Tìm hiểu về kỹ thuật MIMO – OFDM trong hệ thống thông tin di động
SVTH: Võ Thị Thái Hòa Trinh – Lớp: CCVT05A i
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập tại trường được sự quan tâm và giúp đỡ tận tình của các
thầy cô trường Cao Đẳng Công Nghệ Thông Tin hữu nghị Việt – Hàn; đặc biệt là các
thầy cô khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng Dụng, em đã hoàn thành khoá học của mình.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong trường nói chung và các thầy
cô khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng Dụng nói riêng đã tận tình chỉ bảo, dạy dỗ em
trong suốt quá trình học tập tại trường.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến cô Nguyễn Thị
Huyền Trang đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án
tốt nghiệp này.
Trong quá trình tìm hiểu và hoàn thành bài đồ án tốt nghiệp kiến thức của em
vẫn còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô để đồ án được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô giáo sức khỏe dồi dào và thành công
trong công việc giảng dạy của mình; để tiếp tục chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức
cũng như kinh nghiệm cho các bạn khóa học tiếp theo.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
VÕ THỊ THÁI HÒA TRINH
Tìm hiểu về kỹ thuật MIMO – OFDM trong hệ thống thông tin di động
SVTH: Võ Thị Thái Hòa Trinh – Lớp: CCVT05A ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. i
MỤC LỤC ...................................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... v
CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................... vii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ..................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT MIMO-OFDM TRONG HỆ
THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ................................................................................ 3
1.1. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3
1.2. MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG ................... 7
1.3. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT MIMO - OFDM ............................................ 8
1.3.1. Khái niệm ....................................................................................................... 8
1.3.2. Kỹ thuật MIMO - OFDM ............................................................................ 10
1.3.3. Hiệu quả của kỹ thuật MIMO – OFDM trong thông tin di động ............. 10
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT OFDM .................................................. 12
2.1. TỔNG QUAN VỀ OFDM ................................................................................ 12
2.2. CÁC KHÁI NIỆM CHUNG ............................................................................. 13
2.2.1. Hệ thống đơn sóng mang ............................................................................ 13
2.2.2. Hệ thống đa sóng mang ............................................................................... 13
2.2.3. Tín hiệu trực giao ........................................................................................ 14
2.3 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG OFDM ............................................................................. 15
Tìm hiểu về kỹ thuật MIMO – OFDM trong hệ thống thông tin di động
SVTH: Võ Thị Thái Hòa Trinh – Lớp: CCVT05A iii
2.4. CÁC KĨ THUẬT CƠ BẢN TRONG OFDM .................................................. 16
2.4.1. Điều chế/giải điều chế ................................................................................. 16
2.4.2. Mã hóa kênh ................................................................................................ 18
2.4.3. Chuyển đổi Serial/Parallel và Parallel/Serial ............................................ 19
2.4.4. Kỹ thuật IFFT/FFT trong OFDM .............................................................. 20
2.4.5. Tiền tố lặp CP .............................................................................................. 22
2.4.6. Ước lượng kênh ........................................................................................... 24
2.5. SO SÁNH ĐỘ PHỨC TẠP GIỮA KỸ THUẬT OFDM VỚI ĐIỀU CHẾ
ĐƠN SÓNG MANG ................................................................................................. 26
2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..................................................................................... 27
CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT MIMO .................................................. 28
3.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MIMO ........................................................ 28
3.1.1. Ưu điểm của kỹ thuật MIMO ...................................................................... 28
3.1.2. Nhược điểm của hệ thống MIMO ............................................................... 29
3.2. ĐỘ LỢI TRONG HỆ THỐNG MIMO ........................................................... 29
3.3. CÁC KĨ THUẬT PHÂN TẬP .......................................................................... 31
3.3.1. Phân tập thời gian ....................................................................................... 32
3.3.2. Phân tập không gian .................................................................................... 33
3.3.3. Phân tập tần số ............................................................................................ 34
3.3.4. Các phương pháp kết hợp phân tập ............................................................ 34
3.4. MÃ HÓA KHÔNG GIAN - THỜI GIAN ....................................................... 36
3.4.1. Mã hóa khối không gian thời gian (Space time block Codes) ................... 37
3.4.2. Mã lưới không gian thời gian STTC .......................................................... 39
3.5. Kết luận chương ................................................................................................ 41
CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT MIMO – OFDM .................................. 42
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG ...................................................................................... 42
Tìm hiểu về kỹ thuật MIMO – OFDM trong hệ thống thông tin di động
SVTH: Võ Thị Thái Hòa Trinh – Lớp: CCVT05A iv
4.2. MÔ TẢ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MIMO - OFDM............................ 43
4.2.1. MIMO-OFDM Tx ........................................................................................ 44
4.2.2. MIMO_OFDM Rx ....................................................................................... 44
4.2.3. Cấu trúc của khung (frame) của hệ thống MIMO-OFDM ....................... 45
4.3. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG MIMO-OFDM ..................................................... 45
4.3.1. Mô hình hệ thống MIMO-OFDM .............................................................. 45
4.3.2. Space-Time Block-Coded OFDM ............................................................... 47
4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..................................................................................... 51
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 53
ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ...................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 54
Tìm hiểu về kỹ thuật MIMO – OFDM trong hệ thống thông tin di động
SVTH: Võ Thị Thái Hòa Trinh – Lớp: CCVT05A v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Lộ trình phát triển từ 1G đến 4G ..................................................................... 6
Hình 1.2: Mô hình tổng quát hệ thống MIMO - OFDM ............................................... 10
Hình 2.1: Băng thông được sử dụng hiệu quả trong OFDM ......................................... 15
Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống OFDM .......................................................................... 15
Hình 2.3: Chùm tín hiệu M_QAM ................................................................................ 17
Hình 2.4: Bộ chuyển đổi S/P ......................................................................................... 20
Hình 2.5: Bộ chuyển đổi P/S ......................................................................................... 20
Hình 2.6: Tiền tố lặp (CP) trong OFDM ....................................................................... 22
Hình 2.7: Đáp ứng xung của kênh truyền trong môi trường truyền đa đường .............. 23
Hình 2.8: Tín hiệu Pilot trong miền thời gian và tần số ................................................ 25
Hình 2.9: Tín hiệu pilot trong miền tần số .................................................................... 25
Hình 3.1: Hình ảnh trực quan của một hệ thống MIMO ............................................... 28
Hình 3.2: Mô hình một hệ thống MIMO tổng quát ....................................................... 28
Hình 3.3: Kỹ thuật Beamforming .................................................................................. 30
Hình 3.4: Ghép kênh không gian giúp tăng tốc độ truyền ............................................ 30
Hình 3.5: Phân tập không gian giúp cải thiện SNR ....................................................... 30
Hình 3.6: Sơ đồ phân tập theo thời gian ........................................................................ 32
Hình 3.7: Mô hình phân tập không gian ........................................................................ 33
Hình 3.8: Mô hình bộ tổ hợp kiểu lựa chọn .................................................................. 34
Hình 3.9: Bộ tổ hợp kiểu quét ....................................................................................... 35
Hình 3.10: Phương pháp kết hợp tỉ số cực đại .............................................................. 36
Hình 3.11: Sơ đồ giải mã của hệ thống STBC .............................................................. 38
Hình 3.12: Sơ đồ mã lưới .............................................................................................. 40
Hình 3.13: Mô tả sơ đồ mã hóa với k = 1, K = 3 và n = 2 ............................................ 40