intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 1 - Nguyễn Viết Đảm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST
Báo xấu
6
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến" Chương 1: Giới thiệu chung; được biên soạn với mục tiêu giúp các bạn học có thể hiểu vị trí vai trò của truyền thông vô tuyến; biết ưu nhược điểm và các biện pháp cải thiện hiệu năng điển hình; xác định những vấn đề sẽ nghiên cứu và nội dung học phần. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 1 - Nguyễn Viết Đảm

  1. Fundamentals of Wireless Communication KHOA VIỄN THÔNG 1 BÀI GIẢNG CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN Nguyen Viet Dam Faculty of Telecommunications I Posts and Telecommunications Institute of Technologies Address: PTIT- Km10-Nguyen Trai Street, HaDong, HaNoi Office : (0)84-(0)4-8549352, (0)84-(0)34- 515484 Mob: 0912699394 Nguyễn Viết Đảm 1
  2. GIỚI THIỆU MÔNFundamentals – Wireless CommunicationCHƯƠNG TRÌNH HỌC of PHÂN BỔ  Tên học phần: Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến FUNDAMENTALS OF WIRELESS COMMUNICATION  Tổng lượng kiến thức/Số tín chỉ: 45 tiết / 03 tín chỉ  Phân bổ chương trình:  Lý thuyết: 32 tiết  Tiểu luận/Bài tập: 08 tiết  Thực hành: 04 tiết  Tự học: 01 tiết  Đánh giá  Chuyên cần: 10 %  Thí nghiệm/Thực hành: 10 %  Bài tập/Tiểu luận: 10 %  Kiểm tra giữa kỳ: 10 %  Thi kết thúc (Thi tự luận): Nguyễn Viết Đảm % 60 2
  3. Fundamentals of Wireless Communication MỤC TIÊU: Kiến thức: Do đặc điểm cơ bản của truyền dẫn vô tuyến là: (i) tài nguyên vốn có bị hạn chế; (ii) chất lượng bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi phađinh ngẫu nhiên, trong khi đó nhu cầu chiến dụng tài nguyên vô tuyến ngày càng gia tăng cũng như yêu cầu về tính đa dạng, chất lượng về dịch vụ ngày càng cao. Từ lịch sử phát triển cũng như xu thế tất yếu của các hệ thống truyền dẫn vô tuyến là khám phá tài nguyên, khai thác triệt để & hiệu quả tài nguyên, các giải pháp nhằm tăng dung lượng nhưng vẫn đảm bảo chất lượng, cũng như bài toán phân bổ tài nguyên công bằng mềm dẻo,v,v.... sự chắt lọc, tích hợp các kỹ thuật cơ bản cùng với các kỹ thuật tiên tiến, tính khả thi nhờ các công nghệ như FPGA...sẽ được hội tụ trong các hệ thống vô tuyến thế hệ sau. Là môn học cơ sở của chuyên nghành thông tin vô tuyến, nội dung kiến thức của môn học này được sử dụng một cách chọn lọc để thiết kế và xây dựng các hệ thống thông tin vô tuyến ở các mức độ tối ưu khác nhau, và phục vụ cho các môn học tiếp theo như: Các công nghệ và mạng truy nhập; Thông tin di động; Các chuyên đề thông tin vô tuyến. Nguyễn Viết Đảm 3
  4. Fundamentals of Wireless Communication MỤC TIÊU: Kỹ năng: Xây dựng mô hình và chương trình mô phỏng các phần tử và hệ thống truyền dẫn vô tuyến số điển hình nhằm: (i) trực quan hóa nguyên lý hoạt động ở dạng biểu diễn tín hiệu và hệ thống trong miền thời gian, miền tần số,v,v,....; (ii) tính toán, phân tích, đánh giá hiệu năng, tối ưu các tham số đối lập cũng như ưu nhược điểm của các hệ thống thông tin vô tuyến. Quy hoạch, khai thác, quản lý và bảo dưỡng hệ thống thông tin vô tuyến. Thái độ, chuyên cần: Nhận thức rõ vị trí, vai trò nội dung của môn học trong phân tích, thiết kế, quản lý khai thác các hệ thống thông tin vô tuyến. Cập nhật và làm chủ các kỹ thuật công nghệ tiên tiến. Nguyễn Viết Đảm 4
