Đồ Án Cải thiện chất lượng hệ thống 4G sử dụng kỹ thuật phân tập kết hợp ước lượng kênh truyền

đề tài “ Cải thiện chất lượng hệ thống 4G sử dụng kỹ thuật phân tập kết hợp ước lượng kênh truyền”.
Đây là giải pháp kết hợp nhiều kỹ thuật giúp cải thiện chất lượng hệ thống vô tuyến, đồng thời thực hiện mô hình hóa và tiến hành mô phỏng xác suất lỗi bit (BER).
Nội dung đồ án gồm 4 chương, trong đó 3 chương lý thuyết và một chương thực hiện mô phỏng chất lượng hệ thống bằng phần mềm Matlab.
Chương 1 : Tổng quan về hệ thống 4G sử dụng công nghệ OFDM.
Hệ thống 4G được xem là một nền tảng của sự hội tụ, cung cấp các ưu điểm rõ ràng về vùng phủ sóng, độ rộng băng tần, tốc độ truyền dẫn và công suất tiêu thụ. Với việc sử dụng các công nghệ tiên tiến trong đó có công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM đã giúp cho hệ thống 4G đạt được những tính năng ưu việt trên. Nội dung chương 1 sẽ phân tích mô hình hệ thống OFDM cũng như các ưu điểm, nhược điểm của công nghệ này mang lại cho hệ thống 4G.
Chương 2 : Đặc tính truyền dẫn tín hiệu OFDM.
Đặc tính kênh truyền vô tuyến có tầm quan trọng rất lớn, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp lên chất lượng truyền dẫn. Nội dung chương trình bày về đặc tính chung của kênh truyền tín hiệu OFDM, các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu thu đặc biệt là hiện tượng fading đa đường và nhiễu trắng AWGN. Bên cạnh đó còn trình bày kỹ thuật ước lượng kênh truyền Maximum Likelihood nhằm giảm sự sai khác của hàm truyền giữa kênh phát so với kênh thu.
Chương 3 : Các kỹ thuật phân tập
Để nâng cao độ tin cậy cho tín hiệu truyền dẫn, các kỹ thuật phân tập được sử dụng trong hệ thống 4G. Phân tập thu gồm các kỹ thuật MRC, EGC, SC, TC giúp bên thu chọn lọc hoặc kết hợp các tín hiệu trên các anten thu nhằm tái tạo tín hiệu phát tốt nhất. Ngoài ra, chương này còn trình bày về các kỹ thuật phân tập phát mã hóa không gian-thời gian với mô hình Alamouti, nhờ nó mà chất lượng hệ thống được cải thiện, mang lại hiệu quả kinh tế cao, dễ áp dụng cho cell phone.
Chương 4 : Mô phỏng đánh giá chất lượng hệ thống 4G
Bằng cách sử dụng phần mềm Matlab, thực hiện mô phỏng đánh giá chất lượng hệ thống 4G thông qua việc truyền và nhận tín hiệu vô tuyến trên cơ sở sử dụng công nghệ OFDM kết hợp các kỹ thuật phân tập và ước lượng kênh truyền. Qua đó, đánh giá kết quả mô phỏng và đối chiếu với lý thuyết đã trình bày.

