ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRONG OFDM CỦA WIMAX 1

ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRONG OFDM CỦA WIMAX

Các thuật ngữ viết tắt

ADSL Asymmetric Digital Mạng số truy câp internet băng

subcribe Line rộng.

AM Amplified modulation Điều biên.

AMC Adaptive modulation Mã hóa và điều chế thích nghi.

and coding

BPSK Binary PSK Điều chế pha 2 mức.

BS Base station Trạm cơ sở.

CDMA Code division Đa truy cập phân chia

Multiplex access theo mã.

CTC Convolution turbo code Mã xoắn turbo.

DAB Digital Audio Broadcasting Hệ thống phát thanh số và truyền

số liệu tốc độ cao.

DEMUX Bộ tách kênh.

DSP Digital signal processing Bộ xử lý số.

DVB_T Digital video broadcasting Hệ thống truyền hình số mặt đất.

for terrestrial transmission mode

FDD Frequency division duplex Song công theo tần số.

FFT Fast fourier transformer Chuyển đổi fourier nhanh.

FM Frequency modulation Điều tần.

FUSC Fully used sub-carrier Sóng mang con sử dụng

Hoàn toàn.

HARQ Hybrid automatic Kĩ thuật sửa lỗi bằng dò lặp.

repeat request

ICI Inter-carrier interference Nhiễu giữa các sóng

mang.

IFFT Inverse FFT Chuyển đổi fourier nhanh ngược.

ISI Inter-symbol interference Nhiễu giữa các biểu tượng.

LOS Line of sight Tầm nhìn thẳng.

LS Least square

MAC Media access control

MAI multiplex access interference Nhiễu đa truy cập.

MIMO Multiple input multiple Hệ thống đa anten phát

Output và thu.

MMSE Minimum square error

MUX Multiplexer Bộ ghép kênh.

NLOS Noneline of sight Không phải tầm nhìn thẳng.

OFDM Orthogonal frequency Ghép kênh phân chia

division mutiplex theo tần số trực giao.

OFDMA Orthogonal frequency Đa truy cập phân chia

division multiplex access theo tần số trực giao.

PSK Phase shift keying Điều pha.

QAM Quadrature Amplitude Điều chế biên độ cầu phương.

Modulaion

QPSK Quadrature PSK Điều chế cầu phương PSK.

PUSC patially used sub-carrier Sóng mang con sử dụng

Một phần.

SER Symbol error rate Tỷ lệ lỗi biểu tượng.

SNR Signal noise to ratio Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm.

SOFDMA Scalable OFDMA

SS Subcribe station Trạm người dùng.

TDD Time division duplex Song công theo thời gian.

WIMAX Worldwide interoperability Khả năng kết nối không

for microwave access dây trên diện rộng với truy Viba.

VLAN Virtual local area netword Mạng LAN ảo.

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

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.

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.

 Chuẩn 802.16e: Đang trong giai đoạn hoàn thiện và chuẩn hoá. Đặc điểm nổi

bật của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động ( vận tốc di chuyển

lớn nhất mà có thể sử dụng dịch vụ này lên đến 100 Km/h ).

Ngoài ra, còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong giai

đoạn chuẩn hoá như 802.16g, 802.16f, 802.16h…

1.4 Các công nghệ sử dụng trong WIMAX:

1.4.1 Điều chế thứ tự cao hơn:

Ngược với công nghệ tương tự có trước đây (FM,AM) và biểu đồ điều chế số hóa hiệu

suất thấp. (PSK, BPSK, và QPSK) được sử dụng rộng rãi trong các mạng ngày nay,

công nghệ băng rộng không dây yêu cầu sử dụng các biểu đồ điều chế theo thứ tự cao

hơn với hiệu quả trải phổ tốt hơn.

Tuy nhiên biểu đồ điều chế theo thứ tự cao hơn này rất dễ bị tác động bởi nhiễu

(Interference) và hiện tượng đa đường dẫn. Cả hai yếu tố này đều phổ biến trong các

triển khai mạng không dây có mặt khắp nơi với số lượng người ong lớn.

Hình 1.1: Một số lược đồ điều chế theo thứ tự khác nhau

Để biết được những tác động này, công nghệ OFDM, OFDMA và SOFDMA là những

công nghệ truy cập mới cải tiến hỗ trợ kênh cần thiết để đạt được hiệu quả trải phổ cao

hơn với thông lượng kênh cao hơn. Những công nghệ mới này là nền tản cho WIMAX

di động và các hệ thống băng rộng di động thế hệ tiếp theo khác.

1.4.1.1 Công nghệ OFDM:

Nhu cầu về các dịch vụ băng thông rộng tin cậy trong điều kiện truyền không dây bị

che chắn (tầm nhìn khuất–NLOS, đặc biệt bị ảnh hưởng bởi hiện tượng đa đường dẫn

và can thiệp từ các nhà cung cấp dịch vụ không dây khác) đã đưa công nghệ không dây

vào triển khai rộng khắp sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

OFDM trong các chuẩn và sản phẩm .