  5. Fundamentals of Wireless Communication TÓM TẮT NỘI DUNG: Trang bị cho sinh viên Điện tử-Viễn thông các kiến thức cơ bản nền tảng, đặc trưng của thông tin vô tuyến:  Các khái niệm cơ bản trong truyền dẫn vô tuyến số: Kênh truyền, sóng mang, tín hiệu băng tần gốc và thông băng, phân tập, ghép kênh không gian v,v...  Lý thuyết về kênh vô tuyến: Kênh vô tuyến, đặc tính kênh vô tuyến, mô hình và dung lượng kênh vô tuyến, phương pháp mô phỏng và phân tích đánh giá hiệu năng.  Các kỹ thuật điều chế/giải điều chế số, mô phỏng và phân tích đánh giá hiệu năng.  Các kỹ thật mã hóa kênh kiểm soát lỗi, mô phỏng và phân tích đánh giá hiệu năng.  Các mô hình kênh, dung lượng kênh và phương pháp mô phỏng.  Các phương pháp quản lý và phân bổ tài nguyên vô tuyến điển hình, mô phỏng và phân tích đánh giá hiệu năng.  Ảnh hưởng của truyền sóng vô tuyến và biện pháp khắc phục.  Phân tích, tính toán đường truyền dẫn vô tuyến số: Lựa chọn và tính toán các thông số, phân tích đường truyền vô tuyến số mặt đất, phân tích đường truyền vệ tinh.  Thiết bị và hệ thống truyền dẫn vô tuyến số: Cấu hình hệ thống, quy hoạch tần số, các phần tử đặc trưng của thiết bị vô tuyến, quản lý khai thác, đo đánh giá và định vị sự cố. Nguyễn Viết Đảm 5
  6. Fundamentals of Wireless Communication NỘI DUNG Chương 1. Giới thiệu chung Chương 2. Các dạng tín hiệu trong hệ thống thông tin vô tuyến Chương 3. Không gian tín hiệu và điều chế Chương 4. Mã hóa kênh kiểm soát lỗi trong hệ thống trong hệ thống thông tin vô tuyến số. Chương 5. Xử lý kênh vật lý và mã hóa kiểm soát lỗi trong các hệ thống thông tin di động. Chương 6. Thiết bị vi ba số Chương 7. Quy hoạch tần số và cấu hình hệ thống truyền dẫn vô tuyến số. Chương 8. Phân tích đường truyền vô tuyến số Chương 9. Các thách thức truyền dẫn tốc độ cao trong các hệ thống thông tin vô tuyến băng rộng Chương 10. Kỹ thuật đa anten Chương 11. Lập biểu và thích ứng đường truyền Nguyễn Viết Đảm 6
  7. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication Đối tượng Môi trường vô Yêu cầu và nhu Mạng truyền thông vô NC: tuyến cầu tuyến hiện tại Tài nguyên bị hạn chế và khan Nhu cầu chiến dụng ngày Đặc hiếm càng gia tăng • Khai thác tài nguyên VT điểm chưa triệt để. cơ • Khai thác tiềm năng của các Bản Yêu cầu chất lượng ngày thành phần và node mạng Chất lượng và an ninh kém càng cao chưa triệt để. • Khai thác CSI chưa triệt để. • Việc phối kết hợp chưa cao. Khám phá, Khai thác hiệu quả & triệt để tài nguyên nhưng vẫn phải đảm bảo chất lượng Giải pháp điển • Mã hóa kênh sửa lỗi tiên tiến, phân tập, điều chế bậc cao, MIMO-OFDM hình • Quy hoạch và tối ưu mạng, cơ chế thích ứng: AMC, AOFDM, SON • Phân bổ tài nguyên tối ưu và lập lịch động Khai thác hiệu quả và triệt để tài • CR: Phát hiện và khai thác phổ Mục tiêu: Ý tưởng nguyên vô tuyến tần rỗi (cảm nhận MT và phân Tối đa hóa Khai thác triệt để năng lực và tiềm bổ tài nguyên) hiệu năng NC năng của các thành phần và node mạng. • CC: Hợp tác, phối kết hợp giữa trên cơ sở Đối phó, khắc phục các nhược điểm. các node và các phần tử để tăng hợp tác và Khai thác triệt để CSI. độ chính xác cảm nhận khả tri 7 Nguyễn Viết Đảm
