Luận văn:Nghiên cứu các giải pháp ước lượng độ lệch tần số sóng mang & đáp ứng kênh truyền Mimo-Ofdm trong hệ thống thông tin di động 4G

Chia sẻ: Nhung Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

139
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu các giải pháp ước lượng độ lệch tần số sóng mang & đáp ứng kênh truyền Mimo-Ofdm trong hệ thống thông tin di động 4GNghiên cứu các giải pháp ước lượng độ lệch tần số sóng mang & đáp ứng kênh truyền Mimo-Ofdm trong hệ thống thông tin di động 4G

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu các giải pháp ước lượng độ lệch tần số sóng mang & đáp ứng kênh truyền Mimo-Ofdm trong hệ thống thông tin di động 4G

1 2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG ĐOÀN NG C LÂM Ngư i hư ng d n khoa h c: Ti n sĩ Nguy n Lê Hùng NGHIÊN C U CÁC GI I PHÁP Ư C LƯ NG Ph n bi n 1: TS. Nguy n Văn Tu n Đ L CH T N S SÓNG MANG & ĐÁP NG KÊNH TRUY N MIMO-OFDM TRONG H TH NG THÔNG TIN DI Đ NG 4G Ph n bi n 2: TS. Nguy n Hoàng C m Chuyên ngành: K thu t ñi n t Lu n văn ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m lu n văn t t nghi p th c sĩ K thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 21 Mã s : 60.52.70 tháng 05 năm 2011 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T * Có th tìm hi u lu n văn t i : - Trung tâm thông tin H c li u, Đ i h c Đà N ng Đà N ng - Năm 2011 - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng.
3 4 M Đ U mang (CFO) là lý tư ng ñã ñư c thi t l p thi t b thu. Trong th c 1 Lý do ch n ñ tài t không ñư c thu n l i như v y, m t gi ñ nh như v y thư ng hi m khi ñ t ñư c. Trong th c t khi các ñi u ki n ư c lư ng CFO không M c dù các h th ng thông tin di ñ ng th h 2.5G hay 3G v n ñang hoàn h o s làm gi m ñáng k hi u su t c a các thu t toán ư c lư ng phát tri n không ng ng nhưng các nhà khai thác vi n thông l n trên kênh và do ñó nh hư ng ñ n ch t lư ng ho t ñ ng c a h th ng nói th gi i ñã b t ñ u ti n hành tri n khai m t chu n di ñ ng th h m i chung. có r t nhi u ti m năng, ñó là th th th 4 (4G) s d ng các k thu t Vì v y ñây ñ tài t p trung nghiên c u phương pháp và thu t toán ña truy c p phân chia theo không gian, t n s tr c giao và th i gian. ư c lư ng kênh truy n hi u qu hơn. Đ c bi t trong trư ng h p thi t Trong m ng thông tin di d ng 4G, ngư i s d ng có th truy c p vào b ñ u cu i 4G di chuy n v i t c ñ nhanh v n ñ m b o k t n i liên các d ch v thông tin ña d ng (ví d như: thông tin tho i, video, h i t c và duy trì ñư c t c ñ k t n i d li u cao. ngh th i gian th c, truy n d li u, internet, IPTV, …) v i băng 2 M c ñích nghiên c u: thông c c r ng t i m i nơi, m i lúc. Đ tài ti n hành nghiên c u t ng quan v công ngh MIMO-OFDM Đ ñáp ng ñư c các yêu c u v băng thông r ng và tính di d ng cao dùng trong m ng thông tin di d ng 4G. Phân tích các gi i thu t ư c c a các d ch v cung c p cho ngư i dùng, truy n d n ña truy c p lư ng ñ l ch t n s sóng mang và ñáp ng kênh truy n vô tuy n phân chia theo t n s tr c giao (OFDM) k t h p v i c u hình truy n hi n t i, t ñó, ñ ngh m t gi i thu t ư c lư ng ñ l ch t n s sóng d n g m nhi u anten phát và thu (MIMO) ñư c ch n là gi i pháp k mang và ñáp ng kênh truy n vô tuy n có th ho t ñ ng hi u qu thu t truy n d n vô tuy n chính cho các m ng băng r ng 4G.. Bên trong ñi u ki n truy n sóng v i các thuê bao di ñ ng 4G di chuy n c nh các thu n l