Đồ Án Xây dựng mô hình kênh vô tuyến phađinh di động cho hệ thống thông tin MIMO

Đề tài: Xây dựng mô hình kênh vô tuyến phađinh di động cho hệ thống thông tin MIMO


MỤC LỤC

Chương 1: Xây dựng mô hình kênh vô tuyến phađinh di động cho hệ thống thông tin MIMO
1.1. Cơ sở truyền sóng vô tuyến 1
1.1.1. Truyền lan sóng phẳng 1
1.1.2. Truyền lan sóng phẳng trong môi trường vô tuyến phađinh di động . 3
1.1.3. Ảnh hưởng phạm vi rộng . 5
1.1.4. Ảnh hưởng phạm vi hẹp 6
1.2. Mô hình kênh đa đường cho phađinh phẳng và phađinh chọn lọc tần số . 7
1.3. Các thông số đặc trưng cho mô hình kênh vô hướng . 13
1.3.1. Trễ trội cực đại . 13
1.3.2. Trễ trội trung bình quân phương 13
1.3.3. Thời gian nhất quán và trải Doppler . 14
1.3.4. Băng thông nhất quán và trải trễ trung bình quân phương . 14
1.4. Mô hình kênh vectơ đa đường . 15
1.4.1. Mô hình tín hiệu trong hệ thống thông tin sử dụng mảng anten 15
1.4.2. Vectơ đáp ứng mảng tròn M phần tử đồng dạng cách đều . 16
1.4.3. Vectơ đáp ứng mảng tuyến tính M phần tử đồng dạng cách đều 18
1.4.4. Kênh AWGN . 19
1.4.5. Kênh pha đinh đa đường 20
1.5. Mô hình kênh vectơ theo địa lý . 21
1.6. Mô hình kênh vectơ theo thống kê . 23
1.7. Mô hình kênh MIMO thống kê . 23



Chương 2: Các hệ thống MIMO
2.1. Mở đầu 28
2.2 Định nghĩa của hệ thống MIMO 28
2.2.1 Các hệ thống MIMO với một bộ điều chế/giải điều chế 29
2.2.2 Các hệ thống MIMO với nhiều bộ điều chế/giải điều chế 30
2.2.3 Các hàm kênh MIMO . 30
2.3. Mô hình kênh SVD MIMO . 31
2.3.1. Xây dựng kênh phađinh phẳng song song tương đương . 34
2.3.2. Kỹ thuật đổ đầy nước và chất tải bit . 36
2.3.3. Dung lượng của kênh SVD MIMO . 37
2.4 Ưu điểm và nhược điểm của MIMO 39
2.5 Các sơ đồ MIMO . 40
2.6 Ảnh hưởng của tầm nhìn thẳng (LOS) trong MIMO . 43
2.7 So sánh SNR và độ lợi hiệu quả trải phổ của các hệ thống MIMO . 44
2.7.1 Độ lợi SNR các sơ đồ MIMO khác nhau 44
2.7.2 Độ lợi hiệu quả trải phổ (SE) cho các sơ đồ MIMO khác nhau 45
2.8 Tổng quát hóa SNR và dung lượng của MIMO 47
2.8.1 Sơ đồ phân tập 47
2.8.2 Sơ đồ SM 48
Chương 3: Các kỹ thuật phân tập thời gian, phân tập không gian thời gian và ghép kênh không gian trong thông tin vô tuyến
3.1. Mở đầu 52
3.2. Phân tập thời gian 53
3.2.1. Mã hóa lặp . 54
3.2.2. Các tiêu chuẩn để thiết kế mã phân tập thời gian 55
3.3. Phân tập không gian 56
3.3.1. Phân tập anten thu 56
3.3.1.1. Mô hình kênh phân tập anten thu 56
3.3.1.2. Sơ đồ kết hợp thu tỷ lệ cực đại (MRRC) 57
3.3.2. Phân tập anten phát . 59
3.3.2.1. Sơ đồ với Alamouti hai anten phát và một máy thu . 59
3.3.2.2. Sơ đồ Alamouti hai anten phát với M anten thu . 63
3.4. Mã khối không gian thời gian, STBC . 66
3.4.1. Thiết kế STBC . 67

