1 / 43

TỔNG QUAN HỆ THỐNG MIMO VÀ KỸ THUẬT OFDM

O. ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG. Đồ án môn học :. TỔNG QUAN HỆ THỐNG MIMO VÀ KỸ THUẬT OFDM. GVHD: Ths . Trương Tấn Quang . Nhóm TH: 1. Võ Tấn Tài 0920218 2. Nguyễn Tấn Phát 0920081

conner
Download Presentation

TỔNG QUAN HỆ THỐNG MIMO VÀ KỸ THUẬT OFDM

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. O ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Đồánmônhọc: TỔNG QUAN HỆ THỐNG MIMO VÀ KỸ THUẬT OFDM GVHD: Ths. TrươngTấnQuang. Nhóm TH: 1. VõTấnTài 0920218 2. NguyễnTấnPhát 0920081 3. Trần Minh Đức 0920026 4. LêHồngPhúc 0920088 Tháng 11/2012

  2. 1 2 3 4 NỘI DUNG TRÌNH BÀY CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY KỸ THUẬT OFDM HỆ THỐNG MIMO KẾT HỢP KỸ THUẬT OFDM VÀ HT MIMO

  3. 1

  4. 1 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY

  5. 2 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY • Hệthống SISO • Chỉ sử dụng 1 anten phát và 1 anten thu. • Thường được sử dụng trong phát thanh và truyền hình, các HT truyền dẫn vô tuyến cá nhân như wifi, bluetooth. • Dung lượng HT phụ thuộc vào tỷ số SNR theo công thức Shannon C= B.log2(1+SNR) bit/s/Hz SISO

  6. 3 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY • Hệthống SIMO • Sử dụng 1 anten phát và nhiều anten thu -> cải thiện chất lượng HT. • Máy thu có thể lựa chọn hoặc kết hợp tín hiệu nhằm tối đa tỷ số SNR bằng cách sử dụng giải thuật beamforming hoặc MMRC(Maximal Ratio Receive Combining). • Khi máy thu biết thông tin về kênh truyền, thì dung lượng của HT sẽ tăng theo hàm logarit của số anten thu. C =B.log2(1+NR.SNR) bit/s/Hz SIMO

  7. 4 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY • Hệthống MISO • Sử dụng nhiều anten phát và 1 anten thu. • Phân tập phát sử dụng mã Alamouti -> cải thiện chất lượng tín hiệu. • Sử dụng beamforming -> tăng hiệu suất phát và vùng phủ. • Khi máy phát biết thông tin về kênh truyền, thì dung lượng của HT sẽ tăng theo hàm logarit của số anten phát. C =B.log2(1+NT.SNR) bit/s/Hz MISO

  8. 5 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY • Hệthống MIMO • Sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu. • Phân tập phát /thu nhờ nhiều anten tại đầu phát/thu -> tăng chất lượng HT • Sử dụng beamforming tại phía phát và phía thu -> tăng hiệu suất sử dụng công suất và triệt can nhiễu. • Dung lượng của HT có thể được cải thiện nhờ vào độ lợi ghép kênh bằng cách sử dụng mã không gian_thời gian (V_BLAST) • Khi kênh truyền được biết tại cả phía phát và phía thu, HT có thể cung cấp độ phân tập cực đại và độ lợi ghép kênh cực đại. • Dung lượng của HT trong trường hợp đạt được phân tập cực đại là: C =B.log2(1+NT.NR.SNR) bit/s/Hz • Dung lượng của HT trong trường hợp đạt độ lợi ghép kênh cực đại là: C = min (NT,NR).B.log2(1+SNR) bit/s/Hz MIMO

  9. 6 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY MIMO

  10. 1 2 3 4 NỘI DUNG TRÌNH BÀY CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY KỸ THUẬT OFDM HỆ THỐNG MIMO KẾT HỢP KỸ THUẬT OFDM VÀ HT MIMO

  11. 8 KỸ THUẬT PHÂN TẬP • Kháiniệm • Phântập: Làkỹthuậtgiúpchophíathu (MS,BTS) cảithiệnchấtlượngtínhiệuthubịsuygiảm do fading nhờviệckếthợptínhiệuthuđađườngđếntừcùngmộtnguồnphát. • Phântậpđượcthựchiệntạicả MS hoặc BTS tùycôngnghệ. MIMO

  12. 9 KỸ THUẬT PHÂN TẬP • Phânloại • Theo cáchthứctriểnkhai: • Phântậpphát • Phântậpthu • Theo kỹthuậtphântập: • Phântậpkhônggian (Space Diversity) • Phântậptầnsố (Frequency Diversity) • Phântậpthờigian (Time Diversity) • Phântậpphâncực (Polarization Diversity) MIMO

