Ước lượng kênh truyền hình

L I M Đ U

Ờ Ở Ầ

L I CAM ĐOAN Ờ

Em xin cam đoan n i dung c a đ án này không ph i là b n sao chép c a b t c ủ ấ ứ ủ ồ ả ả ộ

c. đ án ho c công trình đã có t ồ ặ tr ừ ướ

L I M Đ U

Ờ Ở Ầ

L I M Đ U Ờ Ở Ầ

Em xin chân thành c m n nhà tr ả ơ ườ ả ng đã t o đi u ki n, cám n s d y b o ơ ự ạ ề ệ ạ

t n tình c a các th y cô trong khoa Đi n T Vi n Thông cũng nh các th y cô ệ ậ ủ ử ư ễ ầ ầ

khác trong tr ng Đ i H c Bách Khoa Đà N ng, đã giúp em hoàn thành đ án t ườ ẵ ạ ọ ồ ố t

nghi p này. ệ

t, em xin bày t lòng bi Đ c bi ặ ệ ỏ ế ơ t n sâu s c đ n th y giáo Nguy n Duy ầ ế ễ ắ

Nh t Vi n, ng ng d n c a em và cô giáo Hoàng Lê Uyên Th c, đã t n tình ễ ậ i h ườ ướ ẫ ủ ụ ậ

ch b o đ cho em hoàn thành t t đ án này. ỉ ả ể ố ồ

Đ có đ c k t qu nh ngày hôm nay, em r t bi ể ượ ư ế ấ ả ế ơ ộ t n gia đình đã đ ng

viên khích l , t o m i đi u ki n nh t trong quá trình h c t p, cũng nh quá trình ệ ạ ọ ậ ư ề ệ ấ ọ

th c hi n đ án t ệ ồ ự ố t nghi p này. ệ

ế M c dù em đã có nhi u c g ng nh ng ch c ch n đ án còn nhi u thi u ư ố ắ ề ề ắ ắ ặ ồ

sót, em r t mong nh n đ ậ ượ ự ỉ ả ủ c s ch b o c a th y cô cùng các b n. ầ ạ ấ

Đà N ng, ngày 02 tháng 06 năm 2008 ẵ

Sinh viên

Lê Th B o Quyên ị ả

M C L C Ụ

Ụ

M C L C Ụ Ụ

CÁC T VI T T T Ừ Ế

Ắ

CÁC T VỪ I T T T Ắ Ế

A

AWGN Additive White Gaussian Noise

Nhi u Gauss tr ng c ng ễ ắ ộ

B

Bit Error Rate BER

T l i bit. l ỉ ệ ỗ

BPSK Binary Phase Shift Keying

Khóa d ch pha nh phân. ị ị

C

Carrier to Interference Ratio C/I

T s sóng mang trên nhi u. ỷ ố ễ

Cyclic Prefix CP

Ti n t l p. ề ố ặ

(Inverse) Discrete Fourier Transform D (I)DFT

Bi n đ i Fourier r i r c (ng c). ờ ạ ế ổ ượ

DSP Digital Signal Processing

B x lý tín hi u s . ệ ố ộ ử

E F

FDD Frequency Division Duplexing

Ghép kênh song công phân chia theo t n s . ầ ố

CÁC T VI T T T Ừ Ế

Ắ

FDM Frequency Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo t n s . ầ ố

FDMA Frequency Division Multiple Access

Đa truy c p phân chia theo t n s ầ ố ậ

FIR Finite Impulse Response

Đáp ng xung h u h n. ữ ạ ứ

.

G

Guard Interval GI

D i b o v . ả ả ệ

.

H

Inter Channel Interference I ICI

Nhi u xuyên kênh. ễ

(I)FFT (Inverse) Fast Fourier Transform

Bi n đ i Fourier nhanh thu n (đ o). ế ậ ả ổ

ISI Intersymbol Interference

Nhi u xuyên ký t ễ . ự

L

Least Square LS

Bình ph ng nh nh t. ươ ỏ ấ

LMMSE Least Minimum Mean Squared Error

L i quân ph ng t i thi u tuy n tính. ỗ ươ ố ể ế

LOS Line of Sight

CÁC T VI T T T Ừ Ế

Ắ

Tuy n truy n d n th ng. ề ẫ ế ẳ

M

MUX Multiplex

Đa h pợ

MMSE Minimum Mean Squared_Error

L i quân ph ng t ỗ ươ ố i thi u. ể

N

NLOS Non Line Of Sight

Không có tuy n truy n d n th ng. ề ẫ ế ẳ

O

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo t n s tr c giao. ầ ố ự

OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access

Đa truy c p phân chia theo t n s tr c giao. ầ ố ự ậ

P

PAPR Peak_to_Average Power Ratio (PAR)

T s công su t đ nh trên công su t trung bình. ấ ỉ ỷ ố ấ

PN Pseudo Noise

ng u nhiên. Chu i gi ỗ ả ẫ

PSK Phase Shift Keying

Đi u ch s d ch pha. ế ố ị ề

Q

CÁC T VI T T T Ừ Ế

Ắ

QAM Quadrature Amplitude Modulation

Đi u biên c u ph ng. ề ầ ươ

QOS Quality of Service

Ch t l ấ ượ ng d ch v . ụ ị

(Q)PSK (Quadrature) Phase-Shift Keying

Khóa d ch pha (vuông góc). ị

R

S SER Symbol Error Rate

T l l i Symbol (kí hi u) ỷ ệ ỗ ệ

SNR Signal to Noise Rate

T l tín hi u trên nhi u. ỷ ệ ệ ễ

T

TDD Time Division Duplexing

Ghép song công phân chia th i gian. ờ

TDMA Time Division Multiple Access

Đa truy c p phân chia theo th i gian ậ ờ

U

CÁC T VI T T T Ừ Ế

Ắ

UL Uplink

Tuy n lên. ế

UMTS Universal Mobile Telecommunnication System

H th ng thông tin di đ ng đa năng. ệ ố ộ

V .

W WLAN Wireless Local Area Network

M ng không dây n i b ộ ộ ạ

CH

NG 1 GI

I THI U

ƯƠ

Ớ

Ệ

CH NG 1 GI I THI U ƯƠ Ớ Ệ

1.1 Gi i thi u chung ớ ệ

Ghép kênh phân chia theo t n s tr c giao là m t kĩ thu t truy n mà trong ầ ố ự ề ậ ộ

đó t p h p nh ng sóng mang tr c giao v i nhau r i truy n đ ng th i. ữ ự ề ậ ợ ớ ồ ồ ờ Ứ ụ ng d ng

kĩ thu t OFDM, ta có kh năng truy n thông tin t c đ cao, s d ng băng thông ử ụ ề ậ ả ố ộ

c nhi u liên kí t ISI, nhi u liên sóng mang ICI, ch ng đ hi u qu , ch ng đ ả ệ ố ượ ễ ự ễ ố ượ c

fading ch n l c t n s c bi t đ n cách đây kho ng 40 năm ọ ọ ầ ố. Kĩ thu t OFDM đ ậ ượ ế ế ả

nh ng mà nó m i đ ớ ượ ứ ẩ c ng d ng r ng rãi nh ng năm g n đây. Nh ng s n ph m ư ụ ữ ữ ầ ả ộ

ng d ng kĩ thu t OFDM có th k đ n WIMAX (Worlwide interoperationability ứ ể ể ế ụ ậ

for Microwaves Access), WLAN (Wireless Local Area Network) 802.11, x-DSL (x-

Digital Subcriber Line) và DVT (Digital Video Broadcasting).

OFDM là m t ng c viên sáng giá cho các h th ng thông tin t c đ cao, ệ ố ộ ứ ử ộ ố

do đó ngày càng có nhi u h th ng thông tin ng d ng kĩ thu t OFDM. Vi c ệ ố ệ ướ c ứ ụ ề ậ

ng kênh truy n đóng vai trò quan tr ng trong các h thông thông tin nói chung l ượ ề ệ ọ

và h th ng OFDM nói riêng. V i ni m đam mê trong lĩnh v c DSP, cùng v i ham ệ ố ự ề ớ ớ

mu n tìm hi u kĩ thu t OFDM, em đã ch n đ tài nghiên c u này cho đ án t ứ ể ề ậ ố ọ ồ ố t

nghi p c a mình. ệ ủ

1.2 M c đích c a đ án ủ ồ ụ

c l ng kênh truy n trong h th ng OFDM. Đ án tìm hi u v k thu t ể ề ỹ ậ ướ ượ ồ ệ ố ề

Trong đó, đ án t p trung nghiên c u hai lo i c l ng t ng đ i đ n gi n là ạ ướ ượ ứ ậ ồ ươ ố ơ ả

MMSE và LS, so sánh 2 ph ng pháp ng kênh l i bình ph ng trung bình ươ c l ướ ượ ỗ ươ

nh nh t (MMSE) và bình ph ấ ỏ ươ ạ ng ít nh t (LS) cũng nh tác đ ng c a các lo i ư ủ ấ ộ

nhi u và các hi n t ng đa đ ng đ n h th ng thông tin. ệ ượ ễ ườ ế ệ ố

1.3 B c c c a đ án ố ụ ủ ồ

Đ án chia làm 5 ch ng : ồ ươ

Ch ng 1 : Gi i thi u khái quát đ án ươ ớ ệ ồ

Ch ng 2 : Trong ch ng này s l n l ươ ươ ẽ ầ ượ ơ ả t trình bày v các khái ni m c b n ề ệ

trong OFDM, s khác nhau gi a OFDM và FDM, tính tr c giao, c u trúc OFDM, ự ữ ự ấ

s đ kh i h th ng OFDM, v n đ đ ng b trong OFDM, u nh ơ ồ ố ệ ố ề ồ ư ấ ộ ượ ủ c đi m c a ể

CH

NG 1 GI

I THI U

ƯƠ

Ớ

Ệ

h th ng OFDM, k thu t đi u ch s d ng trong OFDM. Ph n còn l ệ ố ế ử ụ ề ầ ậ ỹ ạ ủ i c a

ch ng s trình bày các b c thi t k h th ng OFDM và các k t qu mô ph ng ươ ẽ ướ ế ế ệ ố ế ả ỏ

Ch ng 3 : Trong ch ng này s l n l ươ ươ ẽ ầ ượ ơ ả t trình bày v các khái ni m c b n ề ệ

ng, đáp trong kênh truy n vô tuy n, khái ni m kênh truy n d n phân t p đa đ ệ ề ế ề ẫ ậ ườ

ng xung c a kênh không ph thu c th i gian và kênh ph thu c th i gian, các mô ứ ủ ụ ụ ộ ờ ộ ờ

hình kênh c b n, quan h gi a tín hi u phát, tín hi u thu và mô hình kênh, kênh ệ ữ ơ ả ệ ệ

truy n d n trong môi tr ng nhi u tr ng và m t s k t qu mô ph ng. Ngoài ra ề ẫ ườ ộ ố ế ễ ắ ả ỏ

ng kênh vô tuy n cũng đ c đ c p đ n. v n đ v dung l ề ề ấ ượ ế ượ ề ậ ế

Ch ng 4 : Trong ch ng này s trình bày v kĩ thu t c l ươ ươ ậ ướ ượ ẽ ề ề ng kênh truy n

trong h th ng OFDM , trong đó đi sâu vào hai ph ng pháp ng kênh l ệ ố ươ c l ướ ượ ỗ i

bình ph ươ ng trung bình nh nh t ( MMSE ) và bình ph ấ ỏ ươ ng ít nh t ( LS ). ấ

Ch ng 5 ng phát tri n đ tài trong t ng lai ươ : K t lu n và h ậ ế ướ ể ề ươ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

CH NG 2 ƯƠ K THU T OFDM Ậ Ỹ

2.1 Gi ng ớ i thi u ch ệ ươ

Trong ch ng này s l n l t trình bày v các khái ni m c b n trong ươ ẽ ầ ượ ơ ả ề ệ

OFDM, s khác nhau gi a OFDM và FDM, tính tr c giao, c u trúc OFDM, s đ ơ ồ ự ữ ự ấ

kh i h th ng OFDM, v n đ đ ng b trong OFDM, u nh c đi m c a h ố ệ ố ề ồ ư ấ ộ ượ ủ ể ệ

th ng OFDM, k thu t đi u ch s d ng trong OFDM.. Ph n còn l i c a ch ế ử ụ ề ầ ậ ố ỹ ạ ủ ươ ng

c thi t k h th ng OFDM và các k t qu mô ph ng s trình bày các b ẽ ướ ế ế ệ ố ế ả ỏ

2.2 Khái ni m OFDM ệ

K thu t OFDM là k thu t ghép kênh phân chia theo t n s tr c giao ố ự ậ ầ ậ ỹ ỹ

(Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đó là s k t h p gi a mã hóa và ự ế ợ ữ

ghép kênh. Th ng th ng nói t i ghép kênh ng i ta th ng nói t ườ ườ ớ ườ ườ ớ i nh ng tín ữ

hi u đ c l p t h p l c t i. Trong OFDM, nh ng tín ộ ậ ừ ệ nh ng ngu n đ c l p đ ồ ộ ậ ữ ượ ổ ợ ạ ữ

ồ hi u đ c l p này là các sóng mang con. Đ u tiên tín hi u s chia thành các ngu n ệ ẽ ộ ậ ệ ầ

i đ tao nên sóng mang OFDM. đ c l p, mã hóa và sau đó ghép kênh l ộ ậ ạ ể

OFDM là tr ng h p đ c bi t c a FDM (Frequency Divison Multiplex). Ta ườ ặ ợ ệ ủ

ng kênh truy n FDM gi ng nh m t dòng n c đang ch y, n có th liên t ề ưở ư ộ ề ố ướ ả ướ c

ch y thành m t dòng l n; kênh truy n OFDM gi ng nh n c ch y vòi sen, chia ư ướ ề ả ộ ớ ố ả ở

c nh . Ta có th dùng tay đ ch n dòng n vòi n ra thành t ng dòng n ừ ướ ể ặ ể ỏ c t ướ ừ ướ c

thông th ng nh ng không th làm t ng t vòi sen. M c dù ườ ư ể ươ v i n ự ớ ướ c ch y ra ả ở ặ

c hai k thu t cùng th c hi n chung m t công vi c nh ng mà l ả ự ư ệ ệ ậ ộ ỹ ạ ả i co nh ng ph n ữ

ng khác nhau đ i v i nhi u. ứ ố ớ ễ

Ta cũng có th liên t ng t i s v n chuy n hàng hóa b ng xe t i . Ta có ể ưở ớ ự ậ ể ằ ả

hai ph ng án, dùng m t chi c xe l n ch t ươ ở ấ ả ộ t c hàng hóa (FDM) ho c dùng m t ế ặ ộ ớ

đoàn xe nh (OFDM). C hai ph ả ỏ ươ ư ng án đ u ch cùng m t lo i hàng hóa nh ng ộ ề ạ ở

trong tr ng h p tai n n x y ra n u ta dùng đoàn xe nh thì ch có ¼ hàng hóa b ườ ế ạ ả ợ ỏ ỉ ị

m t mát. ấ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Hình 2.1: Minh h a s khác nhau c a OFDM và FDM ọ ự ủ

2.3 So sánh FDM và OFDM

OFDM khác v i FDM nhi u đi m. T t c các sóng mang th c p trong tín ấ ả ứ ấ ề ể ớ

hi u OFDM đ c đ ng b th i gian và t n s v i nhau, cho phép ki m soát t ệ ượ ầ ố ớ ộ ờ ể ồ ố t

ề can nhi u gi a các sóng mang v i nhau. Các sóng mang này ch ng l p trong mi n ữ ễ ấ ớ ồ

t n s ầ ố nh ng không gây can nhi u gi a các sóng mang (ICI: inter-carrier ữ ư ễ

interference) do b n ch t tr c giao c a đi u ch . V i FDM, tín hi u truy n c n có ề ế ớ ề ầ ấ ự ủ ệ ả

ậ kho ng b o v t n s l n gi a các kênh đ đ m b o không b ch ng ph , vì v y ệ ầ ố ớ ị ồ ể ả ữ ả ả ả ổ

không có hi n t ng giao thoa kí t ệ ượ ự ả ISI gi a nh ng sóng mang. Đi u này làm gi m ữ ữ ề

hi u qu ph . Tuy nhiên v i OFDM nh m kh c ph c hi u qu ph kém khi có ằ ụ ệ ệ ắ ả ả ổ ớ ổ

kho ng b o v (guard period) b ng cách gi m kho ng cách các sóng mang và cho ệ ằ ả ả ả ả

phép ph c a các sóng mang c nh nhau trùng l p nhau. S trùng l p này đ c phép ổ ủ ự ạ ắ ắ ượ

c ch n chính xác sao cho đ nh c a sóng n u kho ng cách gi a các sóng mang đ ữ ế ả ượ ủ ọ ỉ

mang này s đi qua di m không c a sóng mang kia t c là các sóng mang tr c giao ủ ứ ự ẽ ể

nhau đ nh ng tín hi u đ ể ữ ệ ượ c khôi ph c mà không giao thoa hay ch ng ph . ổ ụ ồ

Hình 2.2:K thu t đa sóng mang ch ng xung và không ch ng xung. ậ ồ ồ ỹ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Hình 2.3: Ph c a OFDM và FDM ổ ủ

