Thạc Sĩ Phân tập đa người dùng trong hệ OFDM

LỜI MỞ ĐẨU
Ngày nay, nhu cầu truyền thông không dây càng ngày càng tăng. Các hệ thống thông tin tương lai đòi hỏi phải có dung lượng cao hơn, tin cậy hơn, sử dụng băng thông hiệu quả hơn, khả năng chống nhiễu tốt hơn. Hệ thống thông tin truyền thống và các phương pháp ghép kênh cũ không còn khả năng đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống thông tin tương lai.
Trong hệ thống thông tin di động, kỹ thuật phân tập được sử dụng để hạn chế ảnh hưởng của fading đa đường, tăng độ tin cậy truyền tin mà không phải tăng công suất phát hay băng thông. Thực tế các kỹ thuật phân tập cho phép lợi dụng những nhược điểm do kênh truyền gây nên trong hệ thống thông tin vô tuyến đã được nghiên cứu nhiều. Trong những năm gần đây, kỹ thuật phân tập đa người dùng cũng đã và đang được nghiên cứu trong những hệ thông tin cho thế hệ 4G nhằm nâng cao chất lượng hệ thống này. Hiện nay đa sóng mang đã được ứng dụng trong hệ thông tin LTE, WIMAX .Vậy phân tập đa người dùng được áp dụng như thế nào trong hệ đa sóng mang. Xuất phát từ ý tưởng trên tôi đã lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp của mình là ”Phân tập đa người dùng trong hệ OFDM”, một trường hợp riêng của đa sóng mang.
Mục đích của luận văn này là để tiến hành tìm hiểu kỹ thuật phân tập đa người dùng trong việc chia sẻ tài nguyên vô tuyến giữa các người dùng với các yêu cầu dịch vụ khác nhau. Thông qua các thuật toán lập lịch và mô phỏng MATLAB, các tính năng của các thuật toán được phân tích và so sánh, đánh giá khi triển khai ý tưởng phân tập đa người dùng kết hợp với hệ đa sóng mang OFDM. Từ đó đưa ra các nhận xét và chọn ra phương pháp lập lịch tối ưu ứng với từng điều kiện cụ thể.
Nội dung luận văn gồm 4 chương:
Chương 1: Khái niệm phân tập và kỹ thuật phân tập đa người dùng
Chương 2: Kỹ thuật OFDM
Chương 3:Một số thuật toán lập lịch dùng trong hệ OFDM, đa người dùng
Chương 4: Mô phỏng
Trong quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo, các anh chị và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN . 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 8
DANH MỤC CÁC BẢNG . 9
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 10
LỜI MỞ ĐẨU 12
Chương 1. KHÁI NIỆM PHÂN TẬP VÀ KỸ THUẬT PHÂN TẬP ĐA NGƯỜI
DÙNG 13
1.1. Hiện tượng fading đa đường . 13
1.1.1. Kênh truyền fading phẳng . 13
1.1.2. Kênh fading chọn lọc tần số . 14
1.1.3. Kênh fading nhanh 15
1.1.4. Kênh fading chậm 15
1.1.5. Kênh truyền Rayleigh 15
1.1.6. Kênh truyền Rice . 16
1.2. Khái niệm phân tập 17
1.2.1. Phân tập thời gian 17
1.2.2. Phân tập tần số . 18
1.2.3. Phân tập không gian 19
1.2.4. Phân tập đa người dùng . 20
1.3. Kỹ thuật phân tập đa người dùng 21
1.3.1. Mô hình kênh fading đa người dùng . 21
1.3.2. Độ lợi phân tập đa người dùng 23
1.3.3. Đặc điểm của phân tập đa người dùng 25
1.3.4. Kỹ thuật tạo chùm theo cơ hội 26
1.3.5. Phân tập đa người dùng trong môi trường đa ô 31
1.3.6. Kết luận . 31
1.4 Kết luận chương 32
Chương 2. KỸ THUẬT OFDM 33
6
2.1. Giới thiệu chung . 33
2.2. Tính hiệu trực giao về toán học . 34
2.3. Sơ đồ hệ thống OFDM 35
2.4. Các kỹ thuật cơ bản trong OFDM 35
2.4.1. Các kỹ thuật điều chế trong OFDM . 35
2.4.2. Tạo sóng mang con sử dụng IFFT 37
2.4.3. Khoảng bảo vệ và tiến tố lặp 38
2.4.4. Đồng bộ và ước đoán kênh 39
2.4.5. Ghép xen 39
2.4.6. Mã hóa kênh 40
2.4.7. Chọn các thông số OFDM . 41
2.5. Đặc tính của OFDM 41
2.6. Ứng dụng thực tế . 42
2.7. Kết luận chương . 42
Chương 3. MỘT SỐ THUẬT TOÁN LẬP LỊCH DÙNG TRONG HỆ OFDM, ĐA
NGƯỜI DÙNG 43
3.1. Giới thiệu 43
3.2. Thuật toán Round Robin . 44
3.3. Thuật toán Max Rate 44
3.4. Thuật toán lập lịch công bằng tỷ lệ 45
3.4.1. Thuật toán PFS cho trường hợp đa sóng mang, đa người dùng 45
3.4.2. Thông số tc . 49
3.5. Thuật toán Rate-Craving Greedy 50
3.5.1. Thuật toán cấp tài nguyên (BABS) . 51
3.5.2. RCG . 51
3.6. Kết luận chương 52
Chương 4. MÔ PHỎNG 53
4.1. Mục đích mô phỏng 53
4.2. Kịch bản mô phỏng 53
7
4.3. Độ công bằng 53
4.3.1. Thông số mô phỏng . 53
4.3.2. Kết quả mô phỏng 54
4.3. Độ trễ 55
4.3.1. Thông số mô phỏng . 56
4.3.2. Kết quả mô phỏng . 56
4.4. Thông lượng . 59
4.4.1. Thông số mô phỏng . 59
4.4.2. Kết quả mô phỏng 59
4.5. Kết luận chương . 60
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62