NOte : Phục lục có Code mã nguồn Matlab
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU . 1
CÁC TỪ VIẾT TẮT 3
MỤC LỤC 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 4G SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ OFDM 8
1.1 Giới thiệu chương . 8
1.2 . Tổng quan hệ thống 4G . 8
1.3 Công nghệ OFDM . 9
1.3.1 . Tính trực giao trong OFDM . 10
1.3.2 . Tạo tín hiệu OFDM . 13
1.3.3 . Mô hình hệ thống OFDM . 14
1.3.4 . Chuyển đổi Serial/ Parallel và Parallel/ Serial . 14
1.3.5 . Điều chế sóng mang con 15
1.3.6 . Bộ IFFT và FFT . 16
1.3.7 . Chèn khoảng bảo vệ . 18
1.3.8 . Bộ biến đổi D/A và A/D . 22
1.3.9 . Ưu nhược điểm của hệ thống OFDM . 22
1.3.9.1. Ưu điểm 22
1.3.9.2. Nhược điểm . 22
1.3.10 Sự ứng dụng kỹ thuật OFDM ở Việt Nam 23
1.4 Kết luận chương 23
CHƯƠNG 2 : ĐẶC TÍNH TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU OFDM . 24
2.1 Giới thiệu chương . 24
2.2 Đặc tính chung của kênh truyền tín hiệu OFDM . 24
2.3 Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền dẫn 25
2.3.1 . Hiện tượng Multipath Fading 25
2.3.2 . Hiệu ứng Doppler . 28
2.3.3 . Nhiễu trắng AWGN 29
2.3.4 . Nhiễu ISI . 31
2.3.5 . Nhiễu ICI 33
2.4 Kỹ thuật uớc lượng kênh truyền . 34
2.4.1 . Mục đích ước lượng kênh truyền . 34
2.4.2 . Kỹ thuật ước lượng kênh truyền Maximum Likelihood . 34
2.5 Kết luận chương 37
CHƯƠNG 3 : CÁC KỸ THUẬT PHÂN TẬP 38
3.1 Giới thiệu chương . 38
3.2 . Kỹ thuật phân tập thu . 38
3.2.1 Khái niệm kỹ thuật phân tập thu 38
3.2.2 Các kỹ thuật phân tập thu 39
3.2.2.1 Kỹ thuật phân tập thu MRC 39
3.2.2.2. Kỹ thuật phân tập thu EGC . 40
3.2.2.3. Kỹ thuật phân tập thu SC . 41
3.2.2.4. Kỹ thuật phân tập thu TC 42
3.3 Kỹ thuật phân tập phát . 43
3.3.1 Khái niệm kỹ thuật phân tập phát 43
3.3.2 . Một số đặc điểm của kỹ thuật phân tập phát 43
3.3.3 Phân tập phát sử dụng kỹ thuật mã hóa không gian- thời gian 44
3.3.3.1. Hệ thống mã hóa không gian- thời gian . 44
3.3.3.2. Mô hình hệ thống Alamouti 46
3.3.3.3. Mô hình hệ thống Alamouti mở rộng 2 anten phát và 2 anten thu 52
3.3.3.4. Mô hình Alamouti mở rộng có 2 anten phát và M anten thu . 55
3.4 Kết luận chương 58
CHƯƠNG 4 : MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 4G 59
4.1 Giới thiệu chương . 59
4.2 Mô phỏng các thuật toán kỹ thuật phân tập thu anten 59
4.2.1 . Thuật toán Threshold Combining 59
4.2.1.1. Lưu đồ thuật toán 59
4.2.1.2. Kết quả mô phỏng . 60
4.2.2 . Thuật toán Selection Combining 62
4.2.2.1. Lưu đồ thuật toán 62
4.2.2.2. Kết quả mô phỏng . 63
4.2.3 . Thuật toán Equal Gain Combining . 64
4.2.3.1. Lưu đồ thuật toán 64
4.2.3.2. Kết quả mô phỏng . 65
4.2.4 . Thuật toán Maximal Ratio Combining 66
4.2.4.1. Lưu đồ thuật toán 66
4.2.4.2. Kết quả mô phỏng . 67
4.2.5 Mô phỏng so sánh chất lượng hệ thống 68
4.3 Mô phỏng thuật toán mã hóa khối không gian – thời gian STBC . 70
4.3.1 Mô phỏng thuật toán mã hóa khối không gian – thời gian STBC với đáp ứng kênh truyền hoàn hảo . 70
4.3.1.1 Lưu đồ thuật toán 70
4.3.1.2 Kết quả mô phỏng . 71
4.3.2 Mô phỏng thuật toán mã hóa khối không gian – thời gian STBC có kết
hợp kỹ thuật ước lượng kênh truyền ML ( Maximum Likelihood) . 72
4.3.2.1 Lưu đồ thuật toán 72
4.3.2.2 Kết quả mô phỏng . 73
4.3.3 Mô phỏng hệ thống STBC khi thay đổi bậc điều chế MQAM 75
4.4 Mô phỏng so sánh chất lượng hệ thống khi sử dụng phương pháp phân tập thu và phương pháp phân tập phát . 76
4.5 Kết luận chương 77
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI . 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 79
PHẦN PHỤ LỤC