2.4 Tính tr c giao ự

M t tín hi u đ ệ ộ ượ ọ ệ c g i là tr c giao n u nó có quan h đ c l p v i tín hi u ệ ộ ậ ự ế ớ

khác. Tính tr c giao là m t đ c tính cho phép truy n m t lúc nhi u thông tin trên ộ ặ ự ề ề ộ

m t kênh chung mà không gây ra nhi u. Chính s m t tính tr c giao là nguyên nhân ự ấ ự ễ ộ

gây ra s suy gi m tín hi u trong vi n thông . ự ễ ệ ả

OFDM đ t đ c s tr c giao b ng cách c p phát cho m i ngu n thông tin ạ ượ ự ự ấ ằ ỗ ồ

m t s sóng mang nh t đ nh khác nhau. Tín hi u OFDM đ t đ ộ ố ấ ị ạ ượ ệ ổ c chính là t ng

h p c a t ợ ủ ấ ả ằ t c các sóng sin này. M i m t sóng mang có m t chu kì sao cho b ng ỗ ộ ộ

m t s nguyên l n th i gian c n thi ầ ộ ố ầ ờ ế ể t đ truy n m t ký hi u (symbol duration). ệ ề ộ

T c là đ truy n m t ký hi u chúng ta s c n m t s nguyên l n c a chu kỳ. Hình ẽ ầ ầ ủ ố ố ứ ể ề ệ ộ

2.4 là tr ườ ng h p c a tín hi u OFDM v i 4 sóng mang ph . ụ ợ ủ ệ ớ

Hình 2.4: C u trúc c a m t tín hi u OFDM ủ ệ ấ ộ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Các hình (1a), (2a), (3a), (4a) là mi n th i gian c a các sóng mang đ n t n v i các ờ ơ ầ ủ ề ớ

ch s 1, 2, 3, 4 là s chu kỳ trên m i ký hi u. Các hình (1b), (2b), (3b), (4b) là ỉ ố ệ ố ỗ

mi n t n s nh s d ng bi n đ i Fourier nhanh c a tín hi u. Hình phía d ờ ử ụ ề ầ ủ ế ệ ố ổ ướ i

cùng là tín hi u t ng h p c a 4 sóng mang ph . ụ ợ ủ ệ ổ

T

=

T p h p các hàm đ c g i là tr c giao n u th a mãn bi u th c (2.1) ậ ợ ượ ọ ứ ự ể ế ỏ

C

j

=

=

)( tStS )(

dt

C

d (* i

j

)

i

j

0

< = > i < = > i

j

0

(cid:236) - (cid:237) (cid:242) (2.1) „ (cid:238)

Nh ng sóng mang này tr c giao v i nhau vì khi nhân d ng sóng c a 2 sóng mang ự ữ ủ ạ ớ

b t kỳ và sau đó l y tích phân trong khoang th i gian T s có k t qu b ng không. ấ ả ằ ế ẽ ấ ờ

2.5 C u trúc OFDM ấ

C u trúc mi n t n s OFDM g m 3 lo i sóng mang con : ề ầ ố ạ ấ ồ

- Sóng mang con d li u ữ ệ cho truy n d li u ề ữ ệ

- Sóng mang con d n đ ng cho m c đích ng và đ ng b ẫ ườ ụ c l ướ ượ ồ ộ

c s d ng cho các băng - Sóng mang con vô d ng ụ (null) không đ truy n d n, đ ể ề ẫ ượ ử ụ

b o v và các sóng mang DC. ả ệ

Hình 2.5: C u trúc OFDM trong mi n t n s ề ầ ố ấ

Trong m t h th ng OFDM, tài nguyên s n có trong mi n th i gian chính là ộ ệ ố ề ẵ ờ

các symbol OFDM và trong mi n t n s chính là các sóng mang con. Các tài nguyên ề ầ ố

này đ ch c thành các kênh con c t i dùng. ượ ổ ứ (sub-channel) c p phát cho ng ấ ườ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Hình 2.6: C u trúc kênh con OFDM ấ

Hình 2.7: C u trúc lát OFDM ấ

C u trúc kênh con OFDM đ c phát ho hình (2.6). Trong kí t ấ ượ ạ ở ự ứ OFDM th 1

và th 3, nh ng sóng mang con bên ngoài c a m i lát đ u là nh ng sóng mang con ữ ứ ủ ữ ề ỗ

ng và có th i nh ng t n s này b ng vi c so d n đ ẫ ườ c l ể ướ ượ ng đáp ng kênh t ứ ạ ầ ố ữ ệ ằ

sánh v i nh ng sóng mang d n đ ng tham chi u đã bi ữ ẫ ớ ườ ế t tr ế ướ c. Đáp ng t n s ứ ầ ố

c l c a hai sóng mang bên trong có th đ ủ c ể ượ ướ ượ ng b ng phép n i suy tuy n tính ộ ế ằ

ế ớ trong mi n t n s . Đ tính toán đáp ng t n s c a nh ng sóng mang liên k t v i ề ầ ố ầ ố ủ ứ ữ ể

kí t OFDM th hai, ta có th n i suy trong mi n th i gian t s c l ng cho kí ự ể ộ ứ ề ờ ừ ự ướ ượ

t ự OFDM th 1 và th 3 ứ ứ

2.6 S đ kh i c a h th ng OFDM ơ ồ ố ủ ệ ố

Nh ng tín hi u OFDM đ ệ ữ ượ ạ ữ c t o ra trong mi n t n s vì khó t o ra nh ng ề ầ ố ạ

bank l n các b dao đ ng và nh ng b thu khóa p ha trong mi n t ng t . Hình 2.8 ữ ớ ộ ộ ộ ề ươ ự

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

ổ ữ ệ là s đ kh i c a b phát và thu OFDM c b n. Ph n máy phát bi n đ i d li u ố ủ ộ ơ ồ ơ ả ế ầ

s c n truy n, ánh x vào biên đ và pha c a các t ố ầ ủ ề ạ ộ ả ể i ph . Sau đó nó bi n đ i bi u ụ ế ổ

ờ di n ph c a d li u vào trong mi n th i gian nh s d ng bi n đ i Fourier r i ờ ổ ủ ữ ệ ờ ử ụ ế ễ ề ổ

r c đ o (inverse Discrecte Fourier Transform). Bi n đ i nhanh Fourier đ o (Inverse ạ ả ế ả ổ

ệ Fast Fourier Transform) th c hi n cùng m t thu t toán nh IDFT, nh ng nó hi u ự ư ư ệ ậ ộ

qu h n nhi u và do v y nó đ c s d ng trong t . Đ ả ơ ề ậ ượ ử ụ ấ ả t c các h th ng th c t ệ ố ự ế ể

truy n tín hi u OFDM tín hi u mi n th i gian đ c tính toán đ c nâng lên t n s ề ệ ệ ề ờ ượ ượ ầ ố

t. Máy thu th c hi n thu t toán ng c l c n thi ầ ế ự ệ ậ ượ ạ ớ ệ i v i máy phát. Khi d ch tính hi u ị

RF xu ng băng c s đ x lý, sau đó s d ng bi n đ i Fourier nhanh (FFT) đ ơ ở ể ử ử ụ ế ố ổ ể

phân tích tín hi u trong mi n t n s . Sau đó biên đ và pha c a các t i ph đ ề ầ ố ủ ệ ộ ả ụ ượ c

tách ra và đu c bi n đ i ng ợ ế ổ c l ượ ạ i thành d li u s . ữ ệ ố

Hình 2.8: S đ kh i c a qúa trình phát và thu OFDM ố ủ ơ ồ

2.6.1 B chuy n đ i n i ti p song song ể ổ ố ế ộ

D li u c n truy n th ầ ữ ệ ề ườ ng có d ng dòng d li u n i ti p t c đ ữ ệ ế ố ộ cao do ạ ố

v y giai đo n bi n đ i song song thành n i ti p là c n thi ậ ố ế ế ầ ạ ổ ế ể ế t đ bi n đ i dòng bit ổ

ữ ệ n i ti p đ u vào thành d li u c n truy n trong m i ký hi u OFDM. D li u ố ế ữ ệ ề ệ ầ ầ ỗ

đ c phân ph i cho m i ký hi u ph thu c vào s đ đi u ch đ c s d ng và ượ ơ ồ ề ế ượ ử ụ ụ ệ ố ỗ ộ

s sóng mang. Có th nói bi n đ i n i ti p song song bao hàm vi c làm đ y các ố ổ ố ế ể ế ệ ầ

i ph . T i máy thu m t quá trình ng i s đ c l d li u cho m i t ữ ệ ỗ ả ụ ạ ộ ượ ạ ẽ ượ ệ c th c hi n, ự

các t i ph đ c bi n đ i tr l i thành dòng d li u n i ti p g c. v i d li u t ớ ữ ệ ừ ả ụ ượ ổ ở ạ ế ữ ệ ố ế ố

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Khi truy n d n OFDM trong môi tr ng đa đ ng (multipath), fading ề ẫ ườ ườ

ch n l c t n s có th làm cho m t s nhóm t i ph b suy gi m nghiêm tr ng và ọ ọ ầ ố ộ ố ể ả ụ ị ả ọ

gây ra l i bit. Đ c i thi n ch tiêu k thu t ph n l n các h th ng OFDM dùng ỗ ầ ớ ệ ố ể ả ệ ậ ỹ ỉ

ổ ố ế các b xáo tr n d li u (scramber) nh m t ph n c a giai đo n bi n đ i n i ti p ư ộ ầ ủ ữ ệ ế ạ ộ ộ

thành song song. T i máy thu quá trình gi i xáo tr n đ i mã tín ạ ả ộ ượ c th c hi n đ gi ệ ể ả ự

hi u. ệ

2.6.2 Mã hóa kênh và s p x p (Coding & Mapping) trong h th ng OFDM ắ ế ệ ố

2.6.2.1 Mã hóa kênh

Trong h th ng thông tin s nói chung, mã hóa s a sai theo ph ng pháp ệ ố ử ố ươ

FEC (Forward Error Correcting) đ c s d ng đ nâng cao ch t l ng thông tin, ượ ử ụ ấ ượ ể

s l i tr i h n cho phép , đi u này càng th hi n rõ c th là đ m b o t ụ ể ả ỷ ố ỗ ong gi ả ớ ạ ể ệ ề ở

kênh truy n b tác đ ng c a AWGN. ề ị ủ ộ

Trong OFDM, theo m t s khuy n ngh , ng ộ ố ế ị ườ ớ i ta còn k t h p mã hóa v i ế ợ

k thu t xen r (interleaving) trên gi n đ th i gian – t n s đ kh c ph c l ỹ ồ ờ ố ể ụ ỗ i ẽ ả ầ ắ ậ

chùm (burst error) th ng xu t hi n trong thông tin đa sóng mang do hi n t ườ ệ ượ ng ệ ấ

Fading l a ch n t n s . Các l i chùm không th đ c s a b i các lo i mã hóa ọ ầ ự ố ỗ ể ượ ử ạ ở

i ta đã chuy n l i chùm (n u có x y ra) thành kênh. Nh vào k thu t xen r , ng ỹ ẽ ậ ờ ườ ể ỗ ế ả

các l i ng u nhiên và các l i ng u nhiên này d dàng đ ỗ ẫ ỗ ễ ẫ ượ ạ c kh c ph c b i các lo i ụ ở ắ

mã hóa kênh.

2.6.2.2 Ánh xạ (mapping)

Sau khi đã đ c mã hóa và xen r , các dòng bit trên các nhánh s đ ượ ẽ ượ c ẽ

bs (1, 2, 4, 6) bit khác nhau t

đi u ch BPSK, QPSK, 16-QAM, ho c 64-QAM. Dòng bit trên m i nhánh đ ặ ề ế ỗ ượ c

s p x p thành các nhóm có N ắ ế ươ ứ ng ng v i các ph ớ ươ ng

pháp đi u ch BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM. Hay nói cách khác d ng đi u ch ề ế ề ạ ế

đ c quy đ nh b i s bit ngõ ra. ượ ở ố ị ở ngõ vào và c p giá tr (I, Q) ặ ị ở

I Q b0 b1 b2 b3 b4 b5 Ch ng h n : khi ẳ ạ

ta s ử ụ d ng

ph ng pháp ươ

000 001 011 010 110 111 101 100 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7 000 001 011 010 110 111 101 100 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

đi u ch 64-QAM thì s có 6 bit đ u vào đ ch c thành m t nhóm t ề ế ẽ ầ c t ượ ổ ứ ộ ươ ng

ng cho m t s ph c trên đ th hình sao đ c tr ng cho ki u đi u ch 64-QAM ứ ộ ố ồ ị ư ứ ế ề ể ặ

3 b4 b5) bi u th cho giá tr c a Q .

(64-QAM constellation). Trong 6 bit thì 3 bit LSB (b0 b1 b2) s bi u th cho giá tr ẽ ể ị ị

c a I, còn 3 bit MSB (b ủ ị ủ ể ị

B ng 2.1 : Các giá tr trong mã hóa 64-QAM ả ị

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

2.6.3 ng d ng kĩ thu t IFT/FFT trong OFDM Ứ ụ ậ

Nh đã đ c p trong ph n khái ni m v OFDM, ta đã bi t OFDM là k ề ậ ư ệ ề ầ ế ỹ

thu t đi u ch đa sóng mang, trong đó d li u đ ữ ệ ề ế ậ ượ ờ ấ c truy n song song nh r t ề

nhi u sóng mang ph . Đ làm đ c đi u này, c m i kênh ph , ta c n m t máy ụ ề ể ượ ứ ỗ ụ ề ầ ộ

phát sóng sin, m t b đi u ch và m t b gi ộ ộ ề ộ ộ ả ế i đi u ch . Trong tr ế ề ườ ng h p s ợ ố

ể ự kênh ph là khá l n thì cách làm trên không hi u qu , nhi u khi là không th th c ụ ệ ề ả ớ

hi n đ ệ ượ c. Nh m gi ằ ả ổ i quy t v n đ này, kh i th c hi n ch c năng bi n đ i ự ế ấ ứ ề ế ệ ố

DFT/IDFT đ ượ ộ ề c dùng đ thay th toàn b các b t o dao đ ng sóng sin, b đi u ộ ạ ể ế ộ ộ

ch , gi ế ả i đi u ch dùng trong m i kênh ph . FFT/IFFT đ ỗ ụ ề ế ượ ậ c xem là m t thu t ộ

ằ toán giúp cho vi c th c hi n phép bi n đ i DFT/IDFT nhanh và g n h n b ng ự ế ệ ệ ọ ơ ổ

cách gi m s phép nhân ph c khi th c hi n phép bi n đ i DFT/IDFT và giúp ti ứ ự ệ ế ả ố ổ ế t

i ch (inplace). ki m b nh b ng cách tính t ớ ằ ệ ộ ạ ỗ

Ta quy cướ : Chu i tín hi u vào X(k) , 0 ≤ k ≤ N-1 , ệ ỗ

Kho ng cách t n s gi a các sóng mang là : ∆f ầ ố ữ ả

OFDM là : Ts Chu kỳ c a m t ký t ủ ộ ự

k = f0 + k∆f

T n s trên sóng mang th k là f ầ ố ứ

Tín hi u phát đi có th bi u di n d i d ng ể ể ễ ướ ạ : ệ

N

1

D+

(2

f

fk

)

t

0

=

£0

tx )(

jekX )(

sTt £

k

= 0

- P (cid:229) , (2.2)

N

1

j

2

j

2

ftk

tf 0

e

ekX )(

=

k

0

- (cid:213) D P (cid:229) =

trong đó:

N

1

j

2

ftk

=

ekX )(

tx )( a

k

= 0

- D P (cid:229) là tín hi u băng g c. ệ ố

băng g c: Ở ố

+N u l y m u tín hi u v i m t chu kỳ T ệ ế ấ ẫ ớ ộ ộ s/N, t c là ch n N m u trong m t ứ ẫ ọ

chu kỳ tín hi u, ph ng trình (2.2) đ c vi : ệ ươ ượ t l ế ạ i nh sau ư

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

N

1

j

2

nk

fT

/

N

s

- D P

=

=

(2.3)

(

)

ekX )(

(cid:229)

tx )( a

x a

n T sN

=

0

k

f =D

(

)

1=

sfT

1 sT

D +N u th a mãn đi u ki n , ế ề ệ ỏ , thì các sóng mang sẽ

tr c giao v i nhau, lúc này, ph ng trình (2.4) đ c vi t l i ự ớ ươ ượ ế ạ :

N

1

j

2

Nnk /

=

ekX )(

N

IDFT .