3.4.2. Mã Alamouti . 68

3.4.3. Các STBC bậc cao 69
3.5. Hệ thống phân tập lựa chọn anten thích ứng 71
3.6Ghép kênh không gian 73
3.6.1. Máy phát MMSE OSIC MIMO . 74
3.6.2. Máy thu MMSE OSIC MIMO . 76
Chương 4: Mô phỏng
4.1 Giải pháp dung lượng kênh MIMO . 79
4.2 Các lưu đồ thuật toán . 81
4.3 Các kết quả mô phỏng 82
Kết luận





MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mô hình sóng tới phẳng trong hệ tọa độ Đecart 1
Hình 1.2. Truyền sóng vô tuyến . 3
Hình 1.3. Góc tới của sóng tới i minh hoạ hiệu ứng Doppler . 5
Hình 1.4. Suy hao đường truyền và che tối . 6
Hình 1.5. Các ảnh hưởng phạm vi hẹp trong kênh vô tuyến 7
Hình 1.6. Mô hình các elip để trình bày hình học các đường
truyền theo Parsons và Bajwa . 12
Hình 1.7. Mô hình kênh vô tuyến di động được trễ đa nhánh . 13
Hình 1.8. Đáp ứng xung kim kênh phụ thuộc thời gian 13
Hình 1.9. Hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng mảng tròn M
phần tử đồng dạng cách đều nhau 17
Hình 1.10. Hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng mảng
tuyến tính với M phần tử đồng dạng đặt cách đều nhau . 18
Hình 1.11. Phân bố tròn các vật tán xạ được sử dụng trong GBVCM . 22
Hình 1.12. Phân bố elip các vật tán xạ được sử dụng trong GBVCM . 22
Hình 1.13. Hệ thống nt´nr MIMO trong môi trường vô tuyến di động . 24
Hình 2.1. Kênh SISO 29
Hình 2.2. Kênh MIMO . 29
Hình 2.3. Hệ thống MIMO một bộ điều chế/giải điều
chế với n anten phát và m anten thu 30
Hình 2.4. Hệ thống MIMO nhiều bộ điều chế/giải điều
chế với n anten phát và m anten thu 30
Hình 2.5. Sơ đồ kênh MIMO . 32
Hình 2.6. Mô hình SVD MIMO. a) Máy phát SVD MIMO
b) Máy thu SVD MIMO 33
Hình 2.7. Phân chia kênh phađinh phẳng MIMO
thành các kênh phađinh phẳng song song tương đương . 34
Hình 2.8. BER cho các kênh không gian phađinh phẳng
điều chế BPSK trong AWGN 36
Hình 2.9. Sự biểu diễn dưới dạng giản đồ của một sơ
đồ ghép kênh không gian cơ sở với 3 anten phát và 3 anten thu . 40
Hình 2.10-1. SNR đầu ra của các sơ đồ MIMO
khác nhau so với SNR đầu vào SISO . 45
Hình 2.10-2. Độ lợi SNR đầu vào của các sơ đồ MIMO khác nhau
với SNR đầu ra SISO tương ứng so với SNR đầu vào SISO 45
Hình 2.11-1. SE của các sơ đồ MIMO khác nhau so với SNR đầu vào SISO 47
Hình 2.11-2. Độ lợi SE của một số sơ đồ MIMO so với SNR đầu vào của SISO 47
Hình 3.1. Đan xen để dãn cách ký hiệu liền kề.
a) Phụ thuộc độ lợi kênh và thời gian ký hiệu.
b) Tác dụng của đan xen cho phép dãn cách các ký hiệu lền kề vì
thế ảnh của phađinh không làm hỏng toàn bộ từ mã 53
Hình 3.2. MRRC hai nhánh . 58
Hình 3.3. Sơ đồ phân tập hai nhánh phát với một máy thu của Alamouti 61
Hình 3.4. Sơ đồ phân tập phát hai nhánh với hai máy thu Alamouti 64
Hình 3.5. Hệ thống phân tập chọn lọc anten 72
Hình 3.6. Mô hình hệ thống vô tuyến MMSE OSIC MIMO a) máy phát
b) máy thu . 74
Hình 3.7. Nhánh của bộ tách sóng MMSE-OSIC trong
tách sóng SISO đối với bước tách sóng dm 77