Đồ Án Kỹ thuật xử lý tín hiệu trong WiMAX

LỜI GIỚI THIỆU


Sự ra đời của chuẩn 802.16 cho mạng WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access - Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba) nó đánh dấu sự bắt đầu cho một kỷ nguyên truy nhập không dây băng rộng cố định đang đến giai đoạn phát triển. Nó mang đến những thách thức lớn cho mạng hữu tuyến hiện tại vì nó có một chi phí thấp khi lắp đặt và bảo trì. Chuẩn này cũng áp dụng cho mạng truyền thông vô tuyến đường dài (lên tới 50km) trong thực tế và có thể sẽ là một sự bổ sung hoặc thay thế cho mạng 3G. Tất cả những đặc tính đầy hứa hẹn này của WiMAX sẽ mang lại một thị trường lớn trong tương lai.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, em đã lựa chọn đề tài “KỸ THUẬT XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG WiMAX”.
Mục tiêu đầu tiên của đồ án này là nghiên cứu những đặc tính mới của WiMAX và tập trung chủ yếu vào việc phân tích lớp vật lý và lớp truy nhập.
Mục tiêu thứ hai là tìm hiểu về kỹ thuật điều chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple – Ghép kênh phân tần trực giao) và kỹ thuật OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Đa truy nhập phân tần trực giao) được sử dụng trong WiMAX
Mục tiêu thứ ba là thực hiện việc mô phỏng quá trình xử lý tín hiệu trong WiMAX dựa trên kỹ thuật OFDM
Nội dung đồ án gồm 4 chương chính như sau :
Chương 1: Tổng quan về công nghệ WiMAX
Trong chương 1 này sẽ trình bày về những khái niệm cơ bản, về cấu trúc, các băng tần sử dụng, các ứng dụng thực tế và những ưu nhược điểm của công nghệ WiMAX.
Chương 2: Kỹ thuật điều chế OFDM
Trong chương 2 sẽ trình bày những khái niệm cơ bản, ưu nhược điểm, nguyên lý điều chế và giải điều chế của kỹ thuật điều chế OFDM, và những ứng dụng của kỹ thuật này.
Chương 3: Kỹ thuật OFDMA trong WiMAX
Trong chương này sẽ trình bày về những khái niệm cơ bản, các đặc điểm và tính chất nổi bật của kỹ thuật đa truy nhập phân tần trực giao OFDMA. Qua đó chúng ta có thể thấy được những ưu điểm của kỹ thuật này trong việc xử lý truyền nhận tín hiệu nói chung và ứng dụng trong công nghệ WiMAX nói riêng.
Chương 4: Chương trình mô phỏng hệ thống OFDM
Để hiểu hơn những vấn đề lý thuyết được trình bày trong những chương trước. Trong chương cuối cùng này, sẽ trình bày chương trình mô phỏng quá trình xử lý tín hiệu trong WiMAX dựa trên kỹ thuật điều chế OFDM. Đây là chương trình được viết bằng Matlab, chương trình bao gồm sơ đồ khối mô phỏng sự phát và thu OFDM, mô phỏng kênh truyền, tính BER so sánh tín hiệu OFDM và QAM, sơ đồ khối mô phỏng hệ thống OFDM bằng simulink của Matlab.



MỤC LỤC NỘI DUNG


Lời giới thiệu
Thuật ngữ và viết tắt tiếng Anh
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX Trang 1
1.1 Giới thiệu về WiMAX Trang 1
1.2 Mô hình hệ thống Trang 2
1.3 Các ưu nhược điểm của WiMAX Trang 4
1.3.1 Một số ưu điểm chính của công nghệ WiMAX Trang 4
1.3.2 Một số nhược điểm của công nghệ WiMAX Trang 6
1.4 Cấu trúc của WiMAX Trang 7
1.4.1 Các đặc tính của lớp vật lý (PHY) Trang 7
1.4.2 Các đặc tính của lớp truy nhập (MAC) Trang 9
1.5 So sánh WiMAX với WiFi Trang 10
1.6 Các dải tần áp dụng Trang 11
1.6.1 Các dải tần cấp phép 11-66 GHz Trang 11
1.6.2 Các dải tần cấp phép dưới 11 GHz Trang 11
1.6.3 Các dải tần được miễn cấp phép dưới 11 GHz (chủ yếu từ 5-6 GHz) Trang 12
1.7 Ứng dụng của WiMAX Trang 12
1.7.1 Các mạng riêng Trang 12
1.7.2 Các mạng công cộng Trang 17
CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ OFDM Trang 21
2.1 Giới thiệu kỹ thuật điều chế OFDM Trang 21
2.1.1 Khái niệm Trang 21
2.1.2 Lịch sử phát triển Trang 23
2.1.3 Các ưu nhược điểm của kỹ thuyật OFDM Trang 23
2.2 Nguyên lý điều chế OFDM Trang 24
2.2.1 Sự trực giao của hai tín hiệu Trang 24
2.2.2 Sơ đồ điều chế Trang 25
2.2.3 Thực hiện điều chế bằng thuật toán IFFT Trang 26
2.2.4 Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM Trang 27
2.2.5 Phép nhân với xung cơ bản Trang 29
2.3 Nguyên lý giải điều chế OFDM Trang 29
2.3.1 Truyền dẫn phân tập đa đường Trang 29
2.3.2 Nguyên tắc giải điều chế Trang 30
2.4 Ứng dụng và hướng phát triển của kỹ thuật điều chế OFDM Trang 32
2.4.1 Hệ thống DRM Trang 32
2.4.2 Các hệ thống DVB Trang 33
CHƯƠNG 3 KỸ THUẬT OFDMA TRONG WIMAX Trang 39
3.1 Giới thiệu kỹ thuật OFDMA Trang 39
3.2 Đặc điểm Trang 39
3.3 OFDMA nhảy tần Trang 41
3.4 Hệ thống OFDMA Trang 42
3.4.1 Chèn chuỗi dẫn đường ở miền tần số và miền thời gian Trang 46
3.4.2 Điều chế thích nghi Trang 47
3.4.3 Các kỹ thuật sửa lỗi Trang 48
3.5 Điều khiển công suất Trang 54
CHƯƠNG 4 CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM Trang 55
4.1 Mô phỏng hệ thống OFDM bằng simulink Trang 55
4.2 Một số lưu đồ thuật toán của chương trình Trang 59
4.2.1 Lưu đồ mô phỏng kênh truyền Trang 59
4.2.2 Lưu đồ mô phỏng thu phát tín hiệu OFDM Trang 60
4.2.3 Lưu đồ mô phỏng thu phát tín hiệu QAM Trang 61
4.2.4 Lưu đồ mô phỏng thuật toán tính BER Trang 63
4.3 So sánh tín hiệu QAM và OFDM Trang 64
Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Tài liệu tham khảo
Phần phụ lục