{X(k)}

= (cid:229)

nx )( a

=

k

0

- P (2.4)

Ph ng trình trên ch ng t ươ ứ ỏ ệ ờ ạ tín hi u ra c a b IDFT là m t tín hi u r i r c ủ ộ ệ ộ

cũng có chi u dài là N nh ng trong mi n th i gian. ư ề ề ờ

T i b thu, b DFT đ c s d ng đ l y l i tín hi u X(k) ban đ u ạ ộ ộ ượ ử ụ ể ấ ạ ệ ầ

Th t v y, ta có : ậ ậ

N

1

N

1

N

1

j

2

/ Nnk

j

2

Nkmn

/)

(

=

=

* )( kX

DFT

{x

})( n

emX ( )

- - - P - - P

(cid:229)=

a

)( enx a

1 N

=

=

=

n

0

0

n

m

0

(cid:229) (cid:229)

N

1

N

1

N

1

j

2

Nkmn

/)

(

=

=

mX (

)

e

d kmNmX

(

)

(

)

1 N

1 N

=

=

=

m

0

0

n

m

0

- - - - P - (cid:229) (cid:229) (cid:229)

N

1

d () kmmX

(

)

)(kX

=

m

0

d

km -

(

)

- - = (cid:229) = (2.5)

=

đây, hàm là hàm delta, đ c đ nh nghĩa là : Ở ượ ị

1

khi

n

0

=

nd )(

0

khi

n

0

(cid:236) (cid:237) (2.6) „ (cid:238)

2.6.4 Ti n t l p CP (Cyclic Prefix) ề ố ặ

Đ i v i m t băng thông h th ng đã cho t c đ ký hi u c a tín hi u OFDM ệ ủ ố ộ ố ớ ệ ố ệ ộ

ụ ố ớ th p h n nhi u t c đ ký hi u c a s đ truy n đ n sóng mang. Ví d đ i v i ệ ủ ơ ồ ề ố ề ấ ơ ộ ơ

đi u ch đ n sóng mang BPSK t c đ ký hi u t ng ng v i t c đ bit. Tuy ế ơ ệ ươ ề ố ộ ớ ố ứ ộ

c t

c l n so v i truy n đ n sóng mang. T c đ ký hi u th p làm

nhiên v i OFDM băng thông h th ng đ c chia cho N i ph do đó t c đ ký ệ ố ớ ượ ả ụ ố ộ

hi u đ ệ ượ c gi m N ả ề ệ ấ ầ ớ ơ ố ộ

cho OFDM ch u đ ng t t v i nhi u giao thoa ký hi u (ISI) gây ra b i hi u ng đa ự ị ố ớ ệ ứ ễ ệ ở

đ ng. Có th gi m t i tín hi u OFDM b ng cách ườ ể ả ổ i thi u nh h ể ả ưở ng c a ISI t ủ ớ ệ ằ

thêm kho ng b o v phía tr ệ ả ả ướ ầ c m i ký hi u. Kho ng b o v là b n copy tu n ệ ệ ả ả ả ỗ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

ệ hoàn theo chu kỳ, làm m r ng chi u dài c a d ng sóng ký hi u. M i ký hi u ở ộ ủ ệ ề ạ ỗ

OFDM khi ch a b sung kho ng b o v , có chi u dài b ng kích th c IFFT ư ề ệ ả ằ ả ổ ướ

(đ ượ ử ụ c s d ng đ t o tín hi u) b ng m t s nguyên l n chu kỳ c a sóng mang ộ ố ể ạ ủ ệ ằ ầ

ph đó. Do v y vi c đ a vào các b n copy c a ký hi u n i đuôi nhau t o thành ư ụ ủ ệ ệ ả ạ ậ ố

m t tín hi u liên t c, không có s gián đo n ch n i. Nh v y vi c sao chép ạ ở ụ ự ệ ộ ư ậ ỗ ố ệ

ộ đ u cu i c a ký hi u và đ t nó vào đi m b t đ u c a m i ký hi u đã t o ra m t ầ ắ ầ ủ ố ủ ệ ể ệ ạ ặ ỗ

kho ng th i gian ký hi u dài h n. ệ ả ờ ơ

Hình 2.9: Thêm kho ng b o v vào tín hi u OFDM ả ệ ệ ả

G i Tọ FFT là c c a IFFT dùng đ t o tín hi u OFDM, T ỡ ủ ể ạ ệ ả G đ dài c a kho ng b o ủ ả ộ

v thì lúc s d ng ph ệ ử ụ ươ ng pháp chèn kho ng b o v đ dài c a ký hi u s là: ả ệ ộ ệ ẽ ủ ả

(2.7)

Ts = TFFT + TG

Đi u này giúp tăng đ dài ký hi u do đó ch ng đ ệ ề ộ ố ượ ệ c nhi u giao thoa ký hi u, ễ

i l i đ u thu. ngoài ra kho ng b o v cũng giúp ch ng l ả ệ ả ố ạ ỗ ệ i l ch th i gian t ờ ạ ầ

2.6.5 Đi u ch RF ề ế

ầ T i đ u ra c a b đi u ch OFDM, là tín hi u có băng t n c b n. Nó c n ủ ộ ề ầ ơ ả ạ ầ ế ệ

đ c nâng t n tr c khi truy n d n. Vi c nâng t n có th th c hi n b ng k ượ ầ ướ ể ự ệ ề ệ ằ ầ ẫ ỹ

thu t t ng t ậ ươ ự ặ ỹ ho c k thu t s . ậ ố

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

2.7 Đ ng bồ ộ

Đ ng b là m t trong nh ng v n đ đang r t đ ấ ượ ữ ề ấ ộ ồ ộ ậ c quan tâm trong k thu t ỹ

OFDM b i nó có ý nghĩa quy t đ nh đ n kh năng c i thi n các nh ế ị ế ệ ả ả ở ượ ủ c đi m c a ể

OFDM. Ch ng h n, n u không đ m b o s đ ng b v t n s sóng mang thì s ộ ề ầ ố ả ự ồ ế ả ạ ẳ ẽ

ệ ố d n đ n nguy c m t tính tr c giao gi a các sóng mang nhánh, khi n h th ng ữ ẫ ơ ấ ự ế ế

ệ ố OFDM m t đi các u đi m đ c tr ng nh s tr c giao này. Trong h th ng ờ ự ự ư ư ể ặ ấ

OFDM, ng (symbol ườ i ta xét đ n ba lo i đ ng b khác nhau là : đ ng b ký t ộ ạ ồ ế ộ ồ ự

synchronization), đ ng b t n s sóng mang (carrier frequency synchronization), và ộ ầ ố ồ

đ ng b t n s l y m u (sampling frequency synchronization). ồ ộ ầ ố ấ ẫ

2.7.1 Đ ng b kí t ồ ộ ự

Đ ng b ký t nh m xác đ nh chính xác th i đi m b t đ u m t ký t ồ ộ ự ắ ầ ể ằ ờ ộ ị ự

l p (CP) thì đ ng b ký t đã OFDM. Hi n nay, v i k thu t s d ng ti n t ớ ỹ ậ ử ụ ề ố ặ ệ ồ ộ ự

đ c th c hi n m t cách d dàng h n. Hai y u t c n đ ượ ế ố ầ ự ệ ễ ộ ơ ượ ệ c chú ý khi th c hi n ự

là l đ ng b ký t ồ ộ ự ỗ i th i gian (timing error) và nhi u pha sóng mang (carrier phase ễ ờ

noise).

L i th i gian ờ ỗ

L i th i gian gây ra s sai l ch th i đi m b t đ u m t ký t ắ ầ ự ệ ể ỗ ờ ờ ộ ự ế OFDM. N u

i th i gian đ nh sao cho đáp ng xung c a kênh v n còn n m trong chi u dài l ỗ ủ ứ ủ ề ẫ ằ ờ ỏ

kho ng ti n t l p (CP) thì h th ng v n đ m b o s tr c giao gi a các sóng ề ố ặ ả ự ự ệ ố ữ ẫ ả ả

mang. Trong tr ng h p này thì th i gian tr c a m t ký t c xem nh là đ ườ ễ ủ ợ ờ ộ đ ự ượ ư ộ

c xác đ nh nh k thu t d ch pha c a kênh truy n và đ d ch pha này đ ề ị ộ ị ủ ượ ờ ỹ ậ ướ c ị

ng kênh. Trong tr i, n u chi u dài c a CP nh h n l l ượ ườ ng h p ng ợ c l ượ ạ ỏ ơ ỗ ủ ế ề ờ i th i

gian thì h th ng s xu t hi n l i ISI. Có hai ph ng pháp đ th c hi n đ ng b ệ ố ệ ỗ ẽ ấ ươ ể ự ệ ồ ộ

ự th i gian, đó là : đ ng b th i gian d a vào tín hi u pilot và đ ng b th i gian d a ộ ờ ộ ờ ự ệ ồ ờ ồ

vào ti n t l p. ề ố ặ

Ph ng pháp đ ng b th i gian d a vào tín hi u pilot đ c áp d ng cho các ươ ộ ờ ự ệ ồ ượ ụ

c truy n đi b ng k thu t đi u t n. Trong h th ng OFDM mà tín hi u đ ệ ố ệ ượ ề ề ằ ậ ầ ỹ

ph ng pháp này, bên phát s mã hóa m t s tín hi u đã bi c thông tin v ươ ộ ố ệ ẽ t tr ế ướ ề

ng pháp này sau đó đã đ pha và biên đ trên m t s sóng mang ph . Ph ộ ố ụ ộ ươ ượ ề c đi u

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

ch nh đ s d ng cho c h th ng OFDM mà tín hi u truy n đi đ ả ệ ố ể ử ụ ệ ề ỉ ượ c truy n theo ề

k thu t đi u biên. Thu t toán đ ng b th i gian s d ng tín hi u pilot g m 3 ỹ ộ ờ ử ụ ề ệ ậ ậ ồ ồ

c là : nh n bi t công su t (power detection), đ ng b thô (coarse b ướ ậ ế ấ ồ ộ

synchronization) và đ ng b tinh (fine synchronization). Trong b ồ ộ ướ c nh n bi ậ ế t

công su t, ti n hành so sánh công su t tín hi u thu đ c và giá tr ng ế ệ ấ ấ ượ ị ưỡ ng đ xác ể

c có ph i là tín hi u OFDM hay không. Trong b đ nh xem tín hi u nh n đ ị ệ ậ ượ ệ ả ướ c

c cho t ng quan v i b n sao tín hi u bên đ ng b thô, tín hi u thu đ ồ ệ ộ c s đ ượ ẽ ượ ươ ớ ả ệ

phát (do đã bi t tr c) ế ướ  xác đ nh đ nh t ị ỉ t ự ươ ộ ớ ng quan đ th c hi n đ ng b v i ể ự ệ ồ

i đ nh t đ chính xác không cao (giá tr t ộ ị ạ ỉ ươ ng quan có giá tr l n nh t và đ t t ị ớ ặ ạ i ấ

c đ ng b tinh, do đã qua quá trình đ ng b thô nên giá tr g c t a đ ). Trong b ố ọ ộ ướ ồ ộ ồ ộ ị

i th i gian lúc này đã nh h n chi u dài CP. Đ ng b tinh s th c hi n s c a l ủ ỗ ẽ ự ỏ ơ ệ ự ề ờ ồ ộ

cân b ng gi a các kênh truy n ph có mang thông tin pilot và giá tr ụ ữ ề ằ ị ướ ượ c l ng

kênh.

Trong ph ng pháp đ ng b th i gian s d ng ti n t l p CP, ng i ta đi ươ ộ ờ ử ụ ề ố ặ ồ ườ

t gi a hai m u tín hi u thu cách nhau N kho ng l y m u. Đ t giá tr xét s sai bi ự ệ ữ ệ ả ấ ẫ ặ ẫ ị

sai l ch này là d(k) = r(k)-r(k+N). Khi m t trong hai m u n m trong kho ng CP, ộ ệ ẫ ằ ả

m u còn l i n m trong ph n tín hi u có ích c a ký t OFDM thì chúng là b n sao ẫ ạ ằ ủ ệ ầ ự ả

c a nhau nên d(k) có giá tr r t bé ủ ị ấ  công su t c a d(k) r t bé. N u không n m ằ ấ ủ ế ấ

trong tr ng h p trên (t c là các m u không cùng n m trong kho ng th i gian ườ ứ ẫ ằ ả ợ ờ

truy n c a m t ký t OFDM) thì d(k) có giá tr l n ề ủ ộ ự ị ớ công su t c a d(k) khá l n. ớ ấ ủ

N u dùng m t c a s tr l p thì ộ ử ổ ượ ế t có chi u dài đúng b ng chi u dài c a ti n t ằ ề ố ặ ủ ề ề

công su t ra có giá tr bé nh t khi b t đ u m t tín hi u OFDM m i ắ ầ ớ  xác đinh ệ ấ ấ ộ ị

đ c th i đi m b t đ u m t ký t OFDM. ượ ắ ầ ể ờ ộ ự

Nhi u pha sóng mang ễ

Nhi u pha sóng mang là hi n t ệ ượ ễ ng không n đ nh v pha c a các sóng ề ủ ổ ị

mang do s không n đ nh c a b t o dao đ ng bên phát và bên thu. ủ ộ ạ ự ổ ộ ị

2.7.2 Đ ng b t n s sóng mang ộ ầ ố ồ

Trong đ b t n s sóng mang, hai v n đ chính đ c quan tâm đ n là : l ồ ộ ầ ố ề ấ ượ ế iỗ

c l t n s (frequency error) và th c hi n ầ ố ệ ướ ượ ự ng t n s . ầ ố

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

L i t n s ỗ ầ ố

L i t n s đ c t o ra do s khác bi ỗ ầ ố ượ ạ ự ệ ề ầ ố ữ ộ t v t n s gi a hai b tao dao đ ng ộ

bên phát và bên thu, do đ d ch t n Doppler, ho c do nhi u pha xu t hi n khi kênh ộ ị ệ ễ ầ ặ ấ

ng do l i t n s gây ra là truy n không tuy n tính. Hai nh h ế ề ả ưở ỗ ầ ố : suy gi m biên đ ả ộ

c l y m u t tín hi u thu đ ệ ượ c (vì tín hi u không đ ệ ượ ấ ẫ ạ ỉ i đ nh c a m i sóng mang ỗ ủ

hình sin) và t o ra nhi u xuyên kênh ICI (vì các sóng mang b m t tính tr c giao). ị ấ ự ễ ạ

Hình 2.10: nh h ng c a l i t n s (∆F) đ n h th ng Ả ưở ủ ỗ ầ ố ế ệ ố : suy gi m biên đ tín ả ộ

hi u (o) và b tác đ ng nhi u ICI (●) ễ ệ ộ ị

c l Ướ ượ ng t n s ầ ố

T ng t , đ th c hi n đ ng b t n s , có th ươ ự ư ỹ nh k thu t đ ng b ký t ậ ồ ộ ự ể ự ộ ầ ố ệ ồ ể

s d ng tín hi u pilot ho c s d ng ti n t ử ụ ặ ử ụ ề ố ặ ệ l p. Trong k thu t s d ng tín hi u ậ ử ụ ệ ỹ

pilot, m t s sóng mang đ c s d ng đ truy n nh ng tín hi u pilot (th ng là ộ ố ượ ử ụ ữ ể ề ệ ườ

các chu i gi nhi u). S d ng nh ng ký t đã bi c v pha và biên đ s ỗ ả ử ụ ữ ễ ự t tr ế ướ ộ ẽ ề

giúp ta ng đ c đ quay pha do l c l ướ ượ ượ ộ ỗ ầ ố i t n s gây ra. Đ tăng đ chính xác ể ộ

cho b ng, ng i ta s d ng thêm các vòng khóa pha (Phase Lock Loop- c l ộ ướ ượ ườ ử ụ

PLL).