i v hi u qu s d ng ph t n s và ch t lư ng nhanh. truy n d li u cao, công ngh MIMO-OFDM yêu c u th c hi n vi c ư c lư ng ñ l ch t n s sóng mang và ñáp ng kênh truy n vô 3 Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u : tuy n ña ñư ng ph i ñ t ñ chính xác cao trư c khi ti n hành khôi Đ i tư ng nghiên c u là v n ñ ư c lư ng ñ ng th i ñ l ch t n s ph c d li u phát t i các máy thu di ñ ng. sóng mang và ñáp ng kênh truy n vô tuy n trong k thu t truy n d n MIMO-OFDM, Phương pháp Bayesian trong vi c ư c lư ng Đ kh c ph c v n ñ này, nhu c u xây d ng các gi i thu t ư c lư ng tham s kênh truy n. ñ l ch t n s sóng mang và ñáp ng kênh truy n vô tuy n trong các h th ng thông tin di d ng 4G v i các thuê bao di chuy n nhanh là Ph m vi nghiên c u là Kênh truy n vô tuy n ña ñư ng trong ñi u r t c n thi t. ki n thuê bao di ñ ng ñang di chuy n nhanh trong m ng thông tin di ñ ng băng r ng 4G. Hi n nay, ph n l n thu t toán ư c lư ng ñáp ng kênh truy n ñã ñư c phát tri n và tri n khai theo gi ñ nh r ng ñ l ch t n s sóng 4 Phương pháp nghiên c u:
5 6 V lý thuy t: ñang áp d ng và tình hình ng d ng công ngh vi n thông di ñ ng t i Thu th p tài li u ñ nghiên c u các phương pháp ư c lư ng kênh Vi t Nam hi n nay. truy n theo t ng ñi u ki n kênh fading ch m hay nhanh, ñ ph c t p Chương 2. Kênh truy n vô tuy n trong thông tin băng r ng, Tìm cao và th p. hi u v kênh truy n vô tuy n ña ñư ng trong thông tin băng r ng, t p S d ng phương pháp khai tri n v i các hàm cơ b n ñ x p x ñáp trung nghiên c u ñ i v i kênh truy n vô tuy n thay ñ i theo th i ng kênh truy n vô tuy n ña ñư ng fading nhanh. gian và ñ l ch t n s sóng mang t i máy thu vô tuy n. S d ng k thu t ư c lư ng Bayesian trong vi c xác ñ nh ñ l ch t n Chương 3. Các cơ s lý thuy t trong truy n d n MIMO-OFDM, s sóng mang và ñáp ng kênh truy n vô tuy n Tìm hi u các cơ c lý thuy t trong truy n d n MIMO-OFDM, v mô hình l p v t lý c a LTE. Nghiên c u k thu t truy n d n cơ b n V th c nghi m: OFDM ñ t ñó phát tri n sang h th ng ña anten MIMO-OFDM. Xây d ng chương trình mô ph ng, thu các k t qu s li u và ti n Cũng trong ph n này s trình bày nh hư ng c a ñáp ng kênh hành phân tích, so sánh. truy n và ñ l ch t n s sóng mang, ñ th y ñư c s c n thi t ph i 5 Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài tìm phương pháp ư c lư ng nh m tăng hi u su t tín hi u thu. Đ tài cung c p m t gi i thu t ư c lư ng ñ l ch t n s sóng mang Chương 4. Ư c lư ng ñ l ch t n s sóng mang và ñáp ng kênh và ñáp ng kênh truy n vô tuy n ho t ñ ng hi u qu cho k thu t truy n trong h th ng MIMO-OFDM, Là chương chính th c c a truy n d n MIMO-OFDM trong m ng 4G. Lu n văn, trình bày các phương pháp ư c lư ng ñ l ch t n s sóng Gi i thu t này có th áp d ng trong các m ng thông tin di d ng th mang và ñáp ng kênh truy n hi n có (ñã ñư c nghiên c u áp d ng), h th 4 (4G) nh m ñ m b o k t n i liên t c và ñ m b o ch t lư ng t ñó ñ xu t m t gi i thu t ư c lư ng ñ l ch t n s sóng mang và d ch v cho m ng thông tin 4G trong trư ng h p ñ u cu i di ñ ng ñáp ng kênh truy n có ñ chính xác cao trong ñi u ki n thuê bao di v i t c ñ cao. ñ ng di chuy n nhanh trong m ng di ñ ng 4G. Có k t qu mô ph ng 6 C u trúc c a Lu n văn: b ng ngôn ng Matlab. Lu n văn bao g m 4 chương, tóm t t như sau: Chương 1. T ng quan v xu hư ng phát tri n công ngh vi n thông di ñ ng, t p trung vào 2 công ngh WiMAX và LTE; so sánh cơ b n v các chu n c a hai công ngh trên, nh ng ưu, như c ñi m c a t ng công ngh , tìm hi u xu hư ng chung c a vi n thông th gi i
