Thạc Sĩ Truyền thông đa sóng mang và mô phỏng cân bằng kênh DFE-PIC

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU --------------------------------------------------------------------------------- 1
Chương 1 - TỔNG QUAN ------------------------------------------------------------------- 2
1.1 Ứng dụng và xu hướng cải tiến của điều chế đa sóng mang --------------------- 2
1.2 Các phần chính của luận văn và công việc thực hiện của mỗi phần ----------- 4
Chương 2- TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG -------------------------- 6
2.1 Giới thiệu điều chế đa sóng mang -------------------------------------------------- 6
2.2 Mô hình chung của hệ thống đa sóng mang- phương pháp thiết kế dựa
trên các dãy lọc (filter bank) -------------------------------------------------------------- 6
Chương 3 - ĐIỀU CHẾ OFDM ------------------------------------------------------------ 8
3.1 Điều chế OFDM theo cách thông thường ------------------------------------------ 8
3.2 Ảnh hưởng của nhiễu đa đường và giải pháp tiền tố chu kỳ CP --------------- 12
Chương 4 - ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU ĐA HÀI CÓ LỌC FMT -------------------------- 15
4.1 Điều chế FMT bằng cách sử dụng các dãy lọc-------------------------------- 15
4.2.1 Phát tín hiệu FMT -------------------------------------------------------------- 15
4.2.2 Nhận FMT ------------------------------------------------------------------------ 21
4.3 Điều kiện khôi phục hoàn toàn -------------------------------------------------- 24
4.4 Lọc mẫu (protopyte filter) ------------------------------------------------------ 25
4.5 OFDM như một dãy lọc (filter bank) ---------------------------------------------- 26
Chương 5 -CÁC DẠNG OFDM VÀ FMT ------------------------------------------------ 28
5.1 Điều kiện trực giao------------------------------------------------------------------- 28
5.2 DMT ----------------------------------------------------------------------------------- 28
5.3 OFDM cửa sổ ------------------------------------------------------------------------- 29
4.4 Shaped OFDM và FMT ----------------------------------------------------------- 30
5.5 OFDM OQAM ----------------------------------------------------------------------- 32
ii
5.6 Mô hình OFDM OQAM hiệu quả ------------------------------------------------- 34
Chương 6 - MÔ HÌNH KÊNH TRUYỀN VÀ ƯỚC LƯỢNG KÊNH ------------------ 38
6.1 Những đặc tính của kênh truyền và các loại suy hao ---------------------------- 38
6.2 Mô hình kênh truyền ----------------------------------------------------------------- 43
6.2.1 Mô hình kênh thay đổi theo thời gian. ---------------------------------------- 43
6.2.2 Mô hình kênh rời rạc thời gian ------------------------------------------------- 44
6.2.3 Kênh bất biến thời gian . -------------------------------------------------------- 46
6.3 Ước lượng và cân bằng kênh -------------------------------------------------------- 47
6.3.1 Giới thiệu ------------------------------------------------------------------------- 48
6.3.2 Ước lượng kênh ----------------------------------------------------------------- 48
6.3.3 Sắp xếp các nhóm pilot --------------------------------------------------------- 52
6.3.4 Ước lượng kênh có quyết định hồi tiếp --------------------------------------- 52
6.3.5 Sắp xếp pilot theo hình răng lược --------------------------------------------- 53
6.3.6 Kỹ thuật nội suy------------------------------------------------------------------ 54
6.3.7 Nội suy thông thấp--------------------------------------------------------------- 55
6.3.8 Nội suy trong miền thời gian -------------------------------------------------- 55
Chương 7- MÁY THU OFDM THÔNG THƯỜNG VÀ BỘ CÂN BẰNG DFEPIC
--------------------------------------------------------------------------------------------- 57
7.1 Bộ cân bằng hồi tiếp DFE ----------------------------------------------------------- 57
7.2 Lỗi lan truyền trong DFE ----------------------------------------------------------- 58
7.3 Tách sóng đa người dùng (MAI) --------------------------------------------------- 59
7.4 Bộ tách sóng MLSE tối ưu ---------------------------------------------------------- 60
7.5 Bộ tách sóng cận phi tuyến ---------------------------------------------------------- 60
7.6 Khử nhiễu tuần tự (SIC) ------------------------------------------------------------- 61
7.7 Bộ khử nhiễu song song (PIC) ------------------------------------------------------ 62
Chương 8- MÔ PHỎNG TÍN HIỆU FMT ----------------------------------------------- 64
8.1 Công việc liên quan ------------------------------------------------------------------ 64