: M t v n đ c n đ c quan tâm đ n là m i quan h gi a đ ng b ký Nh n xét ậ ộ ấ ề ầ ượ ệ ữ ồ ế ộ ố

và đ ng b t n s sóng mang. Đ gi m nh h ng c a s m t đ ng b t n s t ự ể ả ả ộ ầ ố ồ ưở ủ ự ấ ồ ộ ầ ố

sóng mang thì có th gi m s l ể ả ố ượ ng sóng mang, tăng kho ng cách gi a hai sóng ả ữ

mang c nh nhau. Nh ng khi gi m s sóng mang thì ph i gi m chu kỳ c a m i ký ư ủ ả ả ả ạ ố ỗ

r t khó khăn và ph i ch t ch t ự trên m i sóng mang, d n đ n vi c đ ng b ký t ẫ ệ ồ ế ỗ ộ ự ấ ả ặ ẽ

h n. Đi u đó ch ng t ơ ứ ề ỏ ầ hai v n đ đ ng b trên có quan h ch t ch l n nhau, c n ệ ặ ề ồ ẽ ẫ ấ ộ

ph i có s dung hòa h p lý đ h th ng đ t đ ợ ể ệ ố ạ ượ ự ả c các ch tiêu k thu t đ ra. ỹ ậ ề ỉ

2.7.3 Đ ng b t n s l y m u. ộ ầ ố ấ ồ ẫ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

T i bên thu, tín hi u liên t c theo th i gian thu đ c l y m u theo đ ng h ụ ệ ạ ờ ượ ấ ẫ ồ ồ

bên thu, vì v y s xu t hi n s b t đ ng b gi a đ ng h bên phát và bên thu. ệ ự ấ ồ ậ ẽ ộ ữ ấ ồ ồ

Ng i ta đ a ra hai ph ng pháp đ kh c ph c s b t đ ng b này. Ph ng pháp ườ ư ươ ụ ự ấ ồ ể ắ ộ ươ

th nh t là s d ng b dao đ ng đi u khi n b ng đi n áp (Voltage Controlled ử ụ ứ ề ể ệ ằ ấ ộ ộ

Oscillator-VCO). Ph ng pháp th hai đ c g i là : l y m u không đ ng b ; trong ươ ứ ượ ọ ấ ẫ ồ ộ

ph ng pháp này, các t n s l y m u v n đ c gi ươ ầ ố ấ ẫ ẫ ượ ữ nguyên nh ng tín hi u đ ư ệ ượ c

x lý s sau khi l y m u đ đ m b o s đ ng b . ộ ử ả ự ồ ể ả ấ ẫ ố

2.8 u nh Ư ượ c đi m c a h th ng OFDM ủ ệ ố ể

2.8.1 u đi m Ư ể

K thu t OFDM có nhi u l i ích mà các k thu t ghép kênh khác không có ề ợ ậ ỹ ậ ỹ

đ c. OFDM cho phép thông tin t c đ cao b ng cách chia kênh truy n fading ượ ề ằ ố ộ

ậ ch n l c t n s thành các kênh truy n con fading ph ng. Nh vi c s d ng t p ờ ệ ử ụ ọ ọ ầ ề ẳ ố

ng nhi u liên sóng t n s sóng mang tr c giao nên các sóng mang nên hi n t ầ ệ ượ ự ố ễ

mang ICI có th đ c lo i b , do các sóng mang ph tr c giao nhau nên các sóng ể ượ ạ ỏ ụ ự

mang này có th ch ng l n lên nhau mà phía thu v n có th tách ra đ ể ồ ể ẫ ấ ượ ẫ ế c d n đ n

hi u qu s d ng băng thông h th ng r t hi u qu . Khi s d ng kho ng b o v ấ ả ử ụ ệ ố ử ụ ệ ệ ả ả ả ệ

có tính ch t cyclic prefix l n h n tr i tr l n nh t c a kênh truy n đa đ ng thì ả ễ ớ ấ ủ ề ấ ớ ơ ườ

hi n t ng nhi u xuyên ký t ISI s đ ệ ượ ễ ự ẽ ượ ả c lo i b hoàn toàn. Nh vào kho ng b o ạ ỏ ả ờ

v có tính ch t cyclic prefix nên h th ng s d ng k thu t OFDM ch c n b cân ệ ệ ố ử ụ ỉ ầ ậ ấ ộ ỹ

ộ b ng mi n t n s khá đ n gi n. IFFT và FFT giúp gi m thi u s b dao đ ng ằ ề ầ ố ộ ệ ả ả ố ơ

cũng nh gi m s b đi u ch và gi i đi u ch giúp h th ng gi m đ c đ ố ộ ề ư ả ế ả ệ ố ề ế ả ượ ộ

ph c t p và chi phí hi n th c, h n n a tín hi u đ c đi u ch và gi ứ ạ ự ữ ệ ệ ơ ượ ề ế ả i đi u ch ề ế

đ n gi n, hi u qu h n nh vào FFT và IFFT ơ ả ơ ệ ả ờ

2.8.2 Nh ượ c đi m ể

OFDM là m t k thu t truy n d n đa sóng mang nên nh ề ộ ỹ ẫ ậ ươ ủ c đi m chính c a ể

s công su t đ nh trên công su t trung bình PAPR (Peak-to- k thu t này là t ỹ ậ ỷ ố ấ ỉ ấ

các sóng mang Average Power Ratio) l n. Tín hi u OFDM là t ng h p tín hi u t ệ ệ ừ ớ ổ ợ

ấ ph , nên khi các sóng mang ph đ ng pha, tín hi u OFDM s xu t hi n đ nh r t ụ ồ ụ ệ ẽ ệ ấ ỉ

l n khi n cho PAPR l n. Đi u này khi n cho vi c s d ng không hi u qu b ế ớ ệ ử ụ ả ộ ế ệ ề ớ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

khuy ch đ i c ng su t l n HPA (high-power amplifier). M t nh ạ ố ấ ớ ế ộ ượ ủ c đi m khác c a ể

OFDM là r t nh y v i l ch t n s , khi hi u ng d ch t n Doppler x y ra t n s ầ ố ớ ệ ệ ứ ầ ố ả ầ ấ ạ ị

sóng mang trung tâm s b l ch, d n đ n b FFT không l y m u đúng t i đ nh các ẽ ị ệ ế ấ ẫ ẫ ộ ạ ỉ

sóng mang, d n t i sai l i khi gi ẫ ớ ỗ ả ỏ i đi u ch các symbol. Đ ng th i OFDM đòi h i ề ế ồ ờ

đ ng b t n s và th i gian m t cách chính xác. ồ ộ ầ ố ờ ộ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

2.9 OFDM trong h th ng ệ ố

Ta b t đ u ph n nh này b ng cách mô t ỏ ắ ầ ằ ầ ả ộ m t vài khía c nh c n ph i đ ạ ả ề ầ

c p đ n khi th c hi n h th ng OFDM. Trong h u h t h th ng di đ ng, không ậ ế ệ ố ệ ố ự ệ ế ầ ộ

riêng h th ng OFDM , m t vài d ng mã hóa kênh truy n đ ệ ố ề ượ ạ ộ c dùng đ gi m BER ể ả

ệ ố (bit error rate) b ng cách t o ra s d th a. Đó cũng là v n đ c a h th ng ự ư ừ ề ủ ấ ằ ạ

OFDM b i vì ph n đ u c a mã hóa kênh th ầ ủ ầ ở ườ ệ ng là nh h n r t nhi u so v i vi c ỏ ơ ấ ề ớ

ph i truy n l i toàn ph n tin t c b l i. ề ạ ả ứ ị ỗ ầ

Thông th ng s truy n thông s di n ra theo 2 h ườ ẽ ễ ự ề ướ ng, ví d gi a BS(base ụ ữ

station) và user ho c ng ặ c l ượ ạ i. Có hai cách chính đ th c hi n đi u đó trong h ể ự ề ệ ệ

th ng OFDM đó là: FDD(Frequency Divison Duplex) và TDD(Time Division ố

Duplex) . Trong h th ng FDD, đ BS đ n user) và đ ng lên (t ệ ố ườ ng xu ng (t ố ừ ế ườ ừ

user đ n BS) đ ế ượ ệ ố c phân cách nhau b i hai d i t n s khác nhau. Trong h th ng ả ầ ố ở

TDD, đ ng lên và đ ng xu ng cùng t n s nh ng đ ườ ườ ư ầ ố ố ượ ữ c tr i trong nh ng ả

kho ng th i gian khác nhau. ả ờ

Nh đã nói ph n đ u, m t vài d ng c a mã hóa kênh truy n th ng đ ư ở ủ ề ạ ầ ầ ộ ườ ượ c

dùng đ gi m BER(bit error rate). Không nh ng th , m t h th ng OFDM còn đòi ộ ệ ố ể ả ữ ế

ng đ d ch t n s và h i thêm b ỏ c l ộ ướ ượ ộ ị ầ ố c l ướ ượ ng kênh truy n đ đ t đ ề ể ạ ượ c

ch t l ng t i u. B ng đ d ch t n s đòi h i ph i đ m nh h ấ ượ ố ư c l ộ ướ ượ ả ế ả ầ ố ộ ị ỏ ưở ủ ng c a

s chênh l ch t n s gi a b dao đ ng n i ầ ố ữ ộ ự ộ ở ị ệ v trí thu và v trí nh n (s chênh l ch ự ệ ậ ộ ị

này có th phá h y s tr c giao c a h th ng). N u nh các sóng mang con không ủ ệ ố ủ ự ự ư ế ể

tr c giao, chúng s gây ra ICI và do đó thông tin g i đi s r t khó khăn đ khôi ẽ ấ ự ẽ ể ở

ph c l i . B i vì m c đích c a đ án là ng kênh truy n cho nên đ d ch ụ ạ ủ ồ ụ ở c l ướ ượ ộ ị ề

c xem nh lý t ng . Trong tr ng h p c l t n s đ ầ ố ượ ư ưở ườ ợ ướ ượ ầ ng kênh truy n, đ u ề

tiên ta s c l ẽ ướ ượ ng trong mi n t n s (sau khi gi ề ầ ố ả i mã tín hi u OFDM). ệ

Cách th ng hay s d ng nh t đ c l ng kênh truy n và đ d ch t n s ườ ấ ể ướ ượ ử ụ ầ ố ộ ị ề

là dùng kí hi u pilot. Kí hi u pilot là kí hi u đã đ c bên thu và bên nh n bi ệ ệ ệ ượ ậ ế t

tr c . T ướ ươ ữ ệ ng quan gi a fading kí hi u pilot và fading c a kí hi u thông tin d li u ủ ữ ệ ệ

đ ượ ở ấ c g i đi g n v i kí hi u pilot trong mi n th i gian và trong mi n t n s là r t ề ề ầ ố ệ ầ ớ ờ

m nh m . D i đây là m t ví d v s phân b pilot ộ ụ ề ự ẽ ướ ạ ố

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Sóng mang con

Th i gian ờ

Kí hi u d li u ệ ữ ệ

Kí hi u pilot ệ

Kí hi u null ệ

Hình 2.11: M t ví d v s phân b pilot ụ ề ự ộ ố

Ta làm quen v i m t khái ni m m i, đó là kí hi u null. Kí hi u null thông th ệ ệ ệ ộ ớ ớ ườ ng

đ ượ ộ c g i trên sóng mang con null, đó đ n gi n là sóng mang con không có n i ả ở ơ

ộ dung. M t vài h th ng truy n thông OFDM sóng mang con null nh là m t ệ ố ư ề ộ

kho ng b o v sao cho h th ng OFDM không nhi u sang h th ng khác có t n s ả ệ ệ ố ệ ố ầ ố ễ ả

ng đ ng v i m t kí ho t đ ng g n gi ng nhau. C t th ng đ ng trên hình trên t ộ ạ ộ ứ ẳ ầ ố ươ ươ ớ ộ

hi u OFDM , trong ví d trên ta có 8 kí hi u OFDM.. ụ ệ ệ

2.10 Các b c thi t l p m t h th ng OFDM ướ ế ậ ộ ệ ố

t

2) Xác đ nh giá tr tr i tr l n nh t c a kênh truy n

d

1) Xác đ nh băng thông dành cho kênh truy n (B) ề ị

3) Ch n kho ng th i gian ti n t

ị ả ễ ớ ấ ủ ề ị

cpT cho m i m t ký t ỗ

t

vòng ề ố ả ọ ờ ộ ự ả ớ ơ OFDM ph i l n h n

cpT = 4.

d

t ấ d

, thông th ng ch n giá tr tr i tr l n nh t ị ả ễ ớ ườ ọ ễ đ lo i b nhi u ể ạ ỏ

ISI, nhi u ICI ễ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

1/

D = f

4) Ch n kho ng cách gi a các sóng mang

T s

đ đ m b o tính tr c giao ữ ả ọ ể ả ự ả

=

+

T

f

T s

T cp

gi a các sóng mang ữ

5) Xác đ nh th i gian t ng c ng c a m t ký t ổ

OFDM : ủ ờ ộ ộ ị ự

= N B

/

f

6) Xác đ nh s sóng mang ph (s kênh con) là

D ụ ố ố ị

2.11 M t s ng d ng c a OFDM ộ ố ứ ủ ụ

M c dù OFDM đ c phát minh t ặ ượ ừ nh ng năm 60, nh ng h th ng không ư ệ ố ữ

ộ th hi n th c vào th i đi m đó, do vi c đi u ch d li u lên các sóng mang m t ế ữ ệ ể ệ ự ề ể ệ ờ

cách chính xác, cũng nh vi c tách các sóng mang ph quá ph c t p, các thi ư ệ ứ ạ ụ ế ị t b

bán d n ph c v cho vi c hi n th c h th ng ch a phát tri n. Tuy nhiên sau 20 ự ệ ố ụ ụ ư ể ệ ệ ẫ

năm đ ượ ẻ c phát minh, k thu t OFDM đã có th d dàng hi n th c v i chi phí r và ự ớ ể ễ ệ ậ ỹ

đ c ng d ng r ng rãi nh vào s phát tri n c a phép bi n đ i Fourier nhanh ượ ứ ủ ự ụ ế ể ộ ổ ờ

FFT và IFFT. Cũng gi ng nh k thu t CDMA, k thu t OFDM đ ư ỹ ậ ậ ố ỹ ượ ứ ụ c ng d ng

đ u tiên trong lĩnh v c thông tin quân s . Đ n nh ng năm 1980 k thu t OFDM ự ầ ữ ự ế ậ ỹ

đ c nghiên c u nh m ng d ng trong modem t c đ cao và trong truy n thông di ượ ố ộ ằ ứ ứ ụ ề

năm 1990, OFDM đ đ ng. K t ộ ể ừ ượ ứ c ng d ng trong truy n d n thông tin băng ề ụ ẫ

r ng nh HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line), ADSL, VHDSL (Very-high- ộ ư

bit-rate Digital Subscriber Line) sau đó OFDM đ c ng d ng r ng rãi trong phát ượ ứ ụ ộ

thanh s DAB và truy n hình s DVB. ề ố ố

ạ Nh ng năm g n đây OFDM đã s d ng trong các chu n truy n d n m ng ử ụ ữ ề ẩ ẫ ầ

vô tuy n 802.11 và 802.16 c a IEEE và ti p t c đ c nghiên c u ng d ng trong ế ụ ượ ủ ế ứ ứ ụ

chu n đi đ ng 4G. ẩ ộ

OFDM đang ch ng t ứ ỏ ễ nh ng u đi m c a mình trong các h th ng vi n ệ ố ủ ư ữ ể

thông trên th c t , đ c bi t là trong các h thông vô tuy n đòi h i t c đ cao nh ự ế ặ ệ ỏ ố ệ ế ộ ư

thông tin di đ ng và c trong truy n hình s . ố ả ề ộ

Các n i có đ a hình ph c t p nh vùng nông thôn, ngo i ô, các thành ph ứ ạ ư ạ ơ ị ố

đông dân c , vv… nh h ư ả ưở ng l n đ n kh năng truy c p không dây băng r ng khi ậ ế ả ớ ộ

ắ tri n khai trong th i gian th c. M t h th ng truy c p vô tuy n băng r ng ch c ộ ệ ố ự ế ể ậ ờ ộ

ch n chính là h th ng có nhi u tính năng cao và kh năng truy n d n t t trong các ệ ố ẫ ố ề ề ả ắ

đi u ki n k t n i r ng l n, giúp các nhà cung c p d ch v vi n thông ph sóng ế ố ộ ụ ễ ủ ề ệ ấ ớ ị

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

trên di n r ng h n v i s tr m g c gi m đi. V i tính u vi ớ ố ạ ệ ộ ư ả ơ ố ớ ệ ủ ậ t c a nó, kĩ thu t

OFDM đang đ c các hãng vi n thông trên th gi ượ ế ớ ứ i ng d ng r t hi u qu vào ấ ụ ễ ệ ả

m t s s n ph m nh m đáp ng các yêu c u t đ n gi n đ n chuyên d ng nh ộ ố ả ầ ừ ơ ứ ụ ế ả ẩ ằ ư

k t n i m ng Lan, camera giám sát, h th ng h i ngh truy n hình s (DVB) hay kĩ ế ố ệ ố ề ạ ộ ố ị

thu t truy c p WiFi và Wimax .. ậ ậ

Các s n ph m này đ c thi t k đ c bi ả ẩ ượ ế ế ặ ệ ể t cho các ng d ng đi m-đi m, ụ ứ ể

đi m-đa đi m trong các đi u ki n b che ch n. ể ể ề ệ ắ ị

S k t h p công ngh modem OFDM và đi u ch thích nghi linh ho t ch có ự ế ợ ệ ề ế ạ ỉ

trong th tr ị ườ ng công ngh truy c p vô tuy n băng r ng và là các y u t ế ế ố ệ ậ ộ ạ chính t o

nên tính năng n i tr i trong các s n ph m vi n thông. ổ ộ ễ ả ẩ

2.12 Mô ph ng ỏ

Trong ph n mô ph ng, ta s l n l t mô ph ng đ c tính c a kênh truy n, tín ẽ ầ ượ ầ ỏ ủ ề ặ ỏ

ể hi u OFDM phát, thu trong mi n t n s , th i gian. Đ ng th i, đ th y rõ u đi m ề ầ ố ể ấ ư ệ ờ ồ ờ

c a k thu t OFDM, ta cũng s mô ph ng tín hi u QAM đ n sóng mang (v i cùng ủ ỹ ẽ ệ ậ ỏ ơ ớ

ề m t chu i nh phân phát nh trong k thu t OFDM) trong mi n th i gian và mi n ư ề ậ ỗ ộ ờ ỹ ị

đó xác đ nh t t n s , t ầ ố ừ ị l ỷ ệ ề BER khi truy n b ng k thu t OFDM và khi truy n ề ằ ậ ỹ

Dap ung bien do cua kenh

5

)

0

i

-5

B d ( o d n e B

-10

0

0.05

0.1

0.15

0.35

0.4

0.45

0.5

0.2

0.3

0.25 Tan so Dap ung pha cua kenh

40

20

0

) o d ( a h P

-20

-40

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.25 Tan so

b ng đi u ch 16-QAM đ n sóng mang. ằ ề ế ơ

Hình 2.12 Đ c tính kênh truy n ề ặ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Tin hieu nhi phan OFDM phat

