hình toán học của hệ thống và khả năng áp dụng hệ thống vào thực tế. Vấn đề của hệ thống đa chặng sử dụng đa anten có một nhược điểm rất lớn cần khắc phục là nhiễu đồng kênh và kĩ thuật precoding đã giúp cải thiện được nhược điểm này. Ngoài ra thì việc tăng số thuê bao cũng như số anten tại trạm gốc và relay cũng ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống, trong thực tế thì phải tính toán số thuê bao cũng như số anten sao cho đạt hiệu quả cao trong việc truyền dẫn và phải phù hợp với điều kiện kinh tế cho phép.

Đây là một  đề tài có nhiều hướng phát triển, trong đồ án này thì kênh truyền giữa trạm gốc và relay, giữa thuê bao và relay ta coi như biết trước. Vậy để cho hệ thống phù hợp hơn với thực tế thì ta phải áp dụng ước lượng kênh truyền vào hệ thống. Hi vọng rằng đề tài này sẽ được các bạn sinh viên khóa sau nghiên cứu phát triển thêm.