7 8 Chương 1: T NG QUAN V XU HƯ NG PHÁT TRI N c khi di chuy n t c ñ cao (t 15-120km/gi , tùy băng t n). Đ ph CÔNG NGH VI N THÔNG DI Đ NG sóng t 5-100km (tín hi u suy y u t km th 30), dung lư ng hơn 1.1 Xu hư ng phát tri n công ngh vi n thông di ñ ng c a th 200 ngư i/cell (băng thông 5MHz) gi i 1.1.3 Gi i thi u v công ngh WIMAX : 1.1.1 Tóm t t các c t m c phát tri n công ngh vi n thông di ñ ng WIMAX là m t công ngh không dây băng thông r ng mang l i t c c a th gi i t năm 1980 ñ n nay ñ k t n i nhi u Megabit và thông lư ng cao ñ ng th i có ph m vi Công ngh di ñ ng th h th nh t-1G- ra ñ i kho ng th i gian năm ph sóng r ng giúp mang l i kh năng truy c p t i các d li u trong 1980 d a trên công ngh FDMA- truy c p phân chia theo t n s ; ti p kho ng cách xa. ñ n công ngh di ñ ng th h th 2(2G) ra ñ i kho ng th i gian năm Chu n cơ b n 802.16:Chu n 802.16a;Chu n 802.16b;Chu n 1990 d a trên công ngh TDMA- truy c p phân chia theo th i gian; 802.16c;Chu n 802.16d;Chu n 802.16e công ngh di ñ ng th h th 3(3G) ra ñ i kho ng th i gian năm Ngoài ra, còn có nhi u chu n b sung khác ñang ñư c tri n khai ho c 2000 d a trên công ngh W-CDMA - truy c p phân chia theo mã; ñang trong giai ño n chu n hoá như 802.16g, 802.16f, 802.16h… Công ngh di ñ ng th h th 4(4G) ra ñ i trong kho ng th i gian t 1.2 So sánh công ngh LTE v i công ngh WIMAX năm 2009 ñ n nay, ñã qua giai ño n tri n khai th nghi m ban ñ u V công ngh , LTE và WiMax có m t s khác bi t nhưng cũng có và hi n nay ñang tri n khai t i m t s nư c, d a trên công ngh nhi u ñi m tương ñ ng. C hai công ngh ñ u d a trên n n t ng IP. OFDM, SDMA- t c là công ngh WiMAX và LTE. C hai ñ u dùng k thu t MIMO ñ c i thi n ch t lư ng truy n/nh n 1.1.2 Gi i thi u v công ngh LTE: tín hi u, ñư ng xu ng t tr m thu phát ñ n thi t b ñ u cu i ñ u ñư c LTE là th h th tư tương lai c a chu n UMTS do 3GPP phát tri n. tăng t c b ng k thu t OFDM. UMTS th h th ba d a trên WCDMA ñã ñư c tri n khai trên toàn Đư ng lên t thi t b ñ u cu i ñ n tr m thu phát có s khác nhau th gi i. gi a 2 công ngh . WiMax dùng OFDMA còn LTE dùng k thu t SC-FDMA. T c ñ t i xu ng (Downlink - DL) cao nh t băng thông 20MHz có B ng 1.3 So sánh công ngh LTE và WIMAX th lên ñ n 100Mbps, cao hơn t 3-4 l n so v i công ngh HSDPA (3GPP Release 6) và t c ñ t i lên (Uplink - UL) có th lên ñ n 3GPP LTE 802.16e/Mobile 802.16m/Mobile Tính năng RAN1 WiMax R1 WiMax R2 50Mbps, cao hơn t 2-3 l n so v i công ngh HSUPA (3GPP Ghép kênh TDD, FDD TDD TDD, FDD Release 6), Đ tr nh (
9 10 Di ñ ng 350km/h 120km/h 350km/h Ph m vi ph sóng 5/30/100km 1/5/30km 1/5/30km Chương 2: KÊNH TRUY N VÔ TUY N S ngư i dùng 80 50 100 TRONG THÔNG TIN BĂNG R NG VoIP ñ ng th i 2.1 Kênh truy n vô tuy n 1.3 Nh ng tri n v ng c a công ngh trên Đ c tính c a kênh vô tuy n di ñ ng là s thay ñ i v th i gian và t n M i công ngh ñi u có th m nh riêng c a nó. LTE và WiMAX cũng s c a kênh. D n ñ n các hi n tư ng suy hao ñư ng truy n, v y. WiMAX có th là s l a ch n phù h p cho vi c cung c p shadowing, hi u ng Doppler. Internet băng r ng t c ñ cao và m t s d ch v c n băng thông khác 2.2 Kênh truy n vô tuy n ña ñư ng c a tín hi u OFDM m t s v trí nh t ñ nh nào ñó. Còn v i LTE, l i th v tính k th a Đ i v i