Tin hieu OFDM phat

0.2

1

0.8

0.1

0.6

0

0.4

-0.1

0.2

-0.2

0

0

10

20

30

50

100

150

0

Tin hieu nhi phan OFDM thu

Tin hieu OFDM thu

0.2

1

0.1

0

0.5

-0.1

-0.2

0

0

10

20

30

50

100

150

0

tin hieu OFDM phat trong mien tan so

1.5

1

0.5

0

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

5

h n e k

a u c

0

o d

-5

i

-10

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0

n e b g n u p a D

1.5

1

0.5

0

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.3

0.4

0.45

0.5

0.35 0.25 tin hieu OFDM thu trong mien tan so

Hình 2.13 Tín hi u OFDM phát và thu. ệ

Hình 2.14 Tín hi u OFDM phát và thu trong mi n t n s ề ầ ố ệ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Tin hieu QAM phat

Tin hieu nhi phan QAM phat

4

1

0.8

2

0.6

0

0.4

-2

0.2

-4

0

0

10

20

30

50

100

150

0

Tin hieu nhi phan QAM thu

Tin hieu QAM thu

5

1

0

0.5

-5

0

0

10

20

30

40

50

100

150

0

Tin hieu QAM phat trong mien tan so

60

40

20

0

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

5

h n e k

a u c

0

o d

-5

i

n e b

-10

g n u

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0

p a D

60

40

20

0

0

0.05

0.1

0.15

0.3

0.2

0.4

0.45

0.5

0.35 0.25 Tin hieu QAM thu trong mien tan so

Hình 2.15 Tín hi u QAM phát và thu ệ

ề ầ Hình 2.16 Tín hi u QAM phát và thu trong mi n t n ệ

số

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

K t qu tính BER khi truy n d li u b ng k thu t OFDM và QAM ề ữ ệ ằ ế ả ậ ỹ

Hien thi ket qua

OFDM: BER=0 %

va so bit loi la =0

QAM: BER=25.9 %

va so bit loi la =7

: Nh n xét ậ

ậ Qua k t qu mô ph ng, ta nh n th y rõ u đi m n i tr i c a k thu t ấ ộ ủ ư ế ể ậ ả ỏ ổ ỹ

OFDM so v i k thu t QAM đ n sóng mang. V i cùng m t ch t l ng kênh ớ ỹ ấ ượ ậ ớ ơ ộ

truy n nh nhau thì OFDM cho t ư ề l ỷ ệ ụ ể BER th p h n nhi u so v i QAM. C th , ề ấ ơ ớ

BER = 0 t ng ng v i OFDM và t BER = trong k t qu hi n th trên, t ả ể ế ị l ỷ ệ ươ ứ ớ l ỷ ệ

25.9% t ươ ứ ng ng v i QAM. ớ

ng 2.13 K t lu n ch ế ậ ươ

Trong ch ươ ộ ệ ố ng này đã trình bày nh ng v n đ c b n c a m t h th ng ề ơ ả ủ ữ ấ

OFDM : mô hình h th ng, ch c năng t ng kh i, các b c thi ệ ố ừ ứ ố ướ ế ậ ộ t l p thông s , m t ố

s k t qu mô ph ng h th ng OFDM bên phát và bên thu. Nhìn m t cách khái ố ế ệ ố ả ỏ ộ

quát, h th ng OFDM mang trong nó r t nhi u u đi m, h a h n s là m t gi ấ ứ ẹ ẽ ệ ố ề ư ể ộ ả i

pháp k thu t đ ỹ ậ ượ c áp d ng r ng rãi trong các m ng vi n thông t c đ cao trong ạ ụ ễ ộ ố ộ

ng lai. Trong ch t ươ ươ ng ti p theo, s trình bày v m t trong nh ng v n đ quan ề ộ ữ ẽ ế ề ấ

trong nh t trong h th ng đó là ng kênh truy n. ệ ố ấ c l ướ ượ ề

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

CH NG 3 ƯƠ LÝ THUY T V KÊNH TRUY N Ề Ế Ề

3.1 Gi ng ớ i thi u ch ệ ươ

Trong ch ng này s l n l t trình bày v các khái ni m c b n trong kênh ươ ẽ ầ ượ ơ ả ề ệ

truy n vô tuy n, khái ni m kênh truy n d n phân t p đa đ ế ề ề ệ ậ ẫ ườ ủ ng, đáp ng xung c a ứ

kênh không ph thu c th i gian và kênh ph thu c th i gian, các mô hình kênh c ụ ụ ộ ờ ộ ờ ơ

ẫ b n, quan h gi a tín hi u phát, tín hi u thu và mô hình kênh, kênh truy n d n ệ ả ệ ữ ề ệ

trong môi tr ng nhi u tr ng và m t s k t qu mô ph ng. Ngoài ra v n đ v ườ ộ ố ế ề ề ễ ả ấ ắ ỏ

dung l ng kênh vô tuy n cũng đ c đ c p đ n. ượ ế ượ ề ậ ế

3.2 Đ c tính chung c a kênh truy n tín hi u OFDM ủ ề ệ ặ

ng truy n sóng đi n t gi a máy Kênh truy n tín hi u OFDM là môi tr ệ ề ườ ệ ừ ữ ề

phát và máy thu. Trong quá trình truy n, kênh truy n ch u nh h ị ả ề ề ưở ạ ng c a các lo i ủ

nhi u nh : nhi u Gauss tr ng c ng (AWGN-Additive White Gaussian Noise), ư ễ ễ ắ ộ

Fading ph ng, Fading ch n l c t n s , Fading nhi u tia…Trong kênh truy n vô ọ ọ ầ ề ề ẳ ố

ấ tuy n thì tác đ ng c a t p âm bên ngoài (external noise) và nhi u giao thoa là r t ủ ạ ễ ế ộ

ng (multipath environment) l n. Kênh truy n vô tuy n là môi tr ớ ế ề ườ ng truy n đa đ ề ườ

và ch u nh h ị ả ưở ọ ầ ố ớ ặ ng đáng k c a Fading nhi u tia, Fading l a ch n t n s . V i đ c ể ủ ự ề

tính là truy n tín hi u trên các sóng mang tr c giao, phân chia băng thông g c thành ự ề ệ ố

c nh h r t nhi u các băng con đ u nhau, k thu t OFDM đã kh c ph c đ ấ ụ ượ ả ề ề ậ ắ ỹ ưở ng

c coi là các kênh Fading không c a Fading l a chon t n s , các kênh con có th đ ầ ố ủ ể ượ ự

l a ch n t n s . V i vi c s d ng ti n t ớ ự ọ ầ ố ệ ử ụ ề ố ặ l p (CP), k thu t OFDM đã h n ch ậ ạ ỹ ế

đ c nh h ng c a Fading nhi u tia, đ m b o s đ ng b ký t ượ ả ưở ả ự ồ ủ ề ả ộ ự và đ ng b ồ ộ

sóng mang.

3.3 Khái ni m kênh truy n d n phân t p đa đ ng ề ẫ ệ ậ ườ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

ng Hình 3.1: Minh h a phân t p đa đ ọ ậ ườ

Tín hi u t anten phát đ c truy n đ n máy thu thông qua nhi u h ệ ừ ượ ề ế ề ướ ng

ph n x khác nhau. Tín hi u các ệ ở ả ạ máy thu là t ng c a tín hi u nh n đ ủ ệ ậ ổ c t ượ ừ

tuy n truy n d n khác nhau đó. M i tuy n truy n d n ẫ nh v y s có t n s khác ư ậ ẽ ầ ố ề ề ế ế ẫ ỗ

m i t n s khác nhau c nhau. Ta có th d dàng nh n th y r ng tín hi u thu đ ậ ấ ằ ể ễ ệ ượ ở ỗ ấ ố

là khác nhau cho dù máy phát phát đi hai tín hi u cùng biên đ . Hi n t ng này ở ệ ượ ệ ộ

chính là hi n t ng fading mi n t n s . ng gây ệ ượ ở ề ầ ố Kênh truy n phân t p đa đ ề ậ ườ

nên hi u ng fading mi n t n s g i là kênh ph thu c t n s (frequency ệ ứ ở ề ầ ộ ầ ố ọ ụ ố

selective channel). Th c ch t c a hi n t ấ ủ ệ ượ ự ạ ng ph thu c t n s là hàm truy n đ t ộ ầ ố ụ ề

c a kênh ph thu c vào giá tr t n s c a tín hi u phát . ủ ị ầ ố ủ ụ ệ ộ

3.4 Đáp ng xung c a kênh ph thu c th i gian (time_invariant channel ứ ủ ụ ờ ộ

impulse)

3.4.1 Khái ni m v kênh không ph thu c th i gian: ụ ờ ộ ề ệ

Kênh không ph thu c th i gian là kênh truy n d n trong tr ng h p không ụ ề ẫ ộ ờ ườ ợ

ng đ i gi a máy phát và máy thu. Đ i v i kênh này, c đáp có s chuy n đ ng t ể ự ộ ươ ố ớ ữ ả ố

ng xung và hàm truy n đ t c a nó đ u không ph thu c th i gian. ứ ạ ủ ụ ề ề ờ ộ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

3.4.2 Khái ni m v đáp ng xung c a kênh (channel impulse response) ủ ứ ề ệ

d

)(t

Đáp ng xung c a kênh là m t dãy xung thu đ máy thu khi máy phát ứ ủ ộ c ượ ở

phát đi m t xung c c ng n g i là xung Dirac (Dirac impulse). ắ ọ ự ộ

d

)(t

: *Đ nh nghĩa c a xung Dirac ủ ị

=

Xung đ c đ nh nghĩa là xung Dirac n u nó th a mãn hai đi u ki n sau: ượ ị ế ề ệ ỏ

,

t

0

d

=)(t

t 0#,0

+ ¥

d

t )( dt

= 1

¥ (cid:236) (cid:237) (2.1) (cid:238)

Và (2.2) (cid:242) ¥ -

V i đ nh nghĩa c a xung Dirac, đáp ng xung c a kênh không ph thu c th i gian ớ ị ụ ủ ứ ủ ờ ộ

Np

d

t

v m t toán h c đ ề ặ ọ ượ c bi u di n nh sau: ễ ư ể

t )(

t (

)

= (cid:229)

h

ka

k

= 1

k

- (2.3)

Trong đó:

ch s c a tuy n truy n d n ề ẫ ế ỉ ố ủ

đáp ng xung c a kênh ứ ủ

bi n tr truy n d n ề ẫ ễ ế

tr truy n d n t +k +h )(t +t t + k ề ẫ ươ ứ ng ng v i tuy n k ớ ễ ế

+ ka h s suy hao ệ ố

+Np s tuy n truy n d n. ố ề ẫ ế

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

3.5 Hàm truy n đ t c a kênh không ph thu c th i gian (time-invariant ạ ủ ụ ộ ờ ề

channel transfer function)

+ ¥

Np

wt

Hàm truy n đ t c a kênh là ạ ủ ề

j

wt j

k

=

t

=

H

w (

)

t )(

e

h

d

ea k

= 1

k

- - (cid:229) (2.4) (cid:242) ¥ -

t đ c mi n t n s D a vào hàm truy n đ t c a kênh ta có th nh n bi ạ ủ ự ể ề ậ ế ượ ở ề ầ ố

nào tín hi u b suy hao t ệ ị ươ ng ng v i đ fading l n (deep fading), ho c ớ ớ ộ ặ ở ứ ề mi n

t n s nào tín hi u ít b suy hao. Th c ch t h u h t các h th ng truy n d n băng ầ ố ấ ầ ệ ố ự ệ ế ề ẫ ị

ng truy n d n phân t p đa đ ng đ u có fading r ng trong môi tr ộ ườ ề ậ ẫ ườ ề ở ề ầ mi n t n

ề ộ s . Đ ph thu c vào t n s ph thu c vào tr truy n d n c a kênh và b r ng ố ẫ ủ ầ ố ụ ụ ề ễ ộ ộ ộ

băng t n tín hi u. ệ ầ

3.6 B r ng đ n đ nh v t n s c a kênh (coherence bandwidth of the ề ầ ố ủ ề ộ ộ ổ ị

channel)

=

B r ng đ n đ nh v t n s c a kênh đ c đ nh nghĩa nh sau: ề ầ ố ủ ề ộ ộ ổ ị ượ ị ư

(

t/1

) Cf

rms

t

(D

D (2.5)

Cf )

rms

ng trình trên là b r ng đ n đ nh t n s c a kênh còn là ph Ở ươ ầ ố ủ ề ộ ộ ổ ị

ầ ủ ệ ố tr truy n d n hi u d ng c a kênh. Tùy thu c vào b r ng băng t n c a h th ng ệ ụ ề ộ ủ ễ ề ẫ ộ

so v i b r ng đ n đ nh t n s c a kênh mà kênh đ c đ nh nghĩa là kênh ph ầ ố ủ ớ ề ộ ộ ổ ị ượ ị ụ

thu c t n s hay không. ộ ầ ố

N u b r ng đ n đ nh t n s c a kênh l n h n nhi u so v i b r ng băng ầ ố ủ ớ ề ộ ề ộ ộ ổ ế ề ớ ơ ị

Cf )

t n c a h th ng: ầ ủ ệ ố (D >> B (2.6)

thì kênh đ c đ nh nghĩa là không ph thu c vào t n s (non-frequency selective ượ ầ ố ụ ộ ị

(D

channel). Trong tr i: ườ ng h p ng ợ c l ượ ạ

Cf )

<< B (2.7)

thì kênh đ ượ ị c đ nh nghĩa là kênh ph thu c t n s (frequancy selective channel) ộ ầ ố ụ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

3.7 Hi u ng Doppler ệ ứ

Hi u ng Doppler gây ra do s chuy n đ ng t ng đ i gi a máy phát và ệ ứ ự ể ộ ươ ữ ố

máy thu. C th là : khi ngu n phát và ngu n thu chuy n đ ng h ng vào nhau thì ụ ể ể ồ ồ ộ ướ

t n s thu đ ầ ố ượ ẽ ớ ể c s l n h n t n s phát đi, khi ngu n phát và ngu n thu chuy n ơ ầ ố ồ ồ

ng này là đ ng ra xa nhau thì t n s thu đ ộ ầ ố ượ ẽ ả c s gi m đi. B n ch t c a hi n t ả ấ ủ ệ ượ

ph c a t n s b xê d ch đi so v i t n s trung tâm m t kho ng g i là t n s ổ ủ ầ ớ ầ ố ị ầ ả ọ ố ộ ị ố

Doppler. S d ch t n s này nh h ầ ố ự ị ả ưở ặ ng đ n s đ ng b c a nhi u h th ng. Đ c ế ự ồ ệ ố ộ ủ ề

bi t trong OFDM v n đ đ ng b đóng vai trò khá quan tr ng. Hi u ng Doppler ệ ệ ứ ề ồ ấ ọ ộ

còn gây ra s ph thu c th i gian c a kênh vô tuy n (time-variant channel) s ụ ự ủ ế ộ ờ ẽ

f

đ c gi i thi u m c sau. ượ ớ ệ ở ụ

K

Gi thi t góc t i c a tuy n k so v i h ng chuy n đ ng c a máy thu là , khi đó ả ế ớ ủ ớ ướ ế ủ ể ộ

=

f

f cos(

f

)

ng ng c a tuy n này là : t n s Doppler t ầ ố ươ ứ ủ ế

D

0

K

K

v c

(2.8)

Trong đó:

+ 0f : t n s sóng mang c a h th ng. ầ ố ủ ệ ố

+v : v n t c chuy n đ ng t ng đ i c a máy thu so v i máy phát. ậ ố ể ộ ươ ố ủ ớ

f =0 thì t n s Doppler l n nh t s là:

+c : v n t c ánh sáng ậ ố

K

=

f

N u ế ầ ố ấ ẽ ớ

f D

,

max

0

v c

(2.9)

3.8 Kênh ph thu c th i gian ụ ờ ộ

S d ch chuy n t ự ị ể ươ ệ ứ ng đ i gi a máy phát và máy thu gây ra hi u ng ữ ố

Doppler và hi n t ệ ượ ờ ng ph thu c vào th i gian c a kênh. S ph thu c vào th i ủ ụ ự ụ ộ ờ ộ

gian c a đáp ng xung c a kênh vô tuy n đ c bi u di n ph ng trình d ủ ứ ủ ế ượ ễ ở ể ươ ướ i

đây:

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Np

p

+ q

j

2(

f

)

K

KD

d

t

t ),( t

h

t (

t (

))

= (cid:229)

ea K

K

= 1

k

- (2.10)

Trong đó:

: t n s Doppler ầ ố + KDf

+t: th i gian tuy t đ i (liên quan đ n th i đi m quan sát kênh) ệ ố ể ế ờ ờ

Trong tr ng h p kênh truy n d n là quá trình d ng thì th i đi m quan sát ườ ừ ể ề ẫ ợ ờ

kênh không đóng vai trò quan tr ng.ọ

Đáp ng xung c a kênh là phép bi u di n toán h c c a kênh mi n th i gian. ọ ủ ứ ủ ể ễ ở ề ờ

ậ Bi n đ i Fourier c a đáp ng xung c a kênh cho ta hàm truy n đ t c a kênh. V y ạ ủ ủ ứ ủ ế ề ổ

hàm truy n đ t là phép bi n đ i toán h c c a kênh ế ổ ọ ủ ề ạ ở ạ mi n t n s . Hàm truy n đ t ề ầ ố ề