  13. 10 KỸ THUẬT PHÂN TẬP • Phântậpkhônggian • Tínhiệuđượctruyềntrênnhiềuđườngkhácnhau • Trongmạnghữutuyến: tínhiệuđượctruyềntrênnhiều line khácnhau. • Trongmạngvôtuyến: Thườngsửdụngphântậpanten (phântậpphát/thu) làphântậptrênnhiềuantenphát/thu (VD: MIMO). • Phântậpgần: Khicácantenđặtgầnnhaukhoảngvàibướcsóng • Phântậpxa: Khicácantenđặtcáchxanhau MIMO

  14. 11 KỸ THUẬT PHÂN TẬP Phântậptầnsố Tínhiệuđượctruyềntrênnhiềutầnsốkhácnhauhoặctrênmộtdảiphổtầnrộng-> bịtácđộngbởi fading lựachọntầnsố. MIMO

  15. 12 KỸ THUẬT PHÂN TẬP • Phântậpthờigian • Nếutruyềncùng 1 tínhiệungoàikhoảng coherent time thì ta cóthểtạora 2 tínhiệuđộclập -> Độlợităng • Nhượcđiểm: Tạiphíathuphảimấtmộtkhoảngthờigianđểxửlýtínhiệu-> Khôngthíchhợpvớicácứngdụngthờigianthực. MIMO

  16. 13 KỸ THUẬT PHÂN TẬP Phântậpcực Pháttínhiệutrêncácnhánhcótínhphâncựckhácnhau (tínhiệuđược chia đềuchocácnhánh) -> chấtlượngthugiảm MIMO

  17. 14 ĐỘ LỢI TRONG HỆ THỐNG MIMO ĐộlợiBeamforming • Khoảngcáchgiữacácantentronghệthống MIMO thườngnhỏhơnbướcsóng. • Beamformingthườngđượcthựchiệntrongmôitrườngíttánxạ. MIMO

  18. 15 ĐỘ LỢI TRONG HỆ THỐNG MIMO Độlợighépkênhkhônggian • Tậndụngcáckênhtruyền song songcóđượctừđaantentạiphíaphátvàphíathutronghệthốngMIMO. • Cáctínhiệusẽđượcphátđộclậpvàđồngthờiracácantennhằmtăng dung lượngkênhtruyềnmàkhôngcầntăngcôngsuấtphát hay tăngbăngthônghệthống. MIMO

  19. 16 ĐỘ LỢI TRONG HỆ THỐNG MIMO Độlợiphântập • Cungcấpchocácbộthucácbảnsaotínhiệugiốngnhauqua cáckênhtruyền Fading khácnhau. • Bộthucóthểlựachọn hay kếthợp hay kếthợpcácbảnsaotínhiệunàyđểgiảmthiểutốcđộsai bit BER, chống Fading qua đótăngđộ tin cậycủahệthống. MIMO

  20. 17 MÃ HÓA KHÔNG GIAN VÀ THỜI GIAN • Làphươngphápmãhóachophântậpphát, đạtđượcđộlợiphântậpvàcảđộlợimãhóa. • Đượccholàm 2 loại: Mãhóakhốikhônggianthờigian(STBC) vàmãhóalướikhônggian – thờigian(STTC). MIMO

  21. 18 MÃ HÓA KHÔNG GIAN VÀ THỜI GIAN STBC: Dễthiếtkế, giảimãđơngiản, nhưngchỉchođộlợiphântậpkhôngchođộlợimãhóa. STTC: Phứctạp, chocảđộlợivềmãhóavàđộlợiphântập MIMO

  22. 19 ƯU - NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG MIMO • Ưuđiểm: • Cóhiệusuấtsửdụngphổtầncaođápứngđượcnhucầuvề dung lượng • Khắcphụcđượcnhượcđiểmcủatruyềnđađườngđểtăng dung lượngvàchấtlượngtruyềndẫn. • Trongcáchệthống MIMO, phađinhngẫunhiênvàtrảitrễcóthểđượcsửdụngđểtăngthônglượng. • Cáchệthống MIMO chophéptăng dung lượngmàkhôngcầntăngbăngthôngvàcôngsuất. MIMO

