Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn
SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 1
Lớp: 03DT1
LUẬN VĂN
Kĩ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ
thống OFDM của WIMAX.
Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn
SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 2
Lớp: 03DT1
LỜI MỞ ĐẦU
1) Đặt vấn đề
Công nghệ OFDM hiện nay đã tìm được sự ứng dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn
viễn thông như hệ thống truyền hình số DVB-T, phát thanh số DAB, hay mạng truy
nhập Internet băng thông rộng ADSL, …Hiện nay công nghệ này đang được ứng dụng
trong hệ thống truy nhập Internet không dây băng rộng WIMAX theo các tiêu chuẩn
IEEE 802.16 và trong hệ thống di động toàn cầu thế hệ thứ 4 cũng như nhiều hệ thống
viễn thông khác.
WIMAX là một công nghệ không dây băng thông rộng mang lại tốc độ kết nối nhiều
Megabit và thông lượng cao cho phép truy cập một khối lượng lớn các dữ liệu như
phim và các nội dung đa phương tiện, đồng thời có phạm vi phủ sóng rộng giúp mang
lại khả năng truy cập tới các dữ liệu trong khoảng cách xa.
Hiện nay nhiều hãng sản xuất các thiết bị điện tử như Laptop, điện thoại và các thiết bị
văn phòng khác đã tích hợp các phần cứng cũng như các phần mềm ứng dụng của công
nghệ WIMAX vào các sản phẩm của mình để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao và
phong phú của khách hàng.
Các thiết bị WIMAX này đã được kiểm tra về khả năng tương thích với nhau sẽ giúp
khách hàng dễ dàng hơn khi chuyển vùng từ hệ thống mạng này sang hệ thống mạng
khác với các thiết bị Internet của mình, mang lại cho người sử dụng một trải nghiệm di
động luôn được kết nối .
Để tiếp cận và tìm hiểu về công nghệ WIMAX chúng ta hãy đi vào tìm hiểu cơ sở và
các ứng dụng của kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM-
Othogonal Frequency Division Multiplex ) trong hệ thống WIMAX mà điển hình là kĩ
thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM của WIMAX.
Vì còn nhiều hạn chế về khả năng lẫn kiến thức nên đề tài chỉ nghiên cứu các phương
pháp ước lượng kênh trong hệ thống OFDM của WiMAX đề làm nền tảng cho các vấn
đề chuyên sâu sau này. Rất mong được sự góp ý của thầy cô và bạn bè trong khoa Điện
Tử Viễn Thông-Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng.
2) Kết cấu của đề tài
Đề tài chia làm 4 chương, trong đó 2 chương đầu là những khái niệm lý thuyết cơ bản,
chương 3 trình bày các phương pháp và những biểu thức tính toán của ước lượng kênh.
Chương 4 là phần mô phỏng để làm rõ những biểu thức tính toán ở chương 3.
Nội dung chính của từng chương như sau:
Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn
SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 3
Lớp: 03DT1
Chương 1: Tổng Quan Về Hệ Thống WiMAX
Trình bày những vấn đề liên quan đến mô hình của một hệ thống WiMAX cơ bản,
những đặc điểm và các ứng dụng của nó đối với quá trình truyền tin trên lý thuyết và
trên thực tế.
Chương 2: Kĩ Thuật OFDM Và OFDMA Trong WiMAX
Phần này giới thiệu về cơ sở, đặc điểm cơ bản của kĩ thuật ghép kênh phân chia theo
tần số trực giao và ứng dụng công nghệ OFDM trong WiMAX điển hình là kĩ thuật
OFDMA.
Chương 3: Kĩ Thuật Ước Lượng Kênh Trong Hệ Thống OFDM
Mô tả các phương pháp ước lượng kênh và những biểu thức toán học của nó dựa trên
đáp ứng xung của kênh.
Chương 4: Mô Phỏng Ước Lượng Kênh
Mô phỏng so sánh sự khác nhau giữa ước lượng MMSE và ước lượng LS. Đề xuất
phương pháp giảm kích thước FFT trong ước lượng MMSE và LS.
3) Phương pháp nghiên cứu
Đề tài làm rõ những khái niệm về ước lượng kênh trong OFDM, từ đó dựa vào những
biểu thức tính toán, thực hiện mô phỏng so sánh sự khác nhau của ước lượng MMSE
và LS.
4) Mục tiêu của đề tài
Từ những kết quả mô phỏng đạt được, rút ra những nhận xét về những ưu điểm cũng
như nhược điểm của 2 phương pháp và đề xuất phương pháp giảm kích thước FFT với
2 phương pháp ước lượng trên.
CHƯƠNG 1 : Tổng Quan Về Hệ thống WIMAX
1.1 Giới thiệu chương
Trước khi đi vào tìm hiểu các vấn đề về ước lượng kênh trong hệ thống OFDM của
WiMAX, ta sẽ tìm hiểu hệ thống WiMAX là gì?, nó có những đặc điểm gì?, và nó có
những ưu điểm nào trong các ứng dụng thực tế.