+ ¥

p

+ q

c a kênh do v y đ ủ ậ ượ c bi u di n nh sau: ễ ư ể

w

j

2(

f

)

wt j

t )(

K

j

t

KD

K

=

t

=

w jH (

t ),

t ),( et

h

d

e

ea K

- (cid:229) (cid:242) (2.11) ¥ -

mi n th i gian và mi n t n s . Nói c Ở thông tin vô tuy n, fading co c ế ả ở ề ầ ố ề ờ ụ

th h n t c là tín hi u thu đ t n s này cao nh ng co th t n s khác l c ể ơ ứ ệ ượ ở ầ ố ể ở ầ ố ư ạ i

ng t i cao còn tín hi u khác tín th p. T ấ ươ ự ậ v y co nh ng th i đi m tín hi u l ờ ệ ạ ữ ể ở ệ

hi u l i th p. Đi u này d phát hi n ra khi chúng ta b t sóng đài AM và đi xe đ p. ệ ạ ề ễ ệ ắ ạ ấ

3.9 B r ng đ n đ nh v th i gian c a kênh (coherence duration of the ề ờ ề ộ ộ ổ ủ ị

channel)

=

Đ nh nghĩa v đ n đ nh th i gian c a kênh ị ề ộ ổ ủ ờ ị

(

t

)

2/(1

f

)

C

,D

max

D (2.12)

ớ Tùy thu c vào s so sánh gi a b r ng đ n đ nh v th i gian c a kênh v i ữ ề ộ ề ờ ộ ổ ủ ự ộ ị

đ dài m u tín hi u s cho ta k t qu li u kênh vô tuy n đ oc g i là kênh ph ả ệ ộ ệ ẽ ự ế ế ẫ ọ ụ

thu c th i gian hay không. ờ ộ

N u b r ng s n đ nh v th i gian c a kênh l n h n nhi u so v i đ dài ớ ộ ề ờ ề ộ ự ổ ủ ế ề ớ ơ ị

>>

m t m u tín hi u c a h th ng ệ ủ ệ ố ẫ ộ

(

t

)

C

T S

D (2.13)

thì kênh truy n d n c a h th ng đó đ c coi là không ph thu c th i gian (time- ẫ ủ ệ ố ề ượ ụ ộ ờ

invariant channel)

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

< <

Trong tr i, có nghĩa là ườ ng h p ng ợ c l ượ ạ

(

t

)

C

T S

D (2.14)

c coi là ph thu c th i gian (time-variant thì kênh truy n d n c a h th ng đ ẫ ệ ố ủ ề ượ ụ ộ ờ

channel)

3.10 Các mô hình kênh c b n ơ ả

3.10.1 Kênh theo phân b Rayleigh ố

Hàm truy n đ t c a kênh th c ch t là m t quá trình xác su t ph thu c c ạ ủ ộ ả ụ ự ề ấ ấ ộ

i m t t n s nh t đ nh s th i gian và t n s . Biên đ hàm truy n đ t c a kênh t ộ ầ ố ạ ủ ề ờ ạ ộ ầ ố ấ ị ẽ

tuân theo phân b Rayleigh n u các đi u ki n d ệ ế ề ố ướ i đây c a môi tr ủ ườ ề ng truy n

c thõa mãn: d n đ ẫ ượ

+Môi tr ng truy n d n không có tuy n trong t m nhìn th ng, có nghĩa là ườ ế ề ẫ ầ ẳ

không có tuy n có công su t tín hi u v t tr i. ệ ượ ộ ế ấ

+Tín hi u máy thu nh n đ ệ ở ậ c t ượ ừ vô s các h ố ướ ng ph n x và nhi u x ạ ễ ả ạ

khác nhau.

2

Hàm m t đ xác su t c a kênh phân b Rayleigh ậ ộ ấ ủ ố

r s 2

2 R

e

,

r

0

)(r

s

f y

r 2 R r

,0

0

(cid:236) - (cid:239) ‡ (cid:237) = (2.15) (cid:239) £ (cid:238)

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Hình 3.2 : Phân b Rayleight ố

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

3.10.2 Kênh theo phân b Rice ố

Trong tr ng h p môi tr ườ ợ ườ ầ ng truy n d n có tuy n truy n d n trong t m ế ề ề ẫ ẫ

nhìn th ng thì công su t tín hi u t tuy n này v t tr i so v i các tuy n khác. Xác ệ ừ ấ ẳ ế ượ ộ ế ớ

su t c a biên đ hàm truy n đ t c a kênh s tuân theo phân b Rice ạ ủ ấ ủ ẽ ề ộ ố

3.11 Quan h gi a tín hi u phát, tín hi u thu và mô hình c a kênh ệ ữ ủ ệ ệ

Trong m c này ta phân lo i ra hai lo i tín hi u phát: Tín hi u phát thu c v ạ ộ ề ụ ệ ệ ạ

l p hàm xác ớ đ nh (deterministic function) và tín hi u phát thu c v l p các hàm xác ị ộ ề ớ ệ

su t.ấ

y(t)

x(t)

3.11.1 Tín hi u phát là hàm xác đ nh ệ ị

Tín hi u thu ệ Tín hi u ệ phát

Mô hình kênh

Hình 3.3: Mô hình kênh tuy n tính ế

Hình (3.3) mô t quan h gi a tín hi u phát, tín hi u thu và kênh. Do kênh ả ệ ữ ệ ệ

+ ¥

truy n d n là tuy n tính nên quan h này đ c bi u di n ng trình sau đây: ề ẫ ế ệ ượ ph ễ ở ươ ể

)(th

tx (

t h t )()

- y(t) = x(t)* (2.16) = (cid:242) ¥ -

ệ ộ ị

Trong đó x(t) là m t hàm xác đ nh nào đó và là tín hi u phát, y(t) là tín hi u ệ )(th mi n t n s thay vì phép cu n c a tín là đáp ng xung c a kênh. thu và Ở ề ầ ố ộ ủ ứ ủ

hi u phát v i kênh truy n là phép nhân nh ng trình sau ph ư ở ươ ệ ề ớ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

=

w

=

w ( jY

)

w w ) jHjX (

(

);

p 2

f

(2.17)

H th ng truy n d n do v y là tuy n tính (linear system) và nhân qu (casual ề ẫ ệ ố ế ả ậ

system)

3.11.2 Tín hi u phát là m t hàm xác su t ấ ộ ệ

x

)(t

c mô t ng t hình(y) , Mô hình c a tín hi u phát và thu cũng đ ệ ủ ượ t ả ươ nh ự ư ở

h

)(t

tuy nhiên tín hi u phát đ c gi thi t là m t quá trình xác su t và do đó tín ệ ượ ả ế ấ ộ

hi u thu cũng s là m t quá trình xác su t ộ ẽ ệ ấ ệ . Khi đó m i quan h gi a tín hi u ệ ữ ố

phát, tín hiêu thu và kênh truy n thông qua phép l y tích phân nh ph ng trình ư ở ề ấ ươ

i. Đ i v i các quá trình xác su t s không t n t s không t n t ẽ ồ ạ ố ớ ấ ẽ ồ ạ ổ i phép bi n đ i ế

Fourier, do v y m i liên h gi a hàm truy n đ t c a kênh, tín hi u phát và thu nh ệ ữ ạ ủ ệ ề ậ ố ư

ng trình (x) s không còn phù h p. Đ xây d ng m i liên h này ng i ta ph ở ươ ự ể ẽ ệ ố ợ ườ

ng quan và các hàm t ng quan chéo c a các quá trình xác s d ng các hàm t ử ụ ươ ươ ủ

c cho các hàm t ng quan. su t, ấ vì phép bi n đ i Fourier có th th c hi n đ ể ự ệ ượ ế ổ ươ

3.11.3 M i liên h gi a hàm t ệ ữ ố ươ ủ ng quan chéo c a các tín hi u vào và ra c a ủ ệ

kênh

mi n th i gian, m i quan h này có th vi Ở ề t đ c ể ế ượ ệ

j xh

j xx

)(th

ờ )(t ố )(t = * (PT) (2.18)

*

+

t

)(t

j xh

x x )([ t

E

( t

)]

V i ớ

x

)(t

= (2.19)

*

=

+

t

t )(

x h t )([

E

t (

)]

j xh

đ c đ nh nghĩa là hàm t và ượ ị t ự ươ ng quan c a quá trình ủ

(2.20)

đ c đ nh nghĩa là hàm t ng quan chéo c a quá trình đ u vào và đ u ra c a kênh. ượ ị ươ ủ ủ ầ ầ

f

w

=

f

w

j

(

)

w jHj ) (

(

)

xh

xx

mi n t n s m i quan h PT đ c vi Ở ề ầ ố ố ệ ở ượ t l i ế ạ

( w j

)

( w j

)

)(t

)(t

f xh

f xx

j xh

j xx

(2.21)

Trong đó và l n l t là bi n đ i Fourier c a và . ầ ượ ế ổ ủ

3.11.4 M i liên h gi a hàm t ệ ữ ố ươ ng quan c a các tín hi u vào và ra c a kênh ệ ủ ủ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

j

=

j

t

M i liên h này ng trình sau ệ ố ở mi n th i gian đ ờ ề ượ c th hi n b i ph ể ệ ở ươ

t )(

t t h (*)(*)( h

)

hh

xx

- (2.22)

f

w

=

f

w

j

(

)

w jHj ) (

(

2)

hh

xx

c bi u di n d i d ng mi n t n s đ Ở ề ầ ố ượ ễ ướ ạ ể

(2.23)

Quan h trên là quan h t ệ Wiener-Lee, th hi n m i quan h gi a các hàm t ố ệ ữ ể ệ ệ ự ươ ng

quan c a các quá trình đ u vào và đ u ra c a kênh ầ ủ ủ ầ

D a vào các hàm t ng quan, ng i ta tính công su t tín hi u đ u vào và đ u ra ự t ự ươ ườ ệ ầ ầ ấ

c a kênh nh sau. ủ ư

+ ¥

=

=

j

=

f

w

w

x [ 2

E

( t

)]

)0(

j

(

)

d

P x

xx

xx

Công su t tín hi u phát: ệ ấ

1 p 2

(2.24) (cid:242) ¥ -

+ ¥

=

=

j

=

f

w

w

h [ 2

E

( t

)]

)0(

j

(

)

d

P m

hh

hh

T ng t ươ ự ta có th tính công su t c a tín hi u thu nh sau: ấ ủ ư ệ ể

1 p 2

(2.25) (cid:242) ¥ -

3.12 Kênh truy n d n trong môi tr ề ẫ ườ ng nhi u tr ng ễ ắ

n(t)

t )(

h

y(t)

x(t)

w jH (

)

3.12.1 Khái ni m v nhi u tr ng ễ ề ệ ắ

Tín hi u phát ệ

Tín hi u thu ệ

Mô hình kênh

Hình 3.4: Môi tr ng truy n d n v i s có m t c a nhi u tr ng ườ ề ẫ ặ ủ ớ ự ễ ắ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Môi tr ng truy n d n th c t không ch có tác đ ng c a hi u ng phân ườ ự ế ề ẫ ệ ứ ủ ộ ỉ

ng và hi u ng Doppler, mà còn có s tác đ ng c a nh t p đa đ ậ ườ ệ ứ ủ ự ộ i u tr ng nh ắ ễ ư

trình bày ở ư hình (2.4). Nhi u tr ng có th do nhi u ngu n khác nhau gây ra nh do ễ ể ề ắ ồ

th i ti t, do b khu ch đ i máy thu, do nhi t đ , hay do con ng i. Tín hi u thu ờ ế ạ ở ế ộ ệ ộ ườ ệ

do v y đ c vi ậ ượ

t

tx )(*)( h

ty )(

tn )(

t l ế ạ = i nh sau: ư + (2.26)

ph Ở ươ ễ ng trình trên n(t) là tác đ ng nhi u tr ng. V y b n ch t c a nhi u ễ ấ ủ ậ ả ắ ộ

tr ng là gì? có đ c tính ph và hàm m t đ phân b nh th nào? t i sao g i là ố ư ế ậ ộ ắ ặ ổ ạ ọ

nhi u tr ng? Nh ng v n đ này s đ c trình bày m c ti p theo. ẽ ượ ữ ề ễ ắ ấ ở ụ ế

3.12.2 Các phép bi u di n toán h c c a nhi u tr ng ọ ủ ễ ễ ể ắ

m

V m t toán h c, ngu n nhi ọ ề ặ ồ ễu tr ng n(t) có th mô hình b ng m t bi n xác ể ế ắ ằ ộ

2s

su t x tuân theo phân b xác su t Gauss v i giá tr kỳ v ng (giá tr trung bình ấ ấ ố ọ ớ ị ị

m

xác su t) b ng không và đ l ch chu n . Đi u này có nghĩa là: ộ ệ ẩ ằ ấ ề

:= E[x] =0 (2.27)

2s

và

:=E[(x- m ) 2 ] (2.28)

2s

Do kỳ v ng b ng 0 nên đ l ch chu n cũng là ph ộ ệ ẩ ằ ọ ươ ủ ng sai (variance) c a

. bi n ng u nhiên x. C th h n nhi u tr ng có công su t không đ i và là ễ ụ ể ơ ế ấ ắ ẫ ổ

Nhà toán h c Gauss ng ọ ườ ễ i Đ c đã tìm ra quy lu t phân b xác su t c a nhi u ấ ủ ứ ậ ố

tr ng do v y hàm phân b này đã đ c mang tên ông. Nhi u tr ng cũng đ ắ ậ ố ượ ễ ắ ượ ọ c g i

là nhi u Gauss (additive white Gaussian noise). Hàm phân b này đ c vi t l i ễ ố ượ ế ạ ở

2

ph ng trình d i đây [Pro95, Pap9]: ươ ướ

2

x s 2

=

e

xp )( n

1 sp 2

- (2.19)

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Hình 3.5: Phân b Gauss ố

xác đ nh đi m gi a c a phân b và thông s ố m phân b Gauss, thông s ố Ở ữ ủ ể ố ị ố 2s xác

đ nh đ r ng c a hàm phân b . ố ủ ị ộ ộ

3.12.3 Ph công su t c a nhi u tr ng có băng t n gi i h n ấ ủ ổ ễ ắ ầ ớ ạ

V m t lý thuy t, nhi u tr ng có băng t n vô h n và công su t nhi u là ề ặ ễ ế ắ ầ ạ ễ ấ

m i t n s . V m t th c t không t n t i h th ng có băng t n vô b ng nhau ằ ở ọ ầ ố ự ế ồ ạ ệ ố ầ

)

nn

at2s

w

w

ề ặ ( w f j h n.ạ

g

g

-

Hình 3.6: M t đ ph công su t nhi u. ậ ộ ổ ễ ấ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

w

g

hình trên ta gi s h th ng có băng t n gi i h n B=2 Ở ả ử ệ ố ầ ớ ạ ấ , v i chu kỳ l y ớ

at . M t đ ph công su t c a nhi u nh

2

hình Z đ c vi m u là ẫ ậ ộ ấ ủ ư ở ễ ổ ượ t l ế ạ i nh sau: ư

s

w

<

w

t

,

a

g

f

=

=

w j

(

j {

F

)

t )}(

nn

nn

w

>

w

,0

g

(cid:236) (cid:239) (cid:237) (cid:239) (2.30) (cid:238)

Chú ý r ng t t c các bi n ng u nhiên đ u không t n t ằ ấ ả ồ ạ ế ề ẫ ổ i phép bi n đ i ế

Fourier mà ch t n t i hàm t ng quan và m t đ ph công su t, trong đó hàm ỉ ồ ạ t ự ươ ậ ộ ấ ổ

f

( w j

)

m t đ công su t là phép bi n đ i Fourier c a hàm t ng quan. ph ậ ộ ủ ế ấ ổ t ự ươ Ở ươ ng

nn

j

)(t

trình trên

nn

Là hàm m t đ công su t nhi u còn là hàm t ậ ộ ễ ấ ươ ễ ng quan c a nhi u ủ

j

s

w

t

)(t

t+tntn ()(

)]

si2

v i đ nh nghĩa: ớ ị

nn

g

:=E[ = (2.31)

Theo ph ng trình trên, hàm t ng quan là bi n đ i Fourier ng ươ t ự ươ ế ổ ượ ủ c c a

ữ ậ hàm m t đ ph công su t. Do hàm m t đ ph công su t có d ng hình ch nh t, ậ ộ ậ ộ ấ ạ ấ ổ ổ

k t qu bi n đ i Fourier ng ế ả ế ổ ượ ủ c c a hàm hình ch nh t cho ta hàm s Si(). ữ ậ ố

c b ng c t Công su t nhi u có th tính đ ễ ể ấ ượ ằ ả ừ ặ hàm m t đ công su t nhi u ho c ậ ộ ễ ấ