  23. 20 ƯU - NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG MIMO • Nhượcđiểm: • HT MIMO chứanhiềuantendẫnđến: tăngđộphứctạp, thểtích, giáthànhphầncứng so với SISO. • Vìđiềukiệnkênhphụthuộcvàomôitrườngvôtuyếnnênkhôngphảibaogiờhệthống MIMO cũngcólợi. • Khitồntạiđườngtruyềnthẳng(LOS), cườngđộtrường LOS caohơntạimáythusẽdẫnđếnhiệunăngcũngnhưdung lượngcủahệthống SISO tốthơn, trongkhiđó dung lượngcủahệthốngMIMO lạigiảm. Lý do vìcácđónggópmạnhcủa LOS dẫnđếntươngquangiữacácantenmạnhhơnvàđiềunàylàmgiảmưuđiểmsửdụnghệthống MIMO. MIMO

  24. 1 2 3 4 NỘI DUNG TRÌNH BÀY CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY KỸ THUẬT OFDM HỆ THỐNG MIMO KẾT HỢP KỸ THUẬT OFDM VÀ HT MIMO

  25. 22 MÔ HÌNH TỔNG QUÁT ĐIỀU CHẾ IFFT KHOẢNG BẢO VỆ NỐI TIẾP/ SONG SONG A/D SONG SONG/ NỐI TIẾP THỜI GIAN TẦN SỐ KÊNH TRUYỀN FFT GIẢI ĐIỀU CHẾ SONG SONG/ NỐI TIẾP TÁCH KHOẢNG BẢO VỆ A/D CÂN BẰNG NỐI TIẾP/ SONG SONG OFDM

  26. 23 MÃ HÓA KÊNH • Làkỹthuậtthêmcácbiếtdưthừagiúpchođầuthucókhảnăngpháthiệnlỗihoặcsửalỗi. • Dựatrên 2 cơchế: • BEC(Backward Error Correction ): Pháthiệnsaiyêucầutruyềnlại, khôngcókhảnăngsửalỗi. • FEC(Forward Error Correction): Pháthiệnlỗivàcókhảnăngsửalỗi. OFDM

  27. KỸ THUẬT PHÂN TÁN DỮ LIỆU Gồm Block InterleavervàConvolutionalInterleaver. OFDM

  28. KỸ THUẬT PHÂN TÁN DỮ LIỆU • Block Interleaver: Khoảng delay nhỏnhấtgiữainterleavervàdeinterleaver (khôngtínhđộtrễkhitruyền qua kênhtruyền) là (2MN – 2M + 2) thờigiantruyền 1 symbol, với M làsốdòng, N làsốcộttrong ma trận do bộinterleavertạora. Vídụ: Khoảng delay là: 2MN – 2M + 2 = 2x4x6 -2x4 +2 = 42 (Ts) OFDM

  29. KỸ THUẬT PHÂN TÁN DỮ LIỆU • ConvolutionalInterleaver: 1 2 3 4 Xéttrườnghợp: 1 thanhghilưuđược 1 symbol. OFDM

  30. 25 NỐI TIẾP SONG SONG Do chuỗithông tin saukhiđược interleaving sẽcóbăngthôngrấtlớn => chuyển serial sang parallel đểcóđượcbăngthông con < coherence bandwidth => khôngbị fading chọnlọctầnsố. OFDM

  31. ĐIỀU CHẾ SÓNG MANG CON (MAPPING) Mỗi symbol đượcbiểudiễnbởi 2 trục: I (thực) và Q (ảo). OFDM

  32. ĐIỀU CHẾ SÓNG MANG CON (MAPPING) OFDM

  33. 27 IFFT VÀ FFT IFFT: Chuyểntừmiềntầnsốsang miềnthờigian. FFT: Chuyểnđổitừmiềnthờigiansang miềntầnsố. Chuỗitínhiệuvào X(k) , 0 ≤ k ≤ N-1 Khoảngcáchtầnsốgiữacácsóngmanglà: ∆f Chu kỳcủamộtkýtự OFDM là: Ts Tầnsốtrênsóngmangthứ k làfk= f0 + k∆f Tínhiệuphátđicóthểbiểudiễndướidạng: OFDM

  34. 28 KHOẢNG BẢO VỆ • Đượcchèngiữacác symbols OFDM liêntiếp. • Giúpchốnglại can nhiễu ISI. • Khoảngbảovệphảilớnhơnđộdàitrảitrễlớnnhất. • Giảmhiệuquảbăngthông • Mộtphầntínhiệuđược copy vàchènvàophầnđầu. • Vẫngiữđượctínhtrựcgiao. • Mộtmẫu OFDM cóchiềudàilàTs. Chuỗibảovệcóchiềudàilà TG. • SaukhichènchuỗibảovệthìchukỳcủatínhiệubâygiờlàTs + TG . OFDM