tín hi u OFDM, kênh truy n vô tuy n là môi trư ng th h trư c là m t th m nh. truy n ña ñư ng (multipath environment) và ch u nh hư ng ñáng Hi n nay LTE ñang ñư c nhi u nhà khai thác m ng ch n l a ñ tri n k c a Fading nhi u tia, Fading l a ch n t n s . khai. Tín hi u t anten phát ñư c truy n ñ n máy thu thông qua nhi u 1.4 Tình hình phát tri n công ngh di ñ ng t i Vi t nam hư ng ph n x khác nhau. Tín hi u máy thu là t ng c a tín hi u Công ngh vi n thông t i Vi t Nam phát tri n r t nhanh trong nh n ñư c t các tuy n truy n d n khác nhau ñó. th i gian qua. Hi n nay nư c ta là m t trong nh ng nư c có t c ñ 2.3 Đáp ng kênh truy n vô tuy n thay ñ i theo th i gian. phát tri n Vi n thông, ñ c bi t là thông tin di ñ ng cao trên th gi i. Phương trình ñáp ng xung c a kênh ph thu c th i gian: Năm 2010, B Thông tin - Truy n thông ñã c p gi y phép tri n khai (2-17) công ngh 4G Vi t Nam cho 4 ñơn v là: VNPT, Viettel, VTC, Trong ñó : FPT, CMC. Theo ñó, các ñơn v trên s ti n hành th nghi m công fDk là t n s Doopler ngh 4G trong th i gian 1-2 năm nh m ñánh giá công ngh và nhu t là th i gian tuy t ñ i (liên quan ñ n th i ñi m quan sát kênh) c u s d ng Vi t Nam. Hàm truy n c a kênh ñư c bi u di n: (2-18) 2.4 Đ l ch t n s sóng mang t i máy thu vô tuy n Đ l ch t n s sóng mang s y ra khi t n s sóng mang c a tín hi u OFDM ñi u ch băng t n thông gi i và b dao ñ ng n i c a b chuy n ñ i xu ng không h p chính xác. Phương trình tín hi u thu trong trư ng h p này là:
11 12 (2-20) 3.3 T i lên SC-FDMA OFDM ñư c xem là phương án t i ưu cho hư ng DL nhưng hư ng Và trong mi n l y m u : (2-21) UL thì chưa ñư c thu n l i. Do ñó, hư ng UL c a ch ñ FDD và Trong ñó: x là tín hi u có ích trư c khi chuy n ñ i lên; y là tín hi u TDD s s d ng k thu t ña truy c p phân chia t n s sóng mang ñơn k t qu sau khi chuy n ñ i xu ng; ε=∆f/∆fs là ñ l ch t n s sóng SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) mang tương ñ i và ∆fs là kho n cách liên sóng mang. theo chu kỳ. Các tín hi u SC-FDMA có tín hi u PAPR t t hơn Chương 3: CÁC CƠ S LÝ THUY T OFDMA. Đây là m t trong nh ng lý do chính ñ ch n SC-FDMA TRONG TRUY N D N MIMO-OFDM cho LTE. 3.1 Mô hình băng t n cơ b n 3.4 C u trúc h th ng MIMO-OFDM H th ng OFDM phân chia ph t n s kh d ng thành nhi u sóng MIMO là m t ph n t t y u c a LTE ñ ñ t ñư c các yêu c u ñ y mang con. Đ nh n ñư c hi u qu trãi ph cao, ñáp ng t n s c a tham v ng v thông lư ng và hi u qu tr i ph . Trong ñó, k thu t các sóng mang con ñư c ch ng lên và tr c giao, vì th có tên là ghép kênh không gian (spatial multiplexing) và phát phân t p OFDM (transmit diversity) là các ñ c tính n i b t c a MIMO trong công ngh LTE. S(1 Đi u ch Gi i ñi u OFDM ch OFDM x(1 Phát hi n Sn S lý ) ) tín hi u sn không ...... ...... không- –th i S(M) Đi u ch Gi .. ñi u i (M) th i gian x gian OFDM.. ch OFDM Hình 3.8 Mô t tr c T n s - Th i gian c a tín hi u OFDM 3.2 T i xu ng OFDM Hình 3.10 Sơ ñ h th ng thu phát MIMO-OFDM Trong h th ng OFDM, ph t n s có s n ñư c chia thành nhi u 3.4 Ưu-như c ñi m c a h th ng MIMO-OFDM sóng mang, ñư c g i là các sóng mang th c p (Sub-carriers). Hư ng 3.4.1 Ưu ñi m DL c a E-UTRA s s d ng các k thu t ñi u ch QPSK, 16QAM H th ng MIMO-OFDM cho phép thông tin t c ñ cao, kh năng và 64QAM lo i b hi n tư ng nhi u liên sóng mang (ICI), s d ng băng thông h th ng r t hi u qu , làm tăng hi u su t trãi ph .
