Luận Văn Nghiên Cứu Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Kênh Truyền Hồi Tiếp Không Lý Tưởng Lên Chất Lượng Của Hệ Thống Đi

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA KÊNH TRUYỀN HỒI TIẾP KHÔNG LÝ TƯỞNG LÊN CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ THÍCH ỨNG

Tóm tắt luận văn
Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu và đánh giá xác suất lỗi của hệ thống điều chế thích ứng với kênh truyền hồi tiếp không lý tưởng. Mô hình hệ thống điều chế thích ứng và mô hình hệ thống điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập được xây dựng và kênh hồi tiếp không lý tưởng được tạo ra. Chất lượng của hệ thống được đánh giá dựa trên kênh truyền hồi tiếp. Chất lượng của hệ thống điều chế thích ứng được đánh giá với các trường hợp xác suất lỗi khác nhau trên kênh hồi tiếp. Hệ thống điều chế thích ứng được nghiên cứu và kết hợp với hệ thống phân tập để tăng tối đa chất lượng kênh truyền cũng được đề cập tới. Phương pháp bù lỗi được đặt ra và cho thấy hiệu quả của phương pháp trong việc truyền dữ liệu, hình ảnh hay âm thanh.
Nội Dung Luận văn
Chương 1 Giới thiệu chung
Điều chế thích ứng có được những ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế do mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao. Có thể thấy ở một một số chuẩn vô tuyến như IEEE 802.11a, mã hóa và điều chế biến đổi tốc độ được dùng với kiểu điều chế thay đổi từ BPSK, QPSK, 16QAM và 64QAM và làm cho tốc độ dữ liệu cực đại là 54Mbps trên mỗi kênh truyền. Cũng có thể thấy điều chế MQAM được dùng trong mạng Ad Hoc. Mạng không dây Ad Hoc là một tập hợp các điểm kết nối di động không dây tự cấu hình thành một mạng không dây mà không cần sự trợ giúp của một cơ sơ hạ tầng thiết lập sẵn. Ngoài ra ta cũng có thể thấy ứng dụng của hệ thống điều chế thích ứng với tín
hiệu MQAM trong WiMAX.
Điều chế thích ứng yêu cầu bộ phát phải biết được trạng thái của kênh truyền và điều này yêu cầu bộ thu ước lượng kênh truyền sau đó gửi thông tin này cho bên phát để lựa chọn kiểu điều chế thích hợp.
Điều chế thích ứng là một giải pháp hiệu quả cho truyền dẫn tin cậy và mang lại hiệu quả về băng thông. Hầu hết những nghiên cứu về điều chế thích ứng trước đây đều giả sử kênh truyền hồi tiếp không có lỗi để dễ phân tích. Tuy nhiên trong hoàn cảnh thực tế, điều giả sử lí tưởng này không hợp lí, ví dụ phương pháp kiểm soát lỗi đủ mạnh không thể thực hiện trên kênh truyên hồi tiếp vì kênh hồi tiếp có hạn chế về băng thông và tốc độ. Khi lỗi hồi tiếp xuất hiện, máy phát sẽ dùng kiểu điều chế khác so với kiểu điều chế mà máy thu đã chọn. Trong trường hợp này cho dù máy thu có thể biết được kiểu điều chế sẽ thu nhờ phần đầu của đoạn dữ liệu được truyền và cấu hình lại bộ thu cho tương ứng, xác suất lỗi tức thời của hệ thống có thể trở nên không chấp nhận được. Gần đây đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của kênh hồi tiếp không lí tưởng lên chất lượng của hệ thống và một số phương pháp phát hiện lỗi hồi tiếp được đưa ra nhằm làm giảm sự suy giảm chất lượng và hạn chế vùng gián đoạn do lỗi đường hồi tiếp. Trong luận văn này, phương pháp được dùng là sử dụng phân tập thu thích ứng để bù cho sự suy giảm chất lượng hệ thống do kênh truyền hồi tiếp không lí tưởng.
Với sự phát triển gần đây của kĩ thuật kết hợp phân tập như tổ hợp chọn lựa suy rộng GSC (Generalized Selection Combining), tổ hợp chọn lựa tối thiểu MS-GSC (Minimum Selection-GSC), và tổ hợp tỉ số cực đại kết hợp ngưỡng ngõ ra (Output threshold-maximum ratio combining), có một số mô hình kết hợp giữa tổ hợp phân tập và điều chế thích ứng AMDC (Adaptive Modulation and Dirversity Combining) được đề xuất và nghiên cứu để cải thiện hiệu suất phổ của hệ thống nhiều hơn dưới cùng điều kiện về xác suất lỗi. Với mô hình AMDC, máy thu quyết định kiểu điều chế thích hợp và cấu trúc tổ hợp phân tập dựa trên chất lượng kênh truyền và yêu cầu về xác suất lỗi.