iii
8.2 Ứng dụng trong tách sóng đa người dùng. ---------------------------------------- 65
8.3 Các tham số mô phỏng tín hiệu FMT-Cách trực tiếp ------------------------ 66
8.4 Thiết kế lọc mẫu ------------------------------------------------------------------ 66
8.5 Mô phỏng kênh truyền -------------------------------------------------------------- 68
8.6 Tín hiệu điều chế FMT --------------------------------------------------------------- 70
8.7 Ước lượng và cân bằng kênh -------------------------------------------------------- 72
8.8 Các tham số sử dụng mô phỏng OFDM ----------------------------------------- 74
8.9 Kết quả FMT so với OFDM --------------------------------------------------------- 75
7.10 Mô phỏng FMT- Thực hiện theo mô hình hiệu quả --------------------------- 78
Chương 9- MÔ PHỎNG DFE-PIC -------------------------------------------------------- 83
9.1 Thiết kế hệ thống nhận -------------------------------------------------------------- 83
9.2 Tính toán cho hệ thống nhận DFE-PIC. ----------------------------------------- 85
9.3 Độ phức tạp của hệ thống thu DFE-PIC ------------------------------------------- 87
9.4 Các tham số mô phỏng và giá trị mô phỏng -------------------------------------- 88
9.4.1 Tham số mô phỏng OFDM ----------------------------------------------------- 88
9.4.2 Kích cở của FFT ----------------------------------------------------------------- 89
9.4.3 Số ký hiệu trong OFDM -------------------------------------------------------- 89
9.4.4 Hệ số kênh ------------------------------------------------------------------------ 89
9.4.5 Thông tin kênh truyền ----------------------------------------------------------- 89
9.4.6 Mô hình nhiễu -------------------------------------------------------------------- 89
9.4.7 Số vòng lặp ----------------------------------------------------------------------- 90
9.4.8 Hệ số tỉ lệ ICI -------------------------------------------------------------------- 90
9.4.9 Hệ số tỉ lệ của mạch phân ngưỡng mềm -------------------------------------- 90
9.5 Các bước mô phỏng ------------------------------------------------------------------ 94
9.6 Kết quả mô phỏng DFE-OFDM --------------------------------------------------- 94
9.6.1 Số lần lặp của PIC --------------------------------------------------------------- 94
9.6.2 Lỗi lưu truyền do vòng hồi tiếp DFE ----------------------------------------- 96
iv
9.6.3 Hệ số tỉ lệ ICI -------------------------------------------------------------------- 99
Chương 10- KẾT LUẬN ------------------------------------------------------------------- 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ------------------------------------------------------------------ 108
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, kỹ thuật thông tin vô tuyến đã có những
bước tiến triển vượt bậc. Sự phát triển nhanh chóng của video, thoại và thông
tin dữ liệu trên Internet dẫn đến nhu cầu về truyền thông đa phương tiện di
động đang ngày một gia tăng. Công việc nghiên cứu và phát triển đang diễn ra
trên toàn thế giới nhằm đưa ra các thế hệ tiếp theo của các hệ thống truyền
thông vô tuyến băng rộng để đáp ứng nhu cầu nói trên.
Ở Việt Nam, thông tin vô tuyến liên tục phát triển sôi động và đã có
nhiều bước tiến mới. Thông tin vô tuyến ngày càng được ứng dụng rộng rãi và
có tác động đến nhiều mặt của đời sống xã hội. Tuy tình hình ứng dụng công
nghệ băng rộng vô tuyến ở Việt Nam chỉ mới bắt đầu triển khai, nhưng cũng
phần nào cho thấy xu hướng phát triễn mạnh của lĩnh vực này trong tương lai
không xa.
Công nghệ truyền thông vô tuyến băng rộng trên thế giới hiện nay chủ
yếu sử dụng giao diện vô tuyến WCDMA, CDMA 2000, TS-SCDMA. Thế
nhưng gần đây công nghệ đa sóng mang theo kiểu phân tần đang được quan
tâm nhất là trong lĩnh vực truyền hình số mặt đất (ví dụ: Mỹ sẽ số hóa toàn bộ
mạng truyền hình vào 2009 bằng công nghệ đa sóng mang ), nhiều khả năng
cho thấy giao diện đa sóng mang IP-OFDMA (là giao diện của WiMAX di
động theo chuẩn 802.16e của IEEE) cũng được đưa vào tiêu chuẩn IMT nhằm
giải quyết cạnh tranh trong việc sử dụng băng tần.
Với xu hướng trên, luận văn này thực hiện nghiên cứu hệ thống đa sóng
mang theo kiểu phân tần mà cụ thể là hệ thống FBMC, mục đích chính là tìm
hiểu các kỹ thuật đa sóng mang truyền thống đã được sử dụng, cũng như tiến
hành nghiên cứu và mô phỏng cho các kỹ thuật đa sóng mang mới đang được
quan tâm. Cùng với công việc trên, luận văn sử dụng kỹ thuật cân bằng kênh
DFE-PIC cho hệ thống đa sóng mang OFDM và FMT nhằm cân bằng và khử
nhiễu tín hiệu ở đầu thu qua đó nhằm tìm ra những ưu điểm, nhược điểm và
đánh giá tính ứng dụng của công nghệ nà