13 14 S phân t p (Diversity) làm tăng kh năng ch ng nhi u liên kênh. d a vào pilot là phương pháp s d ng ph bi n nh t ñư c áp d ng Không ph i ch u t n th t trong truy n d n th i gian ho c băng thông. trong h th ng mà phía phát phát m t s tín hi u ñã bi t. Ngư c l i Tăng t l trung bình tín hi u/nhi u (SNR) thu ñư c và vì th c i ư c lư ng blind hi m khi ñư c s d ng trong h th ng OFDM. thi n vùng ph sóng. Phương pháp ư c lư ng thích nghi s d ng ñ c thù cho kênh bi n 3.4.2 Như c ñi m ñ i nhanh theo th i gian. T s công su t ñ nh trên công su t trung bình PAPR (Peak-to- Ư c lư ng kênh có th th c hi n trong mi n t n s (sau bi n ñ i FFT Average Power Ratio) l n, r t nh y v i l ch t n s , vi c ư c lư ng t i b thu tín hi u) ho c trong mi n th i gian (trư c khi ñưa vào bi n kênh có ñ ph c t p cao. ñ i FFT t i b thu tín hi u). Ư c lư ng kênh trong mi n t n s nhìn 3.5 nh hư ng c a ñáp ng kênh truy n và ñ l ch t n s sóng chung ñư c ưu tiên hơn vì cho phép ư c lư ng ñơn gi n hơn trên mang m t sóng mang con. Khi có c CFO và kênh ch n l a kép s ph i ch u m t công Lu n văn t p trung nghiên c u phương pháp ư c lư ng dùng pilot. su t ICI ñáng k b thu OFDM, d n ñ n làm tăng dòng l i ñáng k Hình 4.1 bi u di n m t h th ng OFDM s d ng phương pháp ư c trong hi u su t thu. lư ng d a vào pilot ñ cân b ng ñ u thu. M t kênh AWGN bi n Tùy theo t c ñ di chuy n c a ñ u cu i mà s nh hư ng ñ n hi u ñ i theo th i gian tuy n tính h(n) v i nhi u z(n). x(n) su t thu khác nhau, v cơ b n khi ñ u cu i di chuy n càng nhanh thì Xt xg(n) ñ l i c a kênh càng gi m và càng không n ñ nh. Signal Pilot Cyclic mapper( Binary insertion Chương 4: Ư C LƯ NG Đ L CH T N S SÓNG MANG Source QPSK,16 S/P IFFT Prefix P/S D/A QAM,etc VÀ ĐÁP NG KÊNH TRUY N insertio ) LPF TRONG H TH NG MIMO-OFDM Ncsymbols Fading 4.1 Khái quát v ư c lư ng kênh N0-Npilotsymbol N0symbols Nc +Ncp symbols channel Ư c lư ng kênh nh m m c ñích gi m s sai khác hàm truy n c a kênh phát so v i kênh thu do nhi u nguyên nhân trong quá trình Signal Pilot Cyclic mapper AWGN truy n d n Binary (z(n) or based Prefix data P/S FFT S/P A/D (QPSK, Có th th c hi n ư c lư ng kênh theo nhi u cách khác nhau: có ho c 16QAM, Equalizer Remova LPF ect) không có s h tr c a mô hình tham s , dùng m i tương quan t n s Yk y(n) yg(n) và/ho c th i gian c a kênh vô tuy n, d a vào blind ho c pilot Hình 4.1 Mô hình h th ng OFDM d a vào pilot (training), thích nghi ho c không thích nghi. Phương pháp ư c lư ng
15 16 Chúng ta ñã bi t quan h gi a tín hi u phát Xk và tín hi u thu Yk là: t i thi u(MMSE: minimum mean-square error) và MMSE s a ñ i. Yk = Hk. Xk + Zk (4-1) 4.3.2 Ư c lư ng s p x p pilot ki u k t h p g m có ư c lư ng LS Trong ñó v i n i suy 1D, ư c lư ng ML (maximum likelihood) và ư c lư ng d a trên mô hình tham s kênh (PCMB-parametric channel Zk là nhi u mi n t n s t n s sóng mang con th k modeling-based estimator). Hk là hàm truy n kênh t n s sóng mang con th k 4.3.3 Các ư c lư ng kênh khác c a h th ng OFDM g m ư c Đ ư c lư ng ñư c kênh, các ký hi u pilot là c n thi t. Chúng ta gi lư ng d a vào n i suy 2D ñơn gi n, ư c lư ng d a trên b l c l p ñi ñ nh r ng m i sóng mang con th p ch a