  8. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication Môi trường VT - Các tham số đặc trưng của MT động (CSI động) - Tài nguyên hạn chế và khả dụng động như: hố phổ Ý tưởng NC (cảm nhận) (cơ hội chiếm dụng và chia sẻ tài nguyên) Tối đa hóa hiệu năng - Tài nguyên bị hạn chế (mã, công suất, băng Yêu cầu cao thông…) (các ràng buộc) - Nhu cầu chiếm dụng tài nguyên động - Tính công bằng mềm dẻo, mức độ ưu tiên  Tính chất động, tính ngẫu nhiên của môi trường Cơ sở và VT và ĐK ràng buộc. công cụ NC  Xử lý tín hiệu tiên tiến  Mô phỏng: Kiểm chứng kết quả Xây dựng mô hình và giải pháp tối ưu hóa hiệu năng trên cơ sở hợp tác và khả tri trong một số điều kiện môi trường vô tuyến và điều kiện ràng buộc điển hình ở dạng: Mục tiêu  Khai thác triệt để năng lực, tiềm năng của các thành phần và node trong mạng;  Khai thác triệt để tài nguyên vô tuyến khan hiếm;  Đối phó, khắc phục các nhược điểm của môi trường truyền thông vô tuyến. Nguyễn Viết Đảm 8
  9. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication MINH HOA TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Nguyễn Viết Đảm 9
  10. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication Cellular Architecture and Key Technologies for 5G Wireless Communication Networks  A Potential 5G Wireless Cellular Architecture  Promising Key 5G Wireless Technologies  Massive MIMO  Spatial Modulation  Cognitive Radio Networks  Mobile Femtocell  Green Communications  Visible Light Communication  Future Challenges in 5G Wireless Communication Networks  Optimizing Performance Metrics  Reducing Signal Processing Complexity for Massive MIMO  Realistic Channel Models for 5G Wireless Systems  Interference Management for CR Networks Mục tiêu: Mô hình và giải pháp tối ưu hóa hiệu năng cho hệ thống truyền thông vô tuyến ở dạng: (i) khai thác triệt để năng lực & tiềm năng của các phần tử trong hệ thống; (ii) khai thác triệt để tài nguyên vô tuyến khan hiếm; (iii) đối phó, khắc phục các nhược điểm của môi trường truyền thông vô tuyến. Nguyễn Viết Đảm 10
  11. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication Cellular Architecture and Key Technologies for 5G Wireless Communication Networks The 5G cellular One of the key architecture should ideas of designing also be a the 5G cellular heterogeneous architecture is to one, with separate outdoor macrocells, and indoor microcells, small scenarios so that cells, and relays. penetration loss To accommodate through building highmobility users walls can be such as users in somehow avoided. vehicles and high- This will be speed trains, we assisted by have proposed the distributed mobile femtocell antenna system concept, which (DAS) and combines the massive MIMO concepts of mobile technology relay and femtocell. The 5G CR network is an innovative software defined radio technique which has been considered as one of the promising technologies to improve the utilization of the congested RF spectrum. Adopting CR is motivated by the fact that a large portion of the radio spectrum is underutilized most of the time. Nguyễn Viết Đảm 11
