Chương 5: Chương trình mô phỏng
Đối với hệ thống không dùng một cơ chế thích nghi nào hoặc thích nghi theo
cơ chế chọn lọc sóng mang sẽ có thông lượng không đổi, kết quả so sánh chỉ có ý
nghĩa đối với hai cơ chế thích nghi là chuyển mức điều chế (AQAM) và kết hợp
giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế.
Khi điều kênh kênh xấu (SNR < 8 dB), hệ thống không thích nghi và hệ thống thích
nghi theo mức điều chế có thông lượng như nhau 1 bit/ký hiệu (các hệ thống đều
phát BPSK). Song cũng với điều kiện kênh như vậy, hệ thống dùng cơ chế thích
nghi kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế đã có thể phát 4-QAM. Đến
khi hệ thống thích nghi theo mức điều chế có thể phát ổn định 4-QAM, thì hệ thống
dùng cơ chế thích nghi kết hợp đã có thể phát 16-QAM. Tuy số lần phát 4-QAM và
16-QAM tương đương nhau, nhưng như thế thông lượng của hệ thống dùng cơ chế
thích nghi kết hợp cũng cao hơn rất nhiều so với các hệ thống khác. Để thấy rõ ưu
điểm của các cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế ta hãy xét điều kiện kênh
truyền tốt hơn, và mức điều chế cao hơn.
Trường hợp 2: Mức điều chế sóng mang con thiết lập ban đầu là 4-QAM. Kênh
truyền được thiết lập sao cho cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế không đạt
ngưỡng phát 64-QAM (vì nếu như vậy sẽ không so sánh chọn vẹn hiệu năng BER
và hiệu năng thông lượng giữa các cơ chế thích nghi cho từng mức ngưỡng phát
khác nhau).
- 82 -
Chương 5: Chương trình mô phỏng
Phân tích kết quả:
Hiệu năng BER:
Hiệu năng so sánh trong trường hợp này cũng tương tự như trường hợp đầu, hệ
thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang vẫn cho hiệu năng cao
nhất. Khi SNR > 32 dB ta thấy hiệu năng của hệ thống dùng cơ chế thích nghi
- 83 -
Chương 5: Chương trình mô phỏng
chuyển mức điều chế thấp nhất, vì hệ thống phát 16-QAM sẽ có BER cao hơn mức
phát 4-QAM cố định của hệ thống không thích nghi. Hệ thống dùng cơ chế thích
nghi kết hợp đạt ngưỡng phát 16-QAM rất sớm (SNR > 22 dB), và hiệu năng cũng
cao hơn hệ thống dùng nguyên cơ chế chuyển mức điều chế.
Hiệu năng thông lượng
Thông lượng của hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp vẫn tỏ ra ưu thế hơn
hệ thống dùng cơ chế chuyển mức điều chế thông thường, hệ thống này đạt ngưỡng
phát 4-QAM và 16-QAM sớm hơn hệ thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chuyển
mức điều chế.
Hai trường hợp vừa khảo sát ta chưa thấy ưu điểm rõ rệt của các hệ thống dùng cơ
chế thích nghi chuyển mức điều chế, tuy nhiên với điều kiện kênh truyền tốt hơn và
mức điều chế sóng mang con thiết lập ban đầu cao hơn ta sẽ thấy ưu điểm của các
hệ thống này.
Trường hợp 3: Mức điều chế sóng mang con thiết lập ban đầu là 16-QAM.
Hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng trong trường hợp này được thể hiện trong
giao diện dưới đây:
- 84 -
Chương 5: Chương trình mô phỏng
Phân tích kết quả:
Hiệu năng BER
Trường hợp này hiệu năng so sánh giữa các hệ thống đã khác xa so với hai
trường hợp vừa khảo sát. Các hệ thống dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế
đã chiếm ưu thế hơn hẳn. Nguyên nhân do có sự chuyển mức điều chế từ cao xuống
thấp làm BER giảm mạnh, trong khi các hệ thống không dùng cơ chế thích nghi
- 85 -
Chương 5: Chương trình mô phỏng
chuyển mức điều chế vẫn giữ nguyên mức điều chế cao (16-QAM). Hiệu năng của
cơ chế thích nghi kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế đã cao hơn các
hệ thống khác. Song khi SNR cao do hệ thống này đạt mức phát 64-QAM, do đó
hiệu năng có phần thấp hơn hệ thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chọn lọc sóng
mang.
Hiệu năng thông lượng
Trong trường hợp này vẫn có sự khác nhau về thông lượng giữa hai cơ chế thích
nghi: chuyển mức điều chế đơn thuần và kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức
điều chế. Cơ chế thích nghi kết hợp vẫn tỏ ra hiệu quả hơn hẳn, cả khi SNR thấp và
SNR cao hơn. Đặc biệt khi SNR > 35 hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp đã có
thể phát 64-QAM, trong khi hệ thống dùng nguyên cơ chế thích nghi chuyển mức
điều chế chỉ đạt ngưỡng BER phát 16-QAM. Để thấy rõ ưu điểm vượt trội của hệ
thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp giữa chọn lọc sóng mang và mức điều chế ta
hãy xét trường hợp mức điều chế thiết lập ban đầu là 64-QAM.
Trường hợp 4: Mức điều chế sóng mang con thiết lập ban đầu là 64-QAM.
- 86 -
Chương 5: Chương trình mô phỏng
Phân tích kết quả
Hiệu năng BER
- 87 -
Chương 5: Chương trình mô phỏng
Hiệu năng của các hệ thống dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế đã chiếm
ưu thế tuyệt đối. Trong đó hệ thống dùng cơ chế thích nghi kết hợp giữa chọn lọc
sóng mang và mức điều chế cho hiệu năng cao nhất.