symbol pilot ñã bi t (Xpk). l p l i và gi i mã. S d ng symbol pilot ñã bi t Xpk và ký hi u thu Ypk sóng mang con 4.3.4 So soánh các phương pháp ư c lư ng trong h th ng pilot ñó, chúng ta có th tính ñư c ư c lư ng kênh pilot là: OFDM: (4-2) Nhìn chung ư c lư ng 1D có ñ ph c t p tính toán th p hơn 2D vì tránh ñư c vi c tính toán ma tr n 2D. Ngoài ra, ư c lư ng kênh pilot Trong ñó ki u block thư ng ñơn gi n hơn ư c lư ng pilot ki u Comb b i vì Zpk là nhi u ñóng góp sóng mang con th pk, ch tính toán ư c lư ng 01 l n cho m i kh i. Z’pk là m c nhi u ñóng góp sóng mang con ñó. Ư c lư ng kênh ki u pilot-block phù h p hơn v i ñi u ki n kênh 4.2 N i suy t n s -th i gian và s ñ nh v pilot fading ch m, trong khi ư c lư ng kênh ki u pilot –comb làm t t hơn V trí s p x p pilot thu c m t trong ba trư ng h p: ñ i v i kênh fadinh trung bình và nhanh. Các phương pháp ư c [1] Toàn b m t symbol OFDM có th ñư c ñ nh v như pilot lư ng kênh khuy n ngh ñ i v i h th ng OFDM ñư c t ng k t trong [2] Pilot ñư c phát trên m t sóng mang con riêng trong su t toàn b ng 4.4 b chu kỳ truy n phát B ng 4.4 Khuy n ngh các phương pháp ư c lư ng kênh ñ i [3] Pilot ñư c ñ nh v trong không gian bên trong th i gian và v i các yêu c u và t c ñ fading khác nhau. t ns . Phương pháp T c ñ kênh Đ ph c Hi u Pilot ư c lư ng fading t p su t Chú ý r ng kho n- t n s Mf và kho n -th i gian Mt gi a các pilot là Trung OLR-MMSE Ch m Block-type T t có ñ cơ s ñ ư c lư ng kênh hoàn toàn. bình LS v i LPI Trung bình Th p T t 4.3 Các k thu t ư c lư ng ñáp ng kênh hi n t i và nhanh Comb-type PCMB Cao R tt t 4.3.1 Ư c lư ng s p x p tín hi u pilot ki u kh i g m có ư c lư ng bình phương ít nh t (LS-least square), L i bình phương trung bình
17 18 4.4 Gi i thu t ñ ngh cho ư c lư ng cùng lúc kênh truy n và ñ (4-18) l ch t n s sóng mang trong truy n d n MIMO-OFDM dùng phương pháp BAYESIAN ñây chúng ta nghiên c u dùng tín hi u pilot ư c lư ng ñ ng Trong ñó Ns = N + Ng cho bi t ñ dài ký hi u OFDM sau khi chèn th i ñ l ch t n s sóng mang và ñáp ng kênh truy n s d ng CP, n = 0, ..., N-1, m = 0, ..., M-1 và M là s lư ng bao g m c phương pháp Bayesian trong ña anten thu phát (MIMO) ghép kênh symbol OFDM d li u và symbol OFDM pilot trong m t burst. L phân chia t n s tr c giao (OFDM) ñư c truy n ñi qua các kênh ch n bi u th chi u dài kênh. bn + Ng + mNs,q ñ i di n cho nh ng giá tr l c kép (t n s - th i gian). Đ gi m m t s lư ng l n các thông s hàm cơ s q c a BEM ñư c s d ng. là các h s BEM c a mô ư c lư ng CIR bi n ñ i theo th i gian, các mô hình khai tri n cơ b n hình kênh. Q là s hàm cơ s s d ng trong mô hình m r ng cơ s . (BEMs- basis expansion models) khác nhau ñư c tri n khai như là Vi c s d ng các BEMs làm cho kênh bi n ñ i theo th i gian gi m các mô hình tham s phù h p ñ x p x hóa s thay ñ i v th i gian kích thư c (không gian bi u di n) m t lư ng ñáng k , t c là Q c a các kênh MIMO. M c ñích chính c a vi c s d ng BEMs là