  12. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication Khái quát về vô tuyến khả tri Theo Ed Thomas “ Nếu xét toàn bộ giải tần số vô tuyến từ 0 đến 100 GHz và quan trắc ở một thời điểm tại một địa điểm cụ thể, thì chỉ có 5% đến 10% lượng phổ tần được chiếm dụng” => lãng phí hơn 90% tài nguyên phổ tần vô tuyến. Công nghệ CR được xem là giải pháp tối ưu cho vấn đề này. “Vô tuyến khả tri là vô tuyến có thể thay đổi các thông số truyền trên cơ sở tương tác với môi trường làm việc” Môi trường Vô tuyến Các tác nhân Vô tuyến RF Các tác nhân Tín hiệu truyền đi Vô tuyến RF Thông tin về CR thích nghi SDR thích nghi hố phổ với môi trường với môi trường QUYẾT ĐỊNH CẢM NHẬN phổ mạng PHỔ PHỔ Thông tin về Dung lượng hố phổ kênh PHÂN TÍCH Vô tuyến thông minh thích nghi với phổ PHỔ môi trường phổ; trong khi SDR lại thích nghi với môi trường mạng. Chu trình CR Nguyễn Viết Đảm 12
  13. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication Khái quát về vô tuyến khả tri Vô tuyến thông thường RF Điều chế Mã hóa Tạo khung Xử lý Phần cứng Phần mềm Vô tuyến định nghĩa RF Điều chế Mã hóa Tạo khung Xử lý bằng phần mềm SDR Phần cứng Phần mềm RF Điều chế Mã hóa Tạo khung Xử lý Vô tuyến Khả tri CR Xử lí thông minh (cảm nhận, nhận thức, tối ưu) Phần cứng Phần mềm Vô tuyến thông thường, Vô tuyến được định nghĩa bằng phần mềm và Vô tuyến khả tri Nguyễn Viết Đảm 13
  14. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication Khái quát về vô tuyến khả tri 7 tầng của mô hình OSI Độ phức tạp của ISP và Công nghệ qua các tầng của mô hình OSI. Đối với một CR tối ưu, tính thông minh và khả năng cấu hình lại được ở tất cả các lớp là yêu cầu lý tưởng. “CR sử dụng xử lý tín hiệu thông minh (ISP) ở lớp Vật lí của một hệ thống không dây và đạt được bằng cách kết hợp ISP với SDR”. Nguyễn Viết Đảm 14
  15. TIẾN HÓA TRUYỀNMỗi khối SDR được điều khiển để THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication hoạt động trong một dải tần nhất Khái quát về vô tuyếnqua phầntri mà không định thông khả mềm Cổng vào vô tuyến khả tri, anten chia Điều khiển phải thay đổi cấu trúc phần cứng thực hiện điều khiển băng hiệu thu/phát Nhiều anten sẻ với tín tần (mềm hóa cấu hình) vô tuyến khả trinhằm tách hiệu quả tín hoạt động SDR-1 (∆f ) Cho phép lựa chọn tần số Lựa chọn tần số động 1 bằng tần số RF của nóđi vào/ra hiệu sao cho tránh được nhiễu Tự cấu hình SDR-1 (∆f2mạng chính tới ) (DFS) Anten Bộ ghép Truyền thông/ Đầu ra băng rộng song công Phối hợp Băng tần = å∆fi IPD: phát hiện người dùng lựa chọn Cho phép đảm bảo rằng vô trên cơ sở cảm nhận tài chính tuyến khả tri chỉ phát SDR-1 (∆fN) thích ứng mức chiếm tín hiệu Cho phép (phân cấp hóa nguyên ở những tần số hiện không bịphát tài nguyên). công suấtdụng theo sóng mang tham chuẩn Tạo sự thay chiếm dụng. tần số làm việc của thiết đổi chính xác để điều chế cao tần Phát hiện tuyến khả tri. dụng băng tần bị vô lịch sử chiếm và chuyển đổi tài nguyên vô tuyến (IPD) Cổng Bộ tổng hợp Đầu vào Điều khiển công định suất phát (TPC) thích ứng thời Mô hình vô tuyến khả tri dựa trên SDR (FPGA => thông minh hóa thiết bị người dùng) Nguyễn Viết Đảm 15
