Đồ Án Nghiên cứu kỹ thuật STBC-OFDM trong thông tin di động

LỜI MỞ ĐẦU
Sự bùng nổ nhu cầu thông tin vô tuyến nói chung và thông tin di động nói riêng trong những năm gần đây đã thúc đẩy sự phát triển của công nghệ truyền thông vô tuyến. Trong đó phải kể đến các công nghệ mới như MIMO-OFDM, anten thông minh, đặc biệt kỹ thuật MIMO-OFDM được sử dụng rất hiệu quả trong việc hạn chế ảnh hưởng fading đa đường, nâng cao được chất lượng và dung lượng của hệ thống thông tin vô tuyến. Từ những ưu điểm nổi bật của hệ thống MIMO và kỹ thuật OFDM, việc kết hợp hệ thống MIMO và kỹ thuật OFDM là một giải pháp hứa hẹn cho hệ thống vô tuyến băng rộng tương lai như LTE, WiMAX
Trong phạm vi thời gian và khả năng cho phép, cũng như thấy được vai trò ngày càng quan trọng trong lĩnh vực thông tin di động của kỹ thuật OFDM và hệ thống MIMO. Em đã chọn đề tài tốt nghiệp của mình là “ Nghiên cứu kỹ thuật STBC-OFDM trong thông tin di động”. Nội dung đồ án này gồm 5 chương, trong đó 4 chương lý thuyết và một chương cuối thực hiện mô phỏng tín hiệu bằng phần mềm Matlab:
Chương 1: Kênh truyền vô tuyến
Chương 2: Tổng quan về kỹ thuật OFDM
Chương 3: Hệ thống MIMO và kỹ thuật STBC
Chương 4: Kỹ thuật STBC-OFDM
Chương 5: Kết quả mô phỏng
Trong đồ án này ta sẽ đi sâu vào việc tìm hiểu, nghiên cứu kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM và kỹ thuật mã hóa khối không gian-thời gian STBC. Trong chương Tổng quan về kỹ thuật OFDM trình bày một cách khá đầy đủ về lịch sử hình thành và phát triển của OFDM, nguyên lý cơ bản và các khối chức năng trong hệ thống thu phát OFDM. Về phần hệ thống MIMO và kỹ thuật STBC, chương trình bày về hệ thống MIMO trong thông tin vô tuyến, các kỹ thuật phân tập, các độ lợi trong hệ thống MIMO. Phần cuối chương này đi sâu vào việc tìm hiểu kỹ thuật mã hóa khối không gian-thời gian STBC – một kỹ thuật được sử dụng khá phổ biến và hiệu quả trong thông tin vô tuyến nhằm giảm ảnh hưởng của fading, tăng dung lượng kênh truyền.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng do thời gia có hạn, khả năng dịch và hiểu tài liệu chưa tốt nên nội dung Đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn TS Nguyễn Văn Tuấn và các thầy cô trong khoa Điện tử Viễn thông trong thời gian qua đã tận tình giúp đỡ em rất nhiều và tạo điều kiện để em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này.
Note : Có file code mo phỏng đầy đủ bằng Matlab ( full )
Slide thuyết trình đồ án + Lý Thuyết bản full

MỤC LỤC
Trang
Các từ viết tắt . v
Lời mở đầu viii
Chương 1. Kênh truyền vô tuyến . 01
1.1 Giới thiệu chương . 01
1.2 Khái niệm hệ thống thông tin vô tuyến 01
1.3 Các đặc tính của truyền vô tuyến 03
1.3.1 Suy hao tín hiệu trên đường truyền vô tuyến 03
1.3.2 Hiệu ứng đa đường 04
1.3.3 Hiệu ứng che chắn và fading chậm 05
1.3.4 Dịch Doppler và fading nhanh 06
1.3.5 Trải trễ (Delay spread) . 08
1.3.6 Fading phẳng và fading lựa chọn tần số 09
1.4 Kết luận chương 09
Chương 2. Tổng quan về kỹ thuật OFDM 10
2.1 Giới thiệu chương 10
2.2 OFDM vans so high than, pat trine 10
2.3 Guyed lee cơ bản của OFDM . 12
2.4 Vấn đề trực giao trong OFDM . 15
2.5 Sơ đồ khối hệ thống thu phát OFDM . 16
2.5.1 Chuyển đổi S/P và P/S . 17
2.5.2 Điều chế sóng mang con . 18
2.5.3 Biến đổi IFFT và FFT 22
2.5.4 Chèn khoảng bảo vệ GP 23
2.5.5 Chuyển đổi A/D cà D/A . 24
2.6 Ưu và nhược điểm của OFDM 25
2.6.1 Các ưu điểm 25
2.6.2 Nhược điểm 26
2.7 Ứng dụng kỹ thuật OFDM trong thông tin di động 27
2.8 Kết luận chương 27
Chương 3. Hệ thống MIMO và kỹ thuật STBC . 28
3.1 Giới thiệu chương . 28
3.2 Kỹ thuật phân tập 28
3.2.1 Phân tập thời gian 29
3.2.2 Phân tập tần số 30
3.2.3 Phân tập không gian . 31
3.3 Khái niệm và mô hình hệ thống MIMO 31
3.4 Các độ lợi trong hệ thống MIMO 33
3.4.1 Độ lợi Beamforming 33
3.4.2 Độ lợi ghép kênh không gian . 34
3.4.3 Độ lợi phân tập không gian 34
3.5 Các mô hình và dung lượng hệ thống thông tin vô tuyến 35
3.5.1 Hệ thống SISO 35
3.5.2 Hệ thống SIMO 35
3.5.3 Hệ thống MISO . 36
3.5.4 Hệ thống MIMO . 37
3.6 Kỹ thuật mã hóa không gian-thời gian STC . 38
3.6.1 Mã hóa Alamouti STBC 39
3.6.2 STBC mở rộng với nhiều anten thu . 44
3.7 Kết luận chương 45
Chương 4. Kỹ thuật STBC-OFDM . 46
4.1 Giới thiệu chương 46
4.2 Mô hình hệ thống STC-OFDM 46
4.3 Hệ thống STBC-OFDM . 51
4.4 Kết luận chương 55
Chương 5. Kết quả mô phỏng 56
5.1 Giới thiệu chương . 56
5.2 Mô phỏng BER tín hiệu OFDM 56
5.2.1 BER của tín hiệu OFDM có chèn CP và không chèn CP . 56
5.2.2 BER của tín hiệu điều chế OFDM và QAM . 57
5.3 Mô phỏng hệ thống STBC . 59
5.3.1 Mô phỏng Alamouti STBC . 59
5.3.2 Mô phỏng STBC với 2 anten thu 61
5.4 Mô phỏng hệ thống STBC-OFDM 62
Kết luận và hướng phát triển đề tài . 64
Tài liệu tham khảo . 66
Phụ lục . 68