Hiệu năng thông lượng
Trong trường hợp này các hệ thống không dùng cơ chế chuyển mức điều chế sẽ cho
thông lượng cao nhất do giữ nguyên mức điều chế 64-QAM. Tuy nhiên cần lưu ý
rằng, hiệu năng BER của các hệ thống này thấp hơn rất nhiều so với các hệ thống
dùng cơ chế thích nghi chuyển mức điều chế, do đó sẽ không đảm bảo QoS
5.6 Kết luận chương
Chương này đã giới thiệu tính năng của chương trình mô phỏng hệ thống truyền dẫn
OFDM. Phân tích phương pháp mô phỏng tín hiệu OFDM, phân tích các thông số
hệ thống truyền dẫn OFDM. So sánh hiệu quả của các hệ thống OFDM sử dụng các
cơ chế thích nghi và các hệ thống OFDM không dùng cơ chế thích nghi, tiêu chí so
sánh được thể hiện thông qua đánh giá chất lượng ảnh ban đầu và ảnh truyền qua
các hệ thống OFDM. Một kết quả rất quan trọng là chương này đã đánh giá hiệu
năng BER và hiệu năng thông lượng của các cơ chế thích nghi khác nhau thông qua
mô phỏng, kết quả so sánh giữa các hệ thống sử dụng các cơ chế thích nghi khác
nhau và các hệ thống không dùng cơ chế thích nghi cho thấy sự kết hợp của hai cơ
chế thích nghi là thích nghi theo mức điều chế (AQAM) và cơ chế thích nghi chọn
lọc sóng mang đã đem lại hiệu năng BER cực đại đồng thời hiệu năng thông lượng
cũng cao hơn rất nhiều so với các hệ thống chỉ dùng một cơ chế thích nghi độc lập.
- 88 -
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Kết luận:
Đồ án đã tập trung tìm hiểu, trình bày tương đối chi tiết về kĩ thuật OFDM
cũng như kĩ thuật OFDM thích nghi. Trong kĩ thuật AOFDM, đồ án trình bày ba
giải thuật chính để tiến hành điều chế thích nghi theo sự biến đổi của kênh truyền.
Đó là: thích nghi theo SNR phát trên mỗi sóng mang, thích nghi theo mức điều chế,
thích nghi theo cơ chế chọn lọc sóng mang. Thực hiện các cơ chế thích nghi nhằm
tăng cường thông lượng của hệ thống, nâng cao chất lượng truyền dẫn mà ở đây
được đánh giá qua hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng. Thông qua chương
trình mô phỏng, nhận thấy sự kết hợp của hai cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang
và chuyển mức điều chế đã đem lại hiệu năng vượt trội hơn hẳn so với các cơ chế
riêng rẽ khác.
Hướng phát triển của đề tài:
Qua quá trình mô phỏng, ta nhận thấy cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang
hoạt động rất hiệu quả, nhưng phương pháp thích nghi theo mức điều chế cần được
tối ưu hơn. Trong đồ án cơ chế thích nghi theo mức điều chế sẽ thay đổi mức điều
chế trên toàn bộ các sóng mang con một cách đồng loạt như nhau nên hiệu quả
mang lại chưa cao. Nếu có thể xây dựng từng sơ đồ thích nghi mức điều chế độc
lập cho mỗi sóng mang con thì hiệu quả mang lại sẽ cao hơn.
Ngoài ra do quá trình thích nghi theo cơ chế chuyển mức điều chế bị giới hạn
bởi ngưỡng SNR mà tại đó các bộ giải mã vẫn có thể làm việc tốt, vì vậy việc
- 89 -
nghiên cứu thiết kế các bộ mã tốt thích hợp với hệ thống OFDM điều chế nhiều
mức trong điều kiện kênh fading là việc có ý nghĩa quan trọng. Hướng nghiên cứu
có thể là thiết kế các mã thích nghi dùng cho OFDM như mã xoắn, mã Turbo, mã
RSC,…
Xuất phát từ đòi hỏi không ngừng về chất lượng truyền dẫn đa dịch vụ trong các
mạng vô tuyến và thông tin di động, để nâng cao khả năng ứng dụng của hệ thống
OFDM, bộ mã cần dùng cần có kết cấu bộ mã đơn giản mà vẫn đảm bảo được chỉ
tiêu về tỉ lệ lỗi bit BER và thông lượng thông tin BPS của toàn bộ hệ thống. Sau mã
Turbo mã BICM-ID được đề xuất nghiên cứu từ những năm 1990 bởi nhóm nghiên
cứu X.Li và Ritcey là bộ mã tốt cho truyền dẫn trên kênh đa đường do thừa hưởng
ưu điểm của các mã xoắn cơ sở, phương pháp xáo trộn bít, giải mã lặp và các
phương pháp khác. Việc ứng dụng bộ mã này kết hợp với OFDM thích nghi sẽ
mang lại cho chúng ta một hệ thống mềm dẻo, có hiệu quả cao trong điều kiện
truyền dẫn đa đường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Lý thuyết trải phổ và ứng dụng”. Nhà xuất bản
bưu điện 2001.
[2] Các tạp chí bưu chính viễn thông.
[3] "Adaptive techniques for multiuser OFDM", for the degree of Doctor of
Philosophy in Electrical and Computer Engineering, Eric Philip Lawrey, 12 -
2001.
- 90 -
