Đồ Án Kỹ thuật phân tập Không gian - Thời gian trong hệ thống mạng WCDMA

GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN
Trong hệ thống WCDMA, hệ số tái sử dụng tần số là 1, nên khi số thuê bao tăng lên đồng nghĩa với nhiễu giao thoa đồng kênh tăng lên làm ảnh hưởng đến dung lượng của hệ thống. Vì thế trong mạng WCDMA phải có nhiều kỹ thuật xử lý tín hiệu nhằm làm giảm ảnh hưởng của nhiễu. Các kỹ thuật đó gọi là kỹ thuật phân tập tín hiệu. Trong đồ án này sẽ tìm hiểu về kỹ thuật phân tập Không gian - Thời gian trong hệ thống mạng WCDMA với mục đích phân tập làm giảm ảnh hưởng của nhiễu giao thoa và nhiễu fading lên tín hiệu thông qua việc làm tăng tỷ số tín hiệu trên nhiễu ở đầu ra của mảng anten dãy bằng cách điều khiển hướng búp sóng của anten dãy về hướng đến của tín hiệu thu và hướng Null về hướng đến của tín hiệu nhiễu giao thoa.
Nội dung đồ án gồm 5 chương :
- Chương 1:Trình bày ưu nhược điểm của hệ thống WCDMA và hướng giải quyết cho những nhược điểm.
- Chương 2:Trình bày khái niệm phân tập không gian - thời gian. Phân tập anten bằng bộ thu Beamformer-Rake.
- Chương 3: Trình bày các kỹ thuật xử lý phân tập không gian bằng bộ thu Beamformer. Các kỹ thuật xử lý bao gồm MSNR, MSINR và MMSE.
- Chương 4 : Trình bày các thuật toán tính toán cho từng kỹ thuật Beamformer.
- Chương 5: Chương trình mô phỏng thực hiện bằng ngôn ngữ Matlap gồm các phần sau:
Mô phỏng các giải pháp điều khiển búp sóng anten dãy.
Mô phỏng giản đồ BER của hệ thống trải phổ có sử dụng kỹ thuật Beamforming.
Mô phỏng chất lượng các bộ tổ hợp (SC, EGC, MRC) trong bộ thu Rake (phân tập thời gian). Đánh giá bằng đồ thị BER.
Mô phỏng hệ thống WCDMA có sử dụng kỹ thuật phân tập Không gian - Thời gian.
Note : co flie code mo phong + lý thuyết full
MỤC LỤCChương 1: Tổng Quan Hệ Thống W-CDMA 1
Giới thiệu chung 11.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 1
1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 2
1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 3
1.4. Lộ trình phát triển hệ thống di động thế hệ 2 (GSM) lên (WCDMA) 3
1.5. Tổng quan mạng WCDMA . 4
1.5.1. Các thông số chính của mạng WCDMA 6
1.5.2. Những đặc điểm then chốt của mạng WCDMA . 7
1.5.3. Ảnh hưởng của nhiễu trong hệ thống WCDMA . 7
1.5.4. Tính đa dạng phân tập trong hệ thống WCDMA . 8
Kết luận chương 10
Chương 2: Khái Niệm Phân Tập Không Gian-Thời Gian . 11
2.1 Giới thiệu . 11
2.2 Anten Mảng . 11
2.2.1 Mảng Anten dãy 12
2.3 Kỹ thuật Beamformer 14
2.3.1 Ví dụ đơn giản của bộ Beamformer trong mảng ULA . 15
2.4 Nguyên tắc lấy mẫu trong xử lý không gian . 17
2.5 Lợi ích của phân tập không gian 18
2.6 Phân tập thời gian- Bộ thu Rake trong CDMA . 18
2.6.1 Các kỹ thuật tổ hợp tín hiệu 19
2.6.1.1 Bộ tổ hợp chọn lọc (SC) 19
2.6.1.2 Bộ tổ hợp tỉ số tối đa (MRC) 20
2.6.1.3 Bộ tổ hợp cùng độ lợi (EGC) 20
2.7 Bộ thu Beamformer_Rake . 20
Kết luận chương 21
Chương 3: Các Kỹ Thuật Beamforming . 22
3.1 Giới Thiệu 22
3.2 MSNR Beamforming 22
3.2.1 Kỹ Thuật MSNR 22
3.2.2 Phương Thức cải tiến SE cho Beamforming 24
3.2.3 Pha Tín Hiệu Trong Eigen-Beamforming 25
3.3. Kỹ thuật MSINR Beamforming . 26
3.3.1 Cực đại tỷ số tín hiệu trên nhiễu(SINR) . 27
3.3.2 Xác định giá trị cực đại của tỷ số tín hiệu trên nhiễu (MSINR) 28
3.4 Kỹ thuật MMSE Beamforming . 29
3.5 So sánh 2 kỹ thuật MSINR và MMSE trong trường hợp đơn giản . 30
Kết luận chương 32
Chương 4: CÁC THUẬT TOÁN BEAMFORMING . 33
4.1 Đơn vị đánh giá độ phức tạp tính toán 33
4.2 Thuật toán tính toán trong kỹ thuật MSNR 33
4.2.1 Phương pháp Power 34
4.2.2 Phương pháp bội số nhân Lagrange 35
4.2.3 Phương pháp liên hợp Gradient 38
4.2.4 Đánh giá chung các phương pháp . 43
4.2.5 Mô hình bộ thu MSNR Beamformer-Rake trong WCDMA 43
4.3 Giải pháp tính toán cho kỹ thuật MSINR 44
4.3.1 Giới thiệu 44
4.3.2 MSINR trong hệ thống WCDMA 44
4.3.2.1 Giải pháp lọc số tiếp cận (CFA) 44
4.3.2.2 Giải pháp cải tiến CFA (M-CFA) . 45
4.3.2.3 Giải pháp mã hoa cổng (CGA) . 46
4.3.3 Các giải thuật tính toán bài toán GE . 47
4.3.3.1 Phương pháp power . 48
4.3.3.2 Phương pháp hệ số nhân Largrange 48
4.3.3.3 Phương pháp đảo ma trận (AMI) . 50
4.4 Giải pháp tính toán cho kỹ thuật MMSE 54
4.4.1 Giới thiệu 54
4.4.2 Tiêu chí kỹ thuật của phương pháp MMSE . 54
4.4.2.1 Phương pháp tính trực tiếp ma trận đảo (DMI) 55
4.4.2.2 Phương pháp tính từng bước . 56
4.4.2.3 Phương pháp LMS 57
4.4.3 Mô hình bộ thu MMSE Beamformer-Rake . 57
Kết luận chương 58
Chương 5 CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG
5.1 Giới thiệu chương mô phỏng 59
5.2 Các lưu đồ thuật toán . 60
5.3 Kết quả mô phỏng 64
Kết luận chương 76
Kết luận và hướng phát triển đề tài 77