Đồ Án Nghiên cứu kỹ thuật SC-FDMA trong 3GPP LTE

h=1]Mở đầuTrong những năm gần đây, thông tin di động là một trong những lĩnh vực phát triển nhanh nhất của viễn thông. Nhu cầu sử dụng của con người ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng, các dịch vụ đa phương tiện mới ngày càng đa dạng như: thoại, video, hình ảnh và dữ liệu. Để đáp ứng về nhu cầu chất lượng dịch vụ ngày càng tăng cao đó, các hệ thống thông tin di động không ngừng được cải tiến và được chuẩn hóa bởi các tổ chức trên thế giới. Việc các hệ thống thông tin di động tiến lên 4G là một điều tất yếu. 3GPP LTE một chuẩn của tổ chức 3GPP là một trong các con đường khác nhau tiến lên 4G, với mục tiêu tăng dung lượng truyền dẫn, giảm giá thành dịch vụ cũng như thiết bị đầu cuối, cải thiện chất lượng các dịch vụ hiện tại và tương lai. OFDM là một sơ đồ truyền dẫn lý tưởng cho 4G với tốc độ truyền dẫn cao, là một giải pháp tốt cho dung lượng truyền dẫn và tính chọn lọc của các kênh pha đinh trong miền tần số đã được 3GPP LTE sử dụng trong truyền dẫn đường xuống. Tuy nhiên OFDM có nhược điểm rất lớn đó là PAPR cao, điều này dẫn tới giảm hiệu suất của bộ khuếch đại công suất đặc biệt là trên thiết bị cầm tay, do đó chi phi máy đầu cuối cao.
DFTS-OFDM hay với tên gọi khác là SC-FDMA đã được 3GPP LTE nghiên cứu và triển khai trên đường lên cho LTE thay vì OFDM trong đường xuống. Trong SC-FDMA các kí hiệu được phát đi lần lượt thay vì phát đi song song như OFDMA. Vì thế cách sắp xếp này làm giảm đáng kể sự thăng giáng của đường bao tín hiệu của dạng sóng phát. Do đó các tín hiệu SC-FDMA có PAPR thấp hơn các tín hiệu OFDMA mà vẫn đảo bảo tốc độ và độ phức tạp tương đương như hệ thống OFDMA, khi PAPR thấp làm tăng hiệu suất bộ khuếch đại công suất điều này dẫn tới tăng vùng phủ và chi phí máy đầu cuối giảm thấp. Hơn nữa SC-FDMA có nhiều kiểu sắp xếp sóng mang khác nhau cho phép linh hoạt hơn trong các chế độ, điều kiện truyền dẫn khác nhau.
Xuất phát từ những vấn đề trên, em đã lựa chọn đề tài nghiên cứu của mình là
“ Nghiên cứu kỹ thuật SC-FDMA trong 3GPP LTE” làm chủ đề nghiên cứu. Theo đó, đề tài tiến hành nghiên cứu các nội dung chính theo bố cục gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về 3GPP LTE
Trình bày tổng quan về 3GPP LTE, các mục tiêu yêu cầu của LTE và cuối cùng là các tính năng quan trọng của LTE đã đưa 3GPP cũng như viễn thông thế giới tiến gần hơn 4G.
Chương 2: Đặc tính kênh truyền và ghép kênh tần số
Trình bày các đặc tính kênh truyền ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu.Giới thiệu tổng quan kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM và điều chế đơn sóng mang với bộ cân bằng miền tần số SC/FDE.
Chương 3: Kỹ thuật đa truy nhập SC-FDMA
Trình bày nguyên lý cơ bản của kỹ thuật đa truy nhập SC-FDMA, cùng với các kiểu sắp xếp sóng mang khác nhau đem lại độ linh hoạt cao trong truyền dẫn, phân tích đặc tính PAPR của tín hiệu SC-FDMA. So sánh kỹ thuật SC-FDMA với các lược đồ đa truy nhập khác như OFDMA và DS/CDMA. Kiểu săp xếp sóng mang lai SC-CFDMA cho thông lượng cao trong điều kiện phục vụ cho cả đầu cuối di chuyển với tốc độ thấp vào cao.