  16. TIẾN HÓA TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN Fundamentals of Wireless Communication Khái quát về vô tuyến khả tri Tính chất điển hình của vô tuyến khả tri: Khả năng khả tri Khả năng tự cấu hình Công suất Phổ đã được chiếm dụng Khả năng khả tri: khả nhận tàiTần số nguyên (phổ tần) không được chiếm dụng tại một thời điểm hoặc vị trí nhất định => tối ưu hóa phân bổ tài nguyên (công suất, mã, lập lịch,....), tối ưu hóa tham số đối lập (AMC).....tối ưu hóa hiệu năng Tính tự cấu hình là khả năng điều chỉnh các thông số theo môi trường truyền thông động và tài nguyên động, khả năng thích ứng. Truy nhập phổ tần động Thời gian “Hố phổ” Nguyễn Viết Đảm 16
  17. TÀI LIỆU THAM KHẢO: Fundamentals of Wireless Communication Học liệu bắt buộc (HLBB): Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến, TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, 2013 Học liệu tham khảo (HLTK): 1. Mô phỏng hệ thống viễn thông và ứng dụng Matlab, Nguyễn Viết Đảm, Nhà xuất bản Bưu Điện, 2007 2. Lý thuyết trải phổ và đa truy nhập vô tuyến, TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. 3. Wireless Communications, Andrea Goldsmith, Stanford University 4. Fundamentals of Wireless Communication, Dr. David Tse and Dr. Pramod Viswanath, Cambridge University Press, 2005 6. Digital Communications, Dr. Bernard Sklar, Prentice-Hall, 2004 7. Digital Communications, Dr. John G. Proakis, McGraw-Hill, 2001 Học liệu bổ trợ (HLBT): Các đề tài nghiên cứu khoa học và chương trình mô phỏng: 1. Nghiên cứu mô hình lớp vật lý 802.16e trong WiMAX di động và mô phỏng kênh đường xuống. Mã số: 09-HV-2007-RD-VT. 2. Phân bổ tài nguyên thích ứng và lập lịch động cho hệ thống vô tuyến thế hệ sau. Mã số: 01-HV-2008- RD-VT. 3. Xây dựng các mô hình truyền dẫn thích ứng đa lớp cho các hệ thống thông tin di động thế hệ sau. Mã số: 101-06-KHKT-RD. 4. Xây dựng phần mềm mô phỏng kênh phađinh cho thông tin di động. Mã số: 06-HV-2003-RD-VT. 5. Nghiên cứu điều chế thích ứng cho máy thu thông minh trong thông tin di động. Mã số: 02-HV-2004- RD-VT. 6. Nghiên cứu mô phỏng hệ thống truyền dẫn vô tuyến sử dụng máy thu phát thông minh trên cơ sở OFDM thích ứng. Mã số: 12-HV-2005-RD-VT. Nguyễn Viết Đảm 17
  18. Fundamentals of Wireless Communication KÊNH VÔ TUYẾN VÀ THAM SỐ ĐẶC TRƯNG Nguyễn Viết Đảm 18
  19. KÊNH VÔFundamentals of Wireless Communication TUYẾN VÀ THAM SỐ ĐẶC TRƯNG Mục đích Làm sáng tỏ: Các khái niệm về kênh vô tuyến di động, các tham số đặc trưng, nhận thức tài nguyên vô tuyến; các mô hình kênh truyền sóng, các hàm kênh truyền sóng, mô hình hệ thống trên cơ sở mô phỏng kênh vô tuyến. Nội dung:  Tóm tắt lý thuyết: Mô hình hóa kênh pha đinh phân bố Rayleigh, Rice... Các tham số đặc trưng.  Mô phỏng trên chương trình mô phỏng NVD_Rayleigh_Fading_Sim: Tiến hành mô phỏng theo từng bước, xác định và thay đổi các tham số đầu vào cho chương trình, phân tích ảnh hưởng của các tham số đầu vào lên kết quả mô phỏng. Nguyễn Viết Đảm 19
  20. Fundamentals of Wireless Communication Tóm tắt lý thuyết  Mô hình truyền tín hiệu qua kênh vô tuyến y(t) s(t) h( , t) x(t) y(t) si (t) h c (t) x(t) Mô hình thu tín hiệu trong môi trường Mô hình thu tín hiệu trong kênh vô kênh vô tuyến thay đổi theo thời gian tuyến không thay đổi theo thời gian A x(t), khi ph¸t tÝn hiÖu 0 y(t) S i (t) x(t) -A x(t), khi ph¸t tÝn hiÖu 1 u, quyÕt ®Þnh " 0 " Mô hình thu tín hiệu trong QuyÕt ®Þnh: y(t) u, quyÕt ®Þnh " 1" kênh AWGN u, kh«ng biÕt Nguyễn Viết Đảm 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
6=>0