19 20 (4-23) 4.4.1.3 Mô hình tín hi u thu Sau khi lo i b CP, m u thu th n trong symbol OFDM th m Trong ñó anten thu th r có th bi u di n b i Vì th k thu t MAP ư c tính các h s CFO và BEM ñư c tính theo (4-21) công th c: Trong ñó n = 0 ,..., N-1 và zn,m là nhi u Gaussian tr ng c ng (4- (AWGN) v i bi n N0. ∆f bi u th tr tuy t ñ i c a CFO và ε = ∆fNT 24) là CFOs tiêu chu n. T là chu kỳ l y m u c a h th ng. Sau khi MAP ư c tính các h s CFO và các h s BEM .D a Theo quan sát trong (4-21), s có m t c a CFO d n ñ n s xoay vào , k t qu ư c tính ñáp ng kênh truy n bi n ñ i theo th i gian vòng pha trong mi n th i gian s ñư c d ch thành ICI trong mi n t n ñư c xác ñ nh b ng công th c : s . Do ñó, ñ bù CFO và vi c gi i mã d li u theo ki u liên k t pha, (4-28) Ư c lư ng CFO và CIR là không th thi u b thu OFDM. 4.5 Các k t qu mô ph ng và phân tích 4.4.2 Ư c lư ng BAYESIAN v các h s CFO và h s BEM Ngư i dùng ñi n tho i di ñ ng v i t c ñ di chuy n 100 km/h ñư c Trong ư c lư ng Bayesian, các tham s CFO và các tham s CIR xem xét trong mô ph ng h th ng LTE.Q=5, 128 ñi m FFT , t n s ñư c xem là các bi n ng u nhiên (v i các ñ c tính ñã bi t) ñ ñư c l y m u fs = 1.92MHz , t n s sóng mang fc = 2GHz ñư c dung ñ ư c lư ng. ñây, k thu t MAP ñư c xem xét ñ ư c lư ng mô ph ng truy n d n ña sóng mang. CFO là m t giá tr ng u nhiên Bayesian ñ ng th i các h s CFO và các h s BEM. Đ công th c phân b ñ ng ñ u trong ph m vi [-ε0, ε0] v i ε0 = 0.5. Chi u dài hóa k thu t MAP d a vào ư c lư ng ñ ng th i, m u thu tương ng CP=10(Ng = 10). M = 14 symbol OFDM (d li u và pilot) / burst (s v i symbol pilot OFDM P có th ñư c bi u di n d ng vector như d ng 64-QAM) t i m i anten phát, P = 3 ký hi u OFDM pilot. Trong sau: minh h a hình nh v k t qu mô ph ng, m i ñi m là phát h a MSE (4-22) trung bình c a 1000 kênh ñ c l p. Căn c vào các m u thu ñư c (4-22) trong mi n th i gian, Phương Hình 4.10 là các k t qu MSE c a ư c lư ng CFO th c hi n b ng k pháp Bayesian ư c lư ng ñ ng th i các h s BEM và CFO b ng thu t MAP. Có th th y GCE-BEM, DPS-BEM và KL-BEM có th cách s d ng các nguyên t c trong k thu t ư c lư ng MAP. Đ c ñư c l a ch n thích h p cho k thu t MAP. bi t, K thu t MAP- d a trên ư c lư ng các h s CFO và các h s BEM có th ñư c xác ñ nh như sau:
21 22 -1 10 Trong hình 4.11, chúng ta có th th y k thu t MAP-d a trên vi c ư c lư ng các h s BEM s d ng hàm cơ b n DPS ho c KL-BEMs MSE of time-variant CIR estimates cung c p k t qu MSE th p r t g n v i BCRBs trong ch ñ SNR -2 10 MSEc a ư clư ng ñáp ng kênh truy n th p. -6 10 -3 10 Block-fading assump. CE-based GCE-based DPS-based MSEc a ư clư ng CFO -4 KL-based 10 Block-fading assump., perfect Synch CE-based, perfect Synch GCE-based, perfect Synch DPS-based, perfect Synch KL-based, perfect Synch a: Block-fading assumption -5 b: CE-based 10 -7 0 5 10 15 20 25 30 10 c: GCE-based d: DPS-based SNR(dB) e: KL-based Hình 4.12 Các k t qu MSE c a ñáp ng kênh truy n 0 5 10 15 20 25 30 bi n ñ i theo th i gian ư c tính b ng k thu t MAP SNR (dB) Hình 4.10 Các k t qu MSE c a ư c lư ng CFO Hình 4.12 cho th y k thu t MAP –d a vào ư c lư ng ñ ng th i CFO và CIR bi n ñ i theo th i gian có th cung c p hi u su t MSE -1 10 g n b ng v i hi u su t trong trư ng h p ñ ng b hóa hoàn toàn trong ñi u ki n SNR th p. -2 10 Hình 4.13 trình bày k t qu MSE c a MAP-d a trên ư c lư ng CIR MSEc a ư clư ng h s BEM bi n ñ i theo th i gian