Chương 4: Chương trình mô phỏng đánh giá SC-FDMA
Dựa vào các kết quả nghiên cứu, xây dựng thuật toán tính toán, đánh giá PAPR và SER của lược đồ truyền dẫn SC-FDMA với các kiểu sắp xếp sóng mang khác nhau với lược đồ truyền dẫn OFDMAản
Note: Bản đầy đủ ( Lý thuyết Full + Code Matlab ) MỤC LỤC.LỜI CAM ĐOAN. i
MỤC LỤC. ii
CÁC TỪ VIẾT TẮT. v
MỞ ĐẦU. ix
Chương 1. TỔNG QUAN 3GPP LTE 1
1.1 Giới thiệu chương. 1
1.2 Tổng quan công nghệ LTE và các yêu cầu. 1
1.2.1 Giới thiệu về công nghệ LTE 1
1.2.2 Các mục tiêu yêu cầu của LTE 2
1.2.2.1 Tiềm năng công nghệ. 2
1.2.2.2 Hiệu năng hệ thống. 3
1.2.2.3 Các khía cạnh liên quan tới triển khai 5
1.3 Các tính năng quan trọng của LTE 6
1.3.1 Sơ đồ truyền dẫn. 6
1.3.2 Lập biểu phụ thuộc kênh và thích ứng tốc độ. 7
1.3.3 Điều phối nhiễu giữa các ô. 9
1.3.4 HARQ với kết hợp mềm 10
1.3.5 Hỗ trợ đa anten. 10
1.3.6 Hỗ trợ quảng bá và đa phương. 10
1.4 Kết luận chương: 11
Chương 2. ĐẶC TÍNH KÊNH TRUYỀN VÀ GHÉP KÊNH TẦN SỐ 12
2.1 Giới thiệu chương. 12
2.2 Một số đặc tính của kênh truyền. 12
2.2.1 Trải trễ đa đường. 12
2.2.2 Các loại fading. 12
2.2.2.1 Rayleigh fading. 12
2.2.2.2 Fading chọn lọc tần số và fading phẳng. 13
2.2.3 Dịch tần Doppler. 13
2.2.4 Nhiễu MAI đối với LTE 14
2.3 Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDM . 14
2.3.1 Xử lý tín hiệu OFDM . 15
2.3.2 Ưu nhược điểm của OFDM . 16
2.4 Hệ thống đơn sóng mang với bộ cân bằng miền tần số SC/FDE 17
2.5 Kết luận chương. 19
Chương 3. KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP SC-FDMA. 20
3.1 Giới thiệu chương. 20
3.2 Nguyên lý truyền dẫn SC-FDMA 20
3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống SC-FDMA 20
3.2.1.1 Máy phát SC-FDMA 21
3.2.1.2 Máy thu SC-FDMA 25
3.2.2 SC-FDMA với tạo dạng phổ. 26
3.3 Sắp xếp các sóng mang. 28
3.4 Biểu diễn các tín hiệu SC-FDMA miền thời gian. 30
3.4.1 Các kí hiệu miền thời gian của IFDMA 30
3.4.2 Các kí hiệu miền thời gian của LFDMA 32
3.4.3 Các kí hiệu miền thời gian của DFDMA 34
3.5 SC-FDMA và OFDMA 37
3.6 SC-FDMA và DS-CDMA/FDE 39
3.7 SC-CFDMA 40
3.7.1 Lập lịch phụ thuộc kênh. 40
3.7.2 SC-CFDMA 42
3.8 Tổng kết 46
Chương 4. MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ SC-FDMA 47
4.1 Giới thiệu chương. 47
4.2 Chương trình mô phỏng. 48
4.2.1 Phân tích các đặc tính PAPR của SC-FDMA và kết quả mô phỏng. 48
4.2.2 Sơ đồ khối tính PAPR của SC-FDMA 50
4.2.2.1 Kết quả mô phỏng PAPR 52
4.2.3 SER hệ thống SC-FDMA 58
4.2.3.1 Sơ đồ khối tính SER hệ thống SC-FDMA: 59
4.2.3.2 Kết quả mô phỏng SER hệ thống SC-FDMA 61
4.3 Kết luận chương. 63
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 64
PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 65