+ ¥

2

j

=

f

w

=

s

hàm t ng quan c a nhi u nh sau t ự ươ ủ ư ễ

)0(

w j

(

)

d

t

)(2 t ]=

nn

nn

1 p 2

" (2.32) P n =E[n (cid:242) ¥ -

c tính theo công th c sau: Khi đó t s tín hi u trên t p âm đ ệ ỉ ố ạ ượ ứ

P S P n

(2.33) SNR=

ng tín hi u và V i ớ SP là công su t tín hi u co ích. T s này quy t đ nh ch t l ế ị ỷ ố ấ ượ ệ ấ ệ

dung l ng kênh . ượ

S can thi p c a nhi u tr ng đ n kênh truy n d n, c th h n là t ụ ể ơ ủ ự ế ệ ề ễ ẫ ắ ỷ ố s

công su t tín hi u trên t p âm, nh h ng tr c ti p đ n thông l ng c a kênh và ệ ả ấ ạ ưở ự ế ế ượ ủ

ch t l ấ ượ ng tín hi u thu. ệ

3.12.4 nh h ng c a AWGN đ n h th ng OFDM Ả ưở ế ệ ố ủ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Nhi u t n t i trong kênh v t lý c a t ễ ồ ạ ủ ấ ả ồ t c các h th ng thông tin, bao g m ệ ố ậ

thông tin vô tuy n. Các ngu n nhi u chính là nhi u nhi ồ ế ễ ễ ệ t, nhi u đi n trong các b ệ ễ ộ

khu ch đ i máy thu và can nhi u gi a các t ữ ế ễ ạ ế bào. Ngoài ra nhi u còn có th t o ra ễ ể ạ

bên trong các h th ng thông tin nh là k t qu c a can nhi u gi a các symbol ISI, ế ệ ố ả ủ ữ ư ễ

can nhi u gi a các sóng mang ICI và méo xuyên đi u ch IMD (Inter-Modulation ữ ễ ế ề

Distortion). Các ngu n nhi u này làm gi m t s tín hi u/nhi u, gi i h n đáng k ỉ ố ễ ễ ệ ả ồ ớ ạ ể

hi u qu ph c a h th ng. T t c các lo i nhi u trên làm gi m ch t l ệ ố ấ ả ổ ủ ấ ượ ng ệ ễ ạ ả ả

truy n d n trong thông tin vô tuy n. Do v y vi c nghiên c u các nh h ứ ế ề ệ ậ ả ẫ ưở ủ ng c a

nhi u đ n t l l ế ỉ ệ ỗ ễ ệ i thông tin và m t s bi n pháp dung hòa gi a m c nhi u và hi u ộ ố ệ ứ ữ ễ

qu ph h th ng là r t quan tr ng. ổ ệ ố ả ấ ọ

H u h t các d ng nhi u trong h th ng thông tin vô tuy n đ c mô hình ệ ố ế ượ ế ễ ầ ạ

hóa chính xác nh dùng nhi u tr ng Gauss. ễ ắ ờ

3.13 Nhi u xuyên kí t ISI ễ ự

ISI, đ ượ c đ nh nghĩa là xuyên nhi u (crosstalk) gi a các kí t ễ ữ ị ự ả trong kho ng

th i gian T c a các frame FFT liên ti p (trong mi n th i gian), nghĩa là các kí t ủ ề ế ờ ờ ự

c nh nhau s giao thoa v i nhau d n đ n méo d ng kí t ạ ế ẽ ẫ ạ ớ ự ế và máy thu có th quy t ể

này. Hi n t ng đa đ ng làm cho m i sóng con tr i năng đ nh sai v kí t ị ề ự ệ ượ ườ ả ỗ

ng đ i v i nh ng kênh k c n, đi u này làm cho tín hi u đ c g i tr c s l ượ ố ớ ế ậ ữ ệ ề ượ ử ướ ẽ

gây nhi u lên tín hi u đang g i hi n hành. B ng vi c chèn ti n t vòng, v n đ ề ố ử ệ ễ ệ ệ ằ ấ ề

này s đ c gi i quy t. ẽ ượ ả ế

c cho hình (3.7). Chu i ‘0’ đ c phát t BTS. N u tín Ví d v ISI đ ụ ề ượ ở ỗ ượ ừ ế

hi u ph n x đ n ch m h n đúng m t bít so v i tín hi u đi th ng thì máy thu kí ạ ế ệ ệ ẳ ậ ả ộ ơ ớ

hi u là ‘1’ ệ ở ẳ tín hi u ph n x s giao thoa v i kí hi u ‘0’ c a tín hi u đi th ng ớ ạ ẽ ủ ệ ệ ệ ả

và máy thu s quy t đ nh nh m là kí hi u ‘1’ ế ị ẽ ệ ầ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Hình 3.7: Ví d v ISI ụ ề

3.14 Nhi u ICI (Inter-carrier interference) ễ

Nhi u giao thoa liên sóng mang, đ c đ nh nghĩa là xuyên nhi u (crosstalk) ễ ượ ễ ị

ủ gi a các sóng mang ph c a cùng m t frame FFT (trong mi n t n s ). ICI phá h y ề ầ ố ụ ủ ữ ộ

tính tr c giao c a sóng mang. Nhi u ICI đ ự ủ ễ ượ ậ c lo i b hoàn toàn nh s d ng t p ờ ử ụ ạ ỏ

t n s tr c giao làm t p t n s c a các kênh ph ầ ố ự ậ ầ ố ủ ụ.

3.15 Dung l ng kênh vô tuy n ượ ế

Dung l ng c a kênh cho ta bi ượ ủ t t c đ t ế ố ộ ố ề i đa c a tín hi u có th truy n ệ ủ ể

đ c qua kênh mà không b l ng kênh s ph thu c vào b ượ ị ỗ i. Do v y dung l ậ ượ ẽ ụ ộ ề

r ng băng t n c a kênh và các tác đ ng c a các lo i nhi u. Ph n này s trình bày ủ ộ ầ ủ ễ ẽ ầ ạ ộ

v n t ắ ắ t các khái ni m v dung l ệ ề ượ ng kênh c a Shanon. ủ

{

}

=

U

,...,

3.15.1 Lý thuy t v dung l ế ề ượ ng kênh s c a Shannon ố ủ

1

, aa 1

2

Na

Gi thi t máy phát phát đi trùm tín hi u là , khi đó l ả ế ệ ngượ

N

log)

)

H (

c tính là tin (entropy) c a kh i tin này đ ủ ố ượ

( ap 1

2

( ap 1

1U ) = (cid:229)

= 1

l

)

(2.34)

( 1ap

1a đ

Trong đó là xác su t x y ra s ki n m u tin ng tin ự ệ ấ ả ẫ ượ c truy n đi. L ề ượ

)

0

UH (

)

log

(

N

)

1UH (

1

2

£ £ do v y co tính ch t . ấ ậ

1a nh ng l ư

1b là

bapbap- )

(

(

/

,

)

)

/

)

L ng tin m t mát khi phát đi m u tin ượ ẫ ấ ạ i nh n đ ậ ượ c m u tin ẫ

1

1

1

1

1 bap ( , 1

1 bap ( 1

là xác su t liên h p, còn , v i -ớ ấ ợ là xác su tấ

N

N

đi u ki n. T ng l ệ ề ổ ượ ng tin m t mát là: ấ

'

'

(

,

log)

(

/

)

(

/

)

2

1 UUH

2

bap l l

baP l l

'

= 1

l

l

- (cid:229) (cid:229) = (2.35)

)

Thông l ng kênh t ng ng v i l ng tin không b th t thoát ượ ươ ứ ớ ượ ị ấ

)1U - H(

1 UU /

2

C= max {H( } (2.36)

Thông l ng kênh là t c đ truy n d li u l n nh t không l ượ ề ữ ệ ớ ố ộ ấ ỗ i qua m t kênh ộ

truy n d n cho tr c. ề ẫ ướ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

Trong tr ng h p kênh không nhi u thì l ườ ễ ợ ượ ng tin th t thoát b ng không, có nghĩa ằ ấ

(

/

)

là

1 UUH

2

= 0 (2.37)

V i đ nh nghĩa trên, Shannon đã đ a ra gi ớ ị ư ớ ạ ộ i h n trên c a t c đ d li u c a m t ộ ữ ệ ủ ủ ố

i h n này là n n t ng cho nhi u lĩnh v c khác nhau kênh truy n d n v t lý. Gi ẫ ề ậ ớ ạ ề ả ự ề

nh lý thuy t mã kênh, lý thuy t đi u ch , và lý thuy t thông tin. ư ế ế ế ế ề

Lý thuy t v l ng thông l ng kênh c a Shannon cho chúng ta bi t t l l i bít ế ề ượ ượ ủ ế ỉ ệ ỗ

c có th đ c gi m đ n m t m c nh tùy ý b ng các k c a tín hi u nh n đ ệ ủ ậ ượ ể ượ ứ ế ằ ả ỏ ộ ỹ

thu t mã kênh và k thu t đi u ch , ch ng nào mà t c đ tín hi u v n còn nh ừ ế ệ ề ẫ ậ ậ ộ ố ỹ ỏ

ng kênh h n thông l ơ ượ

3.15.2 Thông l ng kênh t ng t có băng t n gi i h n ượ ươ ự ầ ớ ạ

Shannon đã đ a ra lý thuy t v thông l ng c a m t kênh truy n d n có ế ề ư ượ ủ ề ẫ ộ

i h n nh sau: băng t n gi ầ ớ ạ ư

“Thông l ng c a m t kênh v i b r ng băng t n là B và b can nhi u tr ng v i t ượ ớ ề ộ ớ ỉ ủ ễ ầ ắ ộ ị

P S P n

+

=

+

B

log( 1

)

B

log( 1

SNR

)

đ c tính b i : s c a công su t tín hi u trên t p âm trung bình là ố ủ ệ ạ ấ ượ ở

P S P n

C = (2.38)

N u t l c tính b ng dB, thì thông l ế ỉ ệ công su t tín hi u trên t p âm đ ệ ạ ấ ượ ằ ượ ng

B

kênh đ ượ ầ c g n đúng hóa b ng công th c sau: ằ ứ

1» 3

C (2.39) SNR dB

ng 3.16 K t lu n ch ế ậ ươ

Ch ươ ế ng này trình bày v các khái ni m c b n trong kênh truy n vô tuy n, ơ ả ệ ề ề

v cái mà chúng ta ề c l ướ ượ ng trong đ án này. Ch ồ ươ ng ti p theo s là n i dung ẽ ế ộ

chính c a đ án này, các kĩ thu t c l ủ ồ ậ ướ ượ ng kênh truy n và n i suy. ề ộ

CH

NG 2 K THU T OFDM

ƯƠ

Ậ

Ỹ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

CH NG 4 NG KÊNH TRUY N TRONG H TH NG OFDM ƯƠ C L ƯỚ ƯỢ Ệ Ố Ề

4.1 Gi ng ớ i thi u ch ệ ươ

Trong ch ng này s trình bày v kĩ thu t c l ng kênh truy n trong h ươ ậ ướ ượ ẽ ề ề ệ

c l ng kênh th ng OFDM. Ph n đ u tiên s là gi ầ ẽ ầ ố ớ i thi u m t s kĩ thu t ộ ố ậ ướ ượ ệ

truy n khác nhau và ph n cu i cùng s gi ng pháp n i suy. ẽ ớ ề ầ ố i thi u m t vài ph ộ ệ ươ ộ

Ti p theo s là ph n mô ph ng. ẽ ế ầ ỏ

ng kênh truy n trong đ án này đ c l Ướ ượ ề ồ ượ c th c hi n theo 3 b ệ ự ướ ướ c. B c

OFDM ch a kí hi u pilot, b đ u tiên đ ầ ượ c th c hi n trên kí t ệ ự ự ứ ệ ướ ẽ ự c th hai s th c ứ

hiên trên kí t ự ề OFDM không ch a kí hi u pilot và cu i cùng là n i suy trong mi n ứ ệ ộ ố

th i gian. ờ

Th i gian ờ

Sóng mang con

Kí hi u pilot ệ

Kí hi u data ệ

Hình 4.1: Kí hi u OFDM v i pilot và OFDM không có pilot ệ ớ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

ng h s kênh truy n trong mi n t n s t i v trí B c đ u tiên là ầ ướ c l ướ ượ ề ầ ố ạ ị ệ ố ề

ng, dùng k t qu đó n i suy toàn b h s kênh truy n trong c a kí hi u d n đ ệ ủ ẫ ườ ộ ệ ố ề ế ả ộ

mi n t n s ề ầ ố ở ị v trí c a kí hi u d li u, cu i cùng là n i suy th i gian. Tr ố ệ ữ ệ ủ ộ ờ ướ ế c h t

c đ a ra cho N sóng mang con trong m t kí ta xem xét nh ng đ nh nghĩa c b n đ ị ơ ả ượ ư ữ ộ

hi u OFDM ệ



d

)0( 

0 



0

Nd (

)1

ø Ø œ Œ D= œ Œ œ Œ - ß º

N

)1



w

(0 N

=



W

N

0)1

 )(1

N

)1

(

N



w

w

00 w N  N ( N

- ø Ø œ Œ œ Œ - - - œ Œ ß º

h

)0(

h

)1( 

Nh (

)1

ø Ø œ Œ œ Œ h= œ Œ œ Œ - ß º

4.2 ng 1D c l Ướ ượ

ng 1D là kĩ thu t c l ng ch dùng thông tin m t chi u, ho c là c l Ướ ượ ậ ướ ượ ề ặ ộ ỉ

th i gian ho c là t n s . D i đây s gi i thi u ba d ng ng khác nhau ẽ ớ ướ ầ ặ ố ờ ệ ạ c l ướ ượ

trong mi n t n s . ề ầ ố

4.2.1 Ph ng pháp c l ng bình ph ng ít nh t (least squares ươ ướ ượ ươ ấ

estimation)

Vi c c l ng s tìm ra đáp ng xung c a kênh truy n sao cho l i bình ệ ướ ượ ứ ủ ẽ ề ỗ

2

ph ng đ c gi m thi u. ươ ượ ể ả

LS

y

DW

^ h

e =

N

arg

H

- (4.1)

LS

LS

(

y

DW

)

y -

(

DW

)

^ LSh

^ LSh

^ N h

^ N h

- = min (4.2)

Trong đó:

+ e là s chênh l ch gi a tín hi u thu và tín hi u nh n ự ữ ệ ệ ệ ậ

+D là kí hi u đã bi t trên đ ng chéo chính và có kích th c là NxN ệ ế ườ ướ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

c NxN + NW là ma tr n DFT có kích th ậ ướ

+y là vector nh n có kích th c Nx1 ậ ướ

QW

H yD

T (4.1) ta suy ra đáp ng xung c a kênh truy n là : ừ ủ ứ ề

H N

^ LSh

H DWDW (

1)

= (4.3)

H N

-H N

trong đó : Q = (4.4)

^

QW

H yD

Đáp ng t n s c a kênh truy n: ầ ố ủ ứ ề

NW

H N

LSH =

(4.5)

^

T (4.4) và (4.5) ta suy ra: ừ

yD 1-

LSH =

(4.6)

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

Trong đó:

ỉ ứ ướ c là PxP (P là s kí hi u pilot) ố ệ + D ch ch a kí hi u pilot và có kích th ệ

+ y là vector nh n (ch ch a pilot) có kích th c là Px1 ỉ ứ ậ ướ

Đ ng t t c h s c a kênh truy n, h s t c l ể ướ ượ ấ ả ệ ố ủ ệ ố ươ ề ữ ệ ng ng v i v trí d li u ớ ị ứ

ph i đ c n i suy. Ph c trình bày ph n sau.(4.5) ả ượ ộ ươ ng pháp n i suy s đ ộ ẽ ượ ở ầ

Không ph i t ả ấ ả ề t c các kí hi u OFDM đ u có pilot do đó vi c n i suy trong mi n ề ệ ệ ộ

th i gian là c n thi t. Ph ng pháp n i suy th i gian s đ c mô t ầ ờ ế ươ ẽ ượ ộ ờ ả ầ trong ph n

(4.5.2). Đ minh h a b ng đ c th c hi n cùng v i b n i suy nh th c l ộ ướ ượ ể ọ ượ ớ ộ ộ ư ế ư ệ

nào ta xem xét hình 4.2

Th i gian ờ

Sóng mang con

Kí hi u pilot ệ c l Ướ ượ ng LS N i suy th i ờ ộ

và n i suy t n s gian ầ ố ộ

Kí hi u data ệ

Hình 4.2 : Th c hi n c l ng LS ệ ướ ượ ự

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

Thu t toán n i suy FIR ộ ậ

Cách ti p c n thu t toán n i suy FIR: đáp ng xung c a kênh truy n có s ế ậ ủ ứ ề ậ ộ ố

ng tap gi i h n. Ta có th ng s l l ượ ớ ạ c l ể ướ ượ ố ượ ệ ng c a tap này thông qua kí hi u ủ

pilot và sau đó tính toán đáp ng t n s c l ầ ố ướ ượ ứ ng c a kênh truy n v i phép tính ề ủ ớ

DFT.