Luận văn này cũng sẽ xem ảnh hưởng của kênh hồi tiếp không lí tưởng và làm giảm nhẹ ảnh hưởng của nó trong điều kiện của hệ thống AMDC. Cụ thể là giả sử lỗi hồi tiếp gây nên kiểu điều chế thích ứng dùng cho máy phát là khác so với kiểu được chọn bởi máy thu sau khi máy thu ước lượng kênh truyền. Trong trường hợp có lỗi hồi tiếp, máy thu có thể nhận dạng chính xác kiểu điều chế thực sự dùng để truyền ban đầu và thực hiện cấu trúc lại bộ giải điều chế tương ứng. Trước tiên ta đánh giá ảnh hưởng của lỗi kênh hồi tiếp lên chất lượng của hệ thống AMDC. Sau đó, ta điều chỉnh số đường phân tập ở máy thu để làm giảm sự suy giảm chất lượng hệ thống do lỗi và tiết kiệm thêm công suất sử dụng qua việc hạn chế các đường phân tập được dùng. Trong trường hợp nhất định, máy thu có thể kết hợp nhiều đường hơn nếu có thể để bù cho việc xác suất lỗi BER tăng khi máy phát chuyển dữ liệu ở kiểu điều chế cao hơn kiểu được chọn bởi máy thu. Mặt khác, máy thu có thể dùng ít đường hơn để tiết kiệm năng lượng xử lí khi kiểu điều chế được dùng thấp. Vì thế số đường kết hợp có thể thay đổi thích ứng tùy thuộc vào đặc tính lỗi của kênh hồi tiếp. Ta nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp bù lỗi này bằng việc phân tích số đường kết hợp trung bình, hiệu suất phổ trung bình và xác suất lỗi BER trung bình của mô hình điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập AMDC. Việc bù lỗi có thể chấp nhận với sự mất mát về mặt năng lượng xử lí và hiệu suất phổ so với trường hợp không bù.
Phần tiếp theo trong chương này giới thiệu về ba loại kênh truyền fading cơ bản mà sẽ nói đến trong các chương sau. Chương 2 sẽ trình bày cụ thể đặc tính của ba loại kênh truyền này và phương pháp mô phỏng. Chương 3 sẽ trình bày hệ thống điều chế thích ứng, trong đó các phương pháp thích ứng được thực hiện dựa trên các loại kênh truyền này. Chương 4 trình bày sơ lược về một số phương pháp phân tập. Chương 5 sẽ đánh giá chẩt luợng của hệ thống điều chế thích ứng khi có lỗi hồi tiếp và trình bày phương pháp điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập AMDC và giải thuật bù lỗi, so sánh kết quả bù lỗi với trường hợp không bù lỗi và thực hiện truyền một đoạn âm thanh và
một bức hình để có thể đánh giá khách quan và chủ quan. Chương 6 sẽ kết luận về kết quả đạt được và hướng phát triển của đề tài.
Chương 2 Đặc tính của kênh truyền và mô hình kênh truyền
2.1 Giới thiệu
2.2 Kênh truyền AWGN
2.3 Kênh truyền fading
2.4 Giải thuật mô phỏng và kết quả
Chương 3 Điều chế thích ứng
3.1 Giới thiệu
3.2 Mô hình hệ thống
3.3 Các phương pháp điều chế thích ứng
3.4 Khoảng thời gian fading trung bình
3.5 Xác suất lỗi trung bình của phương pháp thích ứng công suất liên tục, tốc độ rời rạc
3.6 Ước lượng kênh truyền trễ và lỗi
3.7 Điều chế thích ứng tổng quát
3.8 Code mô phỏng
Chương 4 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
4.1 Giới thiệu
4.2 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
4.3 Phương pháp AMDC option 2
Chương 5 Ảnh hưởng của kênh hồi tiếp không lý tưởng lên chất lượng của hệ thống điều chế thích ứng
5.1 Giới thiệu
5.2 Ước lượng lỗi trên kênh hồi tiếp
5.3 Lỗi đường hồi tiếp trong hệ thống điều chế thích ứng
5.4 Lỗi đường hồi tiếp trong hệ thống điều chế thích ứng kết hợp phân tập AMDC option 2
Chương 6 Kết luận và hướng phát triển của đề tài
6.1 Kết luận
6.2 Hướng phát triển của đề tài​