  35. 29 BIẾN ĐỔI D/A, A/D OFDM

  36. 30 BỘ CÂN BẰNG OFDM

  37. 31 BỘ CÂN BẰNG Tuy nhiên, đáp ứng kênh truyền thay đổi theo thời gian  Bộ cân bằng là bộ lọc có đáp ứng là nghịch đảo của kênh truyền và cần có khả năng thay đổi theo kênh truyền Bộ cân bằng thích nghi. OFDM

  38. 32 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT OFDM • Ưuđiểm • OFDM tănghiệusuấtsửdụngbằngcáchchophépchồnglấpnhữngsóngmang con. • Bằngcách chia kênhthông tin rathànhnhiềukênh con fading phẳngbănghẹp, cáchệthống OFDM chịuđựng fading lựachọntầnsốtốthơnnhữnghệthốngsóngmangđơn. • OFDM loạitrừnhiễu symbol (ISI) vàxuyênnhiễugiữacácsóngmang (ICI) bằngcáchchènthêmvàomộtkhoảngthờigianbảovệtrướcmỗi symbol. • Sửdụngviệcchènkênhvàmãkênhthíchhợp, hệthống OFDM cóthểkhôiphụclạiđượccác symbol bịmất do hiệntượnglựachọntầnsốcủacáckênh. OFDM

  39. 33 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT OFDM • Ưuđiểm: • Kỹthuậtcânbằngkênhtrởnênđơngiảnhơnkỹthuậtcânbằngkênhthíchứngđượcsửdụngtrongnhữnghệthốngđơnsóngmang. • Sửdụngkỹthuật DFT đểbổ sung vàocácchứcnăngđiềuchếvàgiảiđiềuchếlàmgiảmchứcnăngphứctạpcủaOFDM. • Cácphươngphápđiềuchế vi sai (differental modulation) giúptránhyêucầuvàobổ sung bộgiámsátkênh. • OFDM ítbịảnhhưởngvớikhoảngthờigianlấymẫu (sample timing offsets) hơn so vớihệthốngđơnsóngmang. • OFDM chịuđựngtốtnhiễuxungvớivànhiễuxuyênkênhkếthợp. OFDM

  40. 34 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT OFDM Nhượcđiểm: - Symbol OFDM bịnhiễubiênđộvớimộtkhoảngđộnglớn. Vìtấtcảcáchệthốngthông tin thựctếđềubịgiớihạncôngsuất, tỷsố PARR caolàmộtbấtlợinghiêmtrọngcủa OFDM nếudùngbộkhuếchđạicôngsuấthoạtđộng ở miềnbãohòađềukhuếchđạitínhiệu OFDM. Nếutínhiệu OFDM tỷsố PARR lớnhơnthìsẽgâynênnhiễuxuyênđiềuchế. Điềunàycũngsẽtăngđộphứctạpcủacácbộbiếnđổitừ analog sang digital vàtừ digital sang analog. Việcrútngắn (clipping) tínhiệucũngsẽlàmxuấthiệncảméonhiễu (distortion) trongbăng, lẫnbứcxạngoàibăng. OFDM

  41. 35 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT OFDM Nhượcđiểm: OFDM nhạyvớitầnsố offset vàsựtrượtcủasóngmanghơncáchệthốngđơnsóngmang. Vấnđềđồngbộtầnsốtronghệthống OFDM phứctạphơnhệthốngđơnsóngmang. Tầnsố offset củasóngmanggâynhiễuchocácsóngmang con trựcgiaovàgâynênnhiễuliênkênhlàmgiảmhoạtđộngcủacácbộgiảiđiềuchếmộtcáchtrầmtrọng. Vìvậy, đồngbộtầnsốlàmộttrongnhữngnhiệmvụthiếtyếucầnphảiđạttrongbộthu OFDM. OFDM

  42. 36 MÔ HÌNH MIMO-OFDM MIMO-OFDM SDM Systems MIMO-OFDM STBC Systems MIMO-OFDM

  43. 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáotrìnhdạymôn “Thông Tin Di Động” củaThs. TrươngTấnQuang. [2] Giáotrìnhdạymôn “TruyềnThôngKhôngDây” củaThs. ĐặngLêKhoa. [3] “XửLíTínHiệuSố” của PGS. TS NguyễnHữuPhương. [4] “Fundamentals of Wireless Communication” của David TsePramodViswanath. [5] LuậnvănthạcsĩkỹthuậtcủaPhạm Minh Triết. [6] www.dientuvienthong.net. [7] Mộtsốnguồnkháctừ internet.

More Related