theo các v n t c di chuy n ñ u cu i khác -3 10 nhau. Khi t c ñ ngư i s d ng nh hơn 10km/h, k thu t MAP-d a a: CE-based MAP trên ư c lư ng s d ng gi ñ nh block-fading tr nên có l i (v ñ b: GCE-based MAP 10 -4 c: DPS-based MAP ph c t p) hơn là s d ng BEMs (vì kênh thay ñ i r t ch m trong th i d: KL-based MAP gian m t burst dư i t c ñ di chuy n ngư i s d ng nh ). e: DPS-based BCRB 10 -5 0 5 10 15 20 25 30 V i t c ñ ngư i s d ng cao hơn 20km/h, k thu t MAP – d a trên SNR(dB) ư c lư ng s d ng DPS-BEM (ñư ng cong c) làm tăng hi u su t Hình 4.11 K t qu MSE ư c lư ng các h s BEM
23 24 ñáng k so v i vi c s d ng các gi ñ nh block-fading và th m chí so khai các mô hình khai tri n cơ b n (BEMs) làm gi m ñáng k không v i c ư c lư ng CFO hoàn toàn(ñư ng cong b). gian bi u di n kênh, vì th giúp gi i quy t kh năng nh n bi t và ñ 10 0 cho phép ư c lư ng ñáng tin c y v ñ l ch t n s sóng mang và ñáp a: Ignore CFO effect ng kênh truy n trong truy n d n MIMO-OFDM dư i ch ñ SNR b: Block-fading assumption &perfect CFO estimate c: Joint CFO and BEM coefficient estimation th p. d: DPS-based MAP using perfect CFO estimate -1 10 2.Hướng phát triển của đề tài Công ngh MIMO-OFDM ñang và s ñư c ng d ng r t nhi u trong MSEc a ư clư ng CIR -2 các h th ng vi n thông t c ñ cao và ñang phát tri n không ng ng 10 vì nh ng ưu ñi m c a nó. K thu t ư c lư ng kênh truy n càng tr nên c n thi t trong các máy phát cũng như máy thu ñ ñ m b o ñư c 10 -3 ch t lương tín hi u cũng như t c ñ ngày càng cao. Đây là m t ch 1 5 10 20 40 60 80 100 150 Mobile user speed (km/h) ñ ñ y h a h n trong vi c nghiên c u s d ng công ngh MIMO- T c ñ ñ u cu i ngư i s d ng km/h OFDM. M t s ý ki n ñ xu t ñ nghiên c u ti p theo v ch ñ này trong tương lai như sau: Hình 4.13 K t qu MSE c a ñáp ng kênh truy n bi n ñ i theo th i Đ tài này ñã t p trung nghiên c u v n ñ ư c lư ng kênh truy n gian ư c tính b ng k thu t MAP theo t c ñ di chuy n khác nhau trong truy n d n MIMO-OFDM c a m ng 4G, trong ñó ư c lư ng K T LU N VÀ HƯ NG PHÁT TRI N ñ ng th i CFO và CIR ñ ñ m b o k t n i liên t c và t c ñ truy c p 1.Kết luận cho ñ u cu i trong trư ng h p di chuy n v i t c ñ cao. Tuy nhiên, ñây, v n ñ ư c lư ng ñ ng th i ñ l ch t n s sóng mang và ñáp ñây v n ñ ñ ng b t n s l y m u và th i ñi m l y m u ñư c gi ng kênh truy n dùng tín hi u pilot b ng phương pháp Bayesian ñã ñ nh hoàn h o.Sau này n u ñi u ki n cho phép thì ñ tài phát tri n ñư c nghiên c u. Không gi ng như lư ng ñ ng th i CFO và CIR theo ư ng k t h p ư c lư ng kênh và tính toán ñ ng b t n s l y thông qua các kênh block-fading, vi c ư c lư ng ñ ng th i CFO và m u và th i ñi m l y m u tín hi u phát ñ có th thu ñư c tín hi u CIR bi n ñ i theo th i gian làm tăng kh năng nh n bi t tín hi u thu thu ñ t ñư c hi u su t cao hơn n a, ñáp ng cho t c ñ truy c p ngày trong c khi thuê bao di chuy n liên t c v i t c ñ c nhanh. Đ tránh càng cao ngay c trong ñi u ki n thuê bao di chuy n nhanh c a m ng v n ñ b t l i, vi c gi m không gian bi u di n kênh bi n ñ i theo h i di ñ ng 4G . gian là c n thi t cho v n ñ ư c lư ng. B ng cách s d ng các hàm ≈≈≈₴₴₴≈≈≈ cơ s khác nhau ñ x p x s thay ñ i th i gian c a kênh, vi c tri n