ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
--------
NGUYỄN VĨNH HƢNG
TÍNH HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Hà Nội – 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGUYỄN VĨNH HƢNG
TÍNH HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính
Mã số:
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS Ngô Hồng Sơn
Hà Nội - 2014
LỜI CAM ĐOAN
Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn
trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và
pháp luật Việt Nam. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Vĩnh Hƣng
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................ i
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................. iii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chƣơng 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ QUÁ
TRÌNH PHÁT TRIỂN MẠNG 4G .............................................................................. 3
1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G) ........................................................... 3
1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G) ........................................................... 4
1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ........................................................... 5
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G) ........................................................... 6
1.4.1 Quá trình phát triển 4G ............................................................................. 7
1.4.2 Sự khác nhau giữa 3G và 4G .................................................................. 11
Chƣơng 2: HIỆU NĂNG CỦA HỆ THÔNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ......... 13
2.1 Mô hình kênh nhiễu Gauss ............................................................................... 13
2.2 Mô hình kênh Fading: ....................................................................................... 14
2.2.1 Các đặc trưng thống kê: .......................................................................... 15
2.2.2 Mô hình các kênh vô tuyến di động ....................................................... 16
2.3 Hiệu năng khi truyền tín hiệu số trên kênh AWGN: ........................................ 17
2.4 Xác suất lỗi đối với kênh fading phẳng: ........................................................... 18
2.5 Xác suất gián đoạn hệ thống ............................................................................ 20
2.6 Điều chế M-ASK: ............................................................................................. 21
2.6.1Hiệu năng hệ thống M-ASK truyền trên kênh AWGN ........................... 21
2.6.2 Hiệu năng hệ thống M-ASK truyền trên kênh fading ............................ 22
2.7 Hiệu năng của hệ thống điều chế M-QAM ....................................................... 23
2.7.1 Hiệu năng hệ thống M-QAM truyền trên kênh AWGN ........................ 23
2.7.2 Hiệu năng của hệ thống M-QAM truyền trên kênh fading Rayleigh:.... 24
2.7.3 Xác suất gián đoạn hệ thống: ................................................................. 25
2.8 Hiệu năng của hệ thống M-PSK ....................................................................... 26
2.8.2 Hiệu năng của hệ thống M-PSK truyền qua kênh fading Rayleigh ....... 27
2.8.3 Xác suất gián đoạn của hệ thống M-PSK ............................................... 28
Chƣơng 3: HIỆU NĂNG CỦA HỆ THÔNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G ...... 30
3.1 Mô hình hệ thống MIMO .................................................................................. 30
3.2 Hiệu năng của hệ thống phân tập không gian ở đầu thu ................................... 32
3.3 Hiệu năng hệ thống đối với phân tập không gian ở đầu phát ........................... 35
3.3.1 Trường hợp máy phát biết được thông tin về trạng thái kênh ................ 35
3.3.2 Trường hợp máy phát không biết thông tin kênh ................................... 35
3.4 Hiệu năng của hệ thống MIMO ........................................................................ 37
3.5 Mô hình hệ thống OFDM ................................................................................. 38
3.6 Hiệu năng của hệ thống OFDM ........................................................................ 43
3.7 Mô hình hệ thống MIMO-OFDM: .................................................................... 46
3.8 Hiệu năng của hệ thống MIMO-OFDM .......................................................... 46
Chƣơng 4: MÔ PHỎNG VÀ TÍNH HIỆU NĂNG MẠNG 4G .......................... 54
4.1 Xây dựng và tính tỉ lệ lỗi bit trong mô hình OFDM ......................................... 54
4.2 Xây dựng và tính hiệu năng LTE ..................................................................... 56
Tỷ số lỗi bit BER: ............................................................................................ 58
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR: ............................................................................... 58
Quan hệ của BER với SNR: .................................................................................... 58
Xác suất lỗi ............................................................................................................. 58
4.3 Kết quả mô phỏng quan hệ BER và SNR ......................................................... 58
Đối với trường hợp SC-FDMA điều chế thích nghi với BER = 1e-3 ............ 59
4.4 Kết quả mô phỏng xác suất lỗi đối với hệ thống OFDMA và SC-FDMA điều
chế thích nghi .......................................................................................................... 59
Trường hợp SC-FDMA Pe=1e-0.5 kết quả được biểu thị trong bảng 4.5 ............. 60
4.5 Kết quả mô phỏng tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PAPR của
OFDMA và FC-FDMA điều chế thích nghi ........................................................... 61
4.4 Xây dựng và tính tỉ lệ lỗi bit với mô hình kênh MIMO-OFDM ...................... 65
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 68