1.2 Giới thiệu hệ thống WIMAX :
1.2.1 WIMAX là gì ?
WIMAX là từ viết tắt của Worldwide Interoperability For Microwave Access-khả năng
kết nối không dây trên diện rộng với truy nhập vi ba. Nó cho phép truy nhập băng
Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn
SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 4
Lớp: 03DT1
thông rộng vô tuyến đến đầu cuối (last mile) như một phương thức thay thế cho cáp là
DSL.
WIMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, mang xách tay được, di động
mà không cần thiết ở trong tầm nhìn thẳng (line of sight) trực tiếp đến một trạm.
WIMAX có 2 phiên chính : WIMAX cố định (Fixed WIMAX)
WIMAX di động(Mobile WIMAX)
1.2.2 Lịch sử ra đời :
Chuẩn 802.16 được xây dựng từ viện kĩ thuật điện và điện tử từ năm 1999, nhưng tiêu
chuẩn đầu tiên được đưa ra và được cả thế giới công nhận vào năm 2001.
2003 > 802.16a
2004 > 802.16d
2005 > 802.16e
Chuẩn được thiết kế hỗ trợ cho cả phương thức song công theo thời gian (Time
Division Duplex-TDD) và song công theo tần số (Frequency Division Duplex-FDD).
TDD, tại đó đường lên và đường xuống dùng chung một kênh nhưng không truyền
cùng một lúc. FDD, tại đó đường lên và đường xuống hoạt động trong những kênh
riêng biệt.
1.2.3 Đặc điểm của WIMAX:
WIMAX di đông cũng có các đặc điểm giống EV-DO hoặc HSxPA nhằm tăng tốc độ
truyền thông (Data Rate). Những đặc điểm đó bao gồm: mã hoá và điều chế thích nghi
(Adaptive Modulation and coding-AMC), kĩ thuật sửa lỗi bằng dò lặp (Hybrid
Automatic Repeat Request-HARQ). Phân bố nhanh (Fast Scheduling) và chuyển giao
mạng (Handover) nhanh và hiệu quả.
Không giống như công nghệ 3G dựa trên CDMA được xây dựng nhằm vào dịch vụ
thoại, WIMAX được thiết kế để đáp ứng dịch vụ truyền dữ liệu dung lượng lớn (trong
đó có cả dịch vụ thoại VoIP). WIMAX sử dụng kĩ thuật trải phổ SOFDMA và hạ tần
mạng xây dựng trên nền IP.
WIMAX cung cấp khả năng kết nối Internet không dây nhanh hơn WIFI, tốc độ uplink
và downlink cao hơn, sử dụng được nhiều ứng dụng hơn, và quan trọng là vùng phủ
ong rộng hơn và không bị ảnh hưởng bởi địa hình. WIMAX có thể thay đổi một cách
tự động phương thức điều chế để có thể tăng vùng phủ ong bằng cách giảm tốc độ
truyền và ngược lại.
Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn
SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 5
Lớp: 03DT1
Để tăng vùng phủ ong, chuẩn WIMAX hoặc sử dụng mạng Mesh hoặc sử dụng anten
thông minh hoặc MIMO.
Dữ liệu truyền trong mạng WIMAX được phân chia thành 5 lớp dịch vụ với những ưu
tiên khác nhau nhằm cung ứng QoS. Ngoài ra bảo mật cũng là một đặc điểm nổi trội
của WIMAX so với WIFI.
1.3 Các chuẩn của WIMAX:
1.3.1 Chuẩn cơ bản 802.16 :
Chuẩn 802.16 được tạo ra với mục đích là tạo ra những giao diện (Interface) không dây
dựa trên một giao thức MAC (Media Access Control) chung. Kiến trúc mạng cơ bản
của 802.16 bao gồm một trạm phát BS (Base Station) và người sử dụng ( SS-Subcribe
Station ).
Trong một vùng phủ ong, trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dữ liệu (Traffic).
Điều đó có nghĩa là sẽ không có sự trao đổi truyền thông giữa 2 SS với nhau. Nối kết
giữa BS và SS sẽ gồm một kênh Downlink và Uplink. Kênh Uplink sẽ chia sẽ cho
nhiều SS trong khi kênh Downlink có đặc điểm Broadcast. Trong trường hợp không có
vật cản giữa BS và SS ( Line of sight ), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao.
Ngược lại, thông tin sẽ được trao đổi ở băng tần thấp để chống lại nhiễu.
1.3.2 Các chuẩn bổ sung (Amendments) của WIMAX :
Chuẩn 802.16a: Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền từ 2-11 Ghz. Đây là
băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được
các chướng ngại trên đường truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai
mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (Terminal) có thể liên lạc với BS
thông qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ ong của 802.16a
BS sẽ được nới rộng.
Chuẩn 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần 5-6Ghz với mục đích cung
ứng dịch vụ với chất lượng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin
của những ứng dụng Video, thoại, Real-time thông qua những lớp dịch vụ khác
nhau (Class of Service).
Chuẩn 802.16c: Chuẩn này định nghĩa ong các Profile mới cho dải băng tần
từ 10-66 Ghz với mục đích cải tiến Interoperability.
Chuẩn 802.16d: Có một số cải tiến nhỏ so với 802.16a. Chuẩn này được chuẩn
hoá 2004. Các thiết bị Pre-WIMAX có trên thị trường là dựa vào chuẩn này.