^

QW

H yD

NW

H N

LSH =

H DWDW (

1)

Theo (4.5) ta có:

H N

-H N

trong đó: Q =

PW là ma tr nậ

Ta gi s r ng đáp ng xung h ch có nhi u nh t là L tap. ả ử ằ ứ ề ấ ỉ

NW , ma tr n này do đó s có kích th

c là NxL. Đ ch ch a L c t đ u tiên c a ộ ầ ỉ ứ ủ ẽ ậ ướ ể

PW không t

cho phép tính đ c nhanh h n, t t c các hàng c a ng ng v i kí ượ ơ ấ ả ủ ươ ứ ớ

hi u pilot đ c thi t l p b ng 0. Ma tr n ch a kí hi u pilot đã bi t có kích th ệ ượ ế ậ ứ ệ ậ ằ ế ướ c

NxN và có kí hi u pilot trên đ ng chéo. T t c các v trí trên đ ng chéo D và ệ ườ ấ ả ị ườ

không t ng ng v i kí hi u pilot đ c thi t l p b ng 0. Vector nh n y ch a t ươ ứ ệ ớ ượ ế ậ ứ ấ t ậ ằ

c c a nó là : Nx1. Ta vi c các kí hi u nh n trong m t kí hi u OFDM, kích th ả ệ ệ ậ ộ ướ ủ ế t

^

H

c l ong LS nh sau: i l ạ ướ ự ư

H yDWQW P

P

P

FIRH =

(4.7)

H DWDW (

1)

PQ

H P

P

- = (4.8) v i ớ

PQ có kích th

ướ ề c là LxL. Đ thu t toán chính xác, ta c n có m t vài đi u ể ậ ầ ộ

ki n. Đi u ki n đ u tiên là s l ng tap L l n nh t c a kênh truy n không th ố ượ ề ệ ệ ầ ấ ủ ề ớ ể

ng c a kí hi u pilot. Đi u này đ c gi l n h n s l ớ ơ ố ượ ủ ề ệ ượ ả ố ế i thích b i lý do s bi n ở

ph i nh h n ho c b ng s ph ng trình, khi đó ta m i tìm ra đ ỏ ơ ả ằ ặ ố ươ ớ ượ ủ c nghi m c a ệ

ph ươ ng trình. Tuy nhiên n u có quá ít tap trong ế c l ướ ượ ng kênh truy n so v i kênh ề ớ

truy n th c t thì s không đúng v i mô hình đ a ra. Do đó ta ph i c l ng s ự ế ề ả ướ ượ ư ẽ ớ ố

ng tap trong b l c FIR . M t trong nh ng ph ng pháp dùng đ ng s l ượ ộ ọ ữ ộ ươ c l ể ướ ượ ố

ng tap đó là dùng tiêu chu n thông tin Akaike . l ượ ẩ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

Th c hi n thu t toán n i suy FIR trong mi n t n s là m t vi c không quá khó ề ầ ự ệ ệ ậ ộ ộ ố

khăn. Nó đ n gi n là th c hiên thu t toán nh đã nêu trên , t ng kí hi u OFDM ự ư ậ ả ơ ở ừ ệ

ả r i đ n toàn b khung. Sau khi th c hi n thu t toán n i suy FIR, b i vì không ph i ồ ế ự ệ ậ ộ ở ộ

t ấ ả ả t c các kí hi u OFDM đ u ch a kí hi u pilot, do đó n i suy th i gian ph i ệ ứ ệ ề ộ ờ

đ c th c hi n . Ph ng pháp n i suy th i gian đ c mô t ượ ự ệ ươ ờ ộ ượ ả trong ph n (4.5). Đ ầ ể

minh h a làm th nào n i suy th i gian đ ế ộ ọ ờ ượ c th c hi n cùng v i thu t toán n i suy ớ ự ệ ậ ộ

FIR ta xem xét hình (4.3)

Th i gian ờ

Sóng mang con

Kí hi u pilot Thu t toán N i suy ệ ậ ộ

N i suy FIR th i gian ờ ộ

Kí hi u data ệ

Hình 4.3 : Th c hi n thu t toán n i suy FIR ự ệ ậ ộ

.

4.2.2 LMMSE (least minimum mean square error)

M t d ng khác c a c l ng 1D là ộ ạ ủ ướ ượ c l ướ ượ ổ ng LMMSE. M t cách t ng ộ

quát, b ng này đ c mô t nh sau: c l ộ ướ ượ ượ ả ư

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

b

+

(

R

^ 1) HI

f HHR

f

LS

HH f

f

LMMSE

^ H

SNR

- = (4.9)

Trong đó:

f HHR

f

^

+ là ma tr n t ng quan c a H. ậ ươ ủ

là ng bình ph ng ít nh t đ c tính ph n (4.2.1). c l ướ ượ ươ ấ ượ ở ầ + LSH

2

+SNR là t s tín hi u trên nhi u ỉ ố ệ ễ

x hE s 2 n

SNR = (4.10)

s * 2

* xE là năng l ượ ng trung bình c a các bit truy n. ủ ề

n

là ph ng sai c a nhi u tr ng ươ ủ ễ ắ

* 2h là năng l ng c a kênh truy n. Năng l ng kênh truy n trong ượ ủ ề ượ ề

h th ng OFDM không c đ nh mà bi n đ i rõ r t gi a các sóng mang con khác ệ ố ố ị ữ ệ ế ổ

nhau. Do đó ta ph i dùng k t qu x p x căn c vào công su t trung bình kênh ả ấ ứ ế ấ ả ỉ

2 ]

x

truy n c a m t kí hi u OFDM. Nh bi u th c d i đây: ề ủ ư ể ứ ướ ệ ộ

hEE [ s 2 n

2

2

dE {

E /1{}

d

}

SNR = (4.11)

k

k

b

+ b =

kd kí hi u trên sóng mang con th k. V i đi u ch QPSK

Trong đó = 1. ứ ề ệ ế ớ

Thu t toán này đòi h i t t c các kí hi u đ ỏ ấ ả ệ ậ ượ c g i đi trong m t hí hi u OFDM ộ ệ ở

b

c kh c ph c b ng thu t toán sau đây: đ u ph i là pilot. V n đ này có th đ ấ ề ể ượ ề ả ụ ằ ậ ắ

+

LS

R

(

R

^ 1) HI

HH f

LMMSE

fp

HH fp

fp

^ H

SNR

- = (4.12)

f HHR

Trong đó:

fP

f HHR

HH f

H p

+ là hàm t c đ nh nghĩa nh sau: ươ ng quan chéo c a kênh truy n, đ ủ ề ượ ị ư

fP

f

= E[ ] (4.13)

fP HHR

fP

HH p

H p

+ là hàm t ng quan c a kênh truy n, đ c đ nh nghĩa nh sau: t ự ươ ủ ề ượ ị ư

fP HHR

fP

f

f

= E[ ] (4.14)

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

trong đó:

fpH là đáp ng kênh truy n

+ ề ở ị ứ v trí pilot trong mi n t n s . ề ầ ố

+ fH là đáp ng cho t ứ ấ ả t c các v trí c a kênh truy n trong mi n t n s . ề ầ ố ủ ề ị

fH thành hai vector khác nhau

Đ gi m b t s ph c t p trong ng ta chia ể ả ứ ạ ớ ự c l ướ ượ

nh bi u th c d i đây: ư ể ứ ướ

H

p

f

fH =

H

p

f

ø Ø œ Œ (4.15) œ Œ ß º

Trong đó:

H là đáp ng kênh truy n trong mi n t n s t

fp

+ ề ầ ố ạ ị ứ ề ớ i v trí không có pilot. V i

cách ti p c n đó ta có th tách bi c l t ng và n i suy thành hai bi u th c sau ế ể ậ ệ ướ ượ ứ ể ộ

b

đây:

+

R

(

R

^ 1) HI

LS

^ H

(

LMMSE

)

HH fP

fP

HH fP

fP

fp

SNR

- = (4.16)

P

R

R

(

LMMSE

)

^ H

f

(

LMMSE

)

^ H fP

1 HH fP

fP

fP

HH fP

b

I

- = (4.17)

SNR

b

Ở (4.18) ta nh n th y khi t s tín hi u trên nhi u l n thì ỉ ố ễ ớ ệ ấ ậ s g n b ng 0 và ằ ẽ ầ

+

(

1)

(

R

I

1)

fP HHR

fP

fP HHR

fP

fP HH

fP

SNR

- - do đó s ti n đ n .Thông th ng không ẽ ế ế ườ

fP HHR

fP

ph i là ma tr n full rank. Do đó đ nh th c c a ứ ủ ả ậ ị ụ ấ b ng 0. Đ kh c ph c v n ể ắ ằ

H

đ này, đ u tiên ta phân tích ma tr n R thành tích c a các ma tr n nh sau : ề ư ủ ậ ậ ầ

UVU

fP HHR

fP

= (4.18)

riêng n m c t có v trí t ng ng v i giá tr V i U là ma tr n Unita v i vect ậ ớ ớ ơ ằ ở ộ ị ươ ứ ớ ị

riêng, V là ma tr n chéo có các giá tr riêng n m trên đ ằ ậ ị ườ ng chéo. Bi u th c gi ể ứ ả

ng c (pseudo-inverse) đ c tính b ng cách lo i b tr riêng b ng 0 c a V sao cho ượ ượ ạ ỏ ị ủ ằ ằ

ỉ ứ nó ch ch a duy nh t k tr riêng khác không và đ ng th i gi m U đ nó ch ch a k ỉ ứ ể ả ấ ờ ồ ị

KU . Bi u th c gi ể

vect riêng, t o thành ma tr n ng c đ c tính nh sau: ơ ạ ậ ứ ả ượ ượ ư

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

l

..

0

l

U

1 ...

..

..

H K

0#i

fP HHR 1-

fP

KU

l

0

..

K

ø Ø œ Œ = , (4.19) œ Œ œ Œ ß º

B ng LMMSE th i gian đ c mô t trong ph n sau. Đ minh h a làm c l ộ ướ ượ ờ ượ ả ể ầ ọ

th nào đ b c l ng LMMSE th c hi n cùng v i n i suy ta xem xét hình (4.4) ể ộ ướ ượ ế ớ ộ ự ệ

Th i gian ờ

Sóng mang con

Kí hi u pilot ng LMMSE N i suy th i gian ệ c l Ướ ượ ờ ộ

t n s và n i suy ầ ố ộ

Kí hi u data ệ

Hình 4.4: Th c hi n c l ng LMMSE ệ ướ ượ ự

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

4.3 ng 2D c l Ướ ượ

Nh ng ph ng pháp ng trên ch dùng hàm t ữ ươ c l ướ ượ ở ỉ ươ ng quan gi a các sóng ữ

ng. Vi c mang con trong m t m c th i gian đ ộ c l ể ướ ượ ờ ố ệ ướ ự c l ong s tr nên chính ẽ ở

xác h n n u ta s d ng thông tin c hai mi n th i gian và t n s , đó là ph ử ụ ế ơ ở ả ầ ố ề ờ ươ ng

pháp ng 2D. Đ án ch n nghiên c u m t ph ng pháp ng 2D c l ướ ươ ứ ồ ọ ộ ươ c l ướ ượ

ng đ i đ n gi n đ nghiên c u. t ươ ố ơ ứ ể ả

Cách ti p c n đ xây d ng nên b l c 2D đ n gi n nh t là dùng hai b ộ ọ ế ậ ộ ướ c ự ể ả ấ ơ

ng 1D, m t b c l ng kênh truy n trong mi n th i gian , m t b l ượ ộ ộ ướ ượ ộ ộ ướ c ề ề ờ

ng kênh truy n trong mi n t n s . Vi c c l l ượ ề ầ ố ệ ướ ượ ề ề ng kênh truy n trong mi n ề

c sau đó s đ n c l th i gian s th c hi n tr ẽ ự ệ ờ ướ ẽ ế ướ ượ ề ầ ng kênh truy n trong mi n t n ề

b

1) -I

t HHR

c l ng th i gian 2D đ n gi n: s . Sau đây là thu t toán c a b ố ủ ộ ướ ượ ậ ả ơ ờ

tP

tP HHR

tP

LMMSE

^ tH ,

^ tLSH ,

SNR

= ( + (4.20)

trong đó:

^ tLSH ,

+ ng LS trong mi n th i gian là k t qu ế c l ả ướ ượ ề ờ

tP HHR

tP

+ là ma tr n t t ng quan c a kênh truy n đ c đ nh nghĩa nh sau: ậ ự ươ ề ượ ị ư ủ

tP HHR

tP

HH P t

H P t

t HHR

= E[ ] (4.21)

tP

t HHR

+ là ma tr n t ậ ươ ng quan chéo c a kênh truy n ề ủ

HH t

tP

H P t

tH là đáp ng t n s c a kênh truy n trong mi n th i gian.

= E[ ] (4.22)

ầ ố ủ ứ ề ề ờ

tPH là đáp ng t n s c a kênh truy n trong mi n th i gian t

i v trí pilot. ầ ố ủ ứ ề ề ờ ạ ị

Thu t toán c a b c l ng t nh ủ ộ ướ ượ ậ ng th i gian t n s 2D đ n gi n t ầ ố ả ươ ơ ờ ự ư

trên. D i đây là hình minh h a làm th nào hai b ướ c l ộ ướ ượ ế ọ ủ ng trên khung c a

đ ng lên. ườ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

Th i gian

Sóng mang con

ờ

Kí hi u pilot ng t n s c l ng LMMSE ệ c l Ướ ượ ầ ố Ướ ượ

và n i suy th i gian và n i suy. ộ ộ ờ

Kí hi u data ệ

Hình 4.5 : Th c hi n c l ệ ướ ượ ự ng 2D đ n gi n ơ ả

4.4 ng thích nghi c l Ướ ượ

B ng thích nghi là b ng th ng xuyên c p nh t các thông c l ộ ướ ượ c l ộ ướ ượ ườ ậ ậ

ể s c a kênh truy n do h qu c a vi c thay đ i th ng kê kênh truy n. Đó là đi m ố ủ ả ủ ệ ề ệ ề ố ổ

khác bi t c b n nh t so v i c l ng 1D và 2D nh trình bày ệ ơ ả ớ ướ ượ ấ ư ở ậ trên. Đ án t p ồ

trung vào c l ong LS và MMSE cho nên ph n này ch mang tính ch t gi ướ ự ầ ấ ỉ ớ i thi u. ệ

4.5 N i suy ộ

Đ ng h t t c l ể ướ ượ ế ấ ả ả ộ t c các đáp ng t n s c a kênh truy n, ta ph i n i ầ ố ủ ứ ề

suy. Ph n này s trình bày v hai b n i suy, đó là: b n i suy trong mi n t n s ề ầ ố ộ ộ ộ ộ ề ẽ ầ

và n i suy trong mi n th i gian. ề ờ ộ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

4.5.1 N i suy trong mi n t n s ề ầ ố ộ

^

Đây là m t b l c Wiener nh sau: ộ ộ ọ ư

1

H

(

R

R

)

^ H

P

HH fP

f

erpolatedf

HH fP

fP

- = (4.23)

H int

^

Trong đó :

erpolatedf

+ là đáp ng kênh truy n đ ề ượ ộ c n i suy trong mi n t n s ề ầ ố ứ

H int

^

PH

+ là đáp ng kênh truy n đ c l ng t i v trí pilot. c ề ượ ướ ượ ứ ạ ị

B n i suy có chung v n đ gi ng nh ph ng pháp ề ố ộ ộ ư ấ ươ c l ướ ượ ớ ng LMMSE v i

fP HHR

fP

fP HHR

fP

khi ngh ch đ o b i vì thông th ng không ph i là ma tr n full rank. ả ở ị ườ ả ậ

fP HHR

fP

Do đó đ nh th c c a ứ ủ ị có th b ng 0. Đ kh c ph c v n đ này, b ắ ụ ấ ể ằ ể ề ướ ầ c đ u

fP HHR

fP

H

tiên th c hi n m t s phân tích giá tr kì d c a ộ ự ị ủ ự ệ ị ví d :ụ

UVU

fP HHR

fP

= (4.24)

riêng n m c t có v trí t ng ng v i giá tr V i U là ma tr n Unita v i vect ậ ớ ớ ơ ằ ở ộ ị ươ ứ ớ ị

riêng, V là ma tr n chéo có các giá tr riêng n m trên đ ằ ậ ị ườ ng chéo. Bi u th c gi ể ứ ả

ng c (pseudo-inverse) đ c tính b ng cách lo i b tr riêng b ng không c a V ượ ượ ạ ỏ ị ủ ằ ằ

sao cho nó ch ch a duy nh t k tr riêng khác không và đ ng th i gi m U đ nó ch ỉ ứ ể ả ấ ồ ờ ị ỉ

KU . Bi u th c gi ể

ch a k vect riêng, t o thành ma tr n ng c đ c tính nh ứ ơ ậ ạ ứ ả ượ ượ ư

l

sau:

..

0

l

U

1 ...

..

..

H K

0#i

fP HHR 1-

fP

KU

l

0

..

K

ø Ø œ Œ = , œ Œ œ Œ ß º

4.5.2 Ph ng pháp n i suy trong mi n th i gian. ươ ộ ờ ề

B i vì không ph i t ả ấ ả ộ ộ t c kí hi u OFDM đ u có ch a pilot cho nên b n i ứ ề ệ ở

c thi suy đ n gi n trong mi n th i gian c n ph i đ ề ả ượ ầ ả ờ ơ ế ế ạ t k . B n i suy này ho t ộ ộ

đ ng d a trên gi ự ộ ả thuy t là các kí hi u OFDM g n v i nhau v th i gian và có ầ ề ờ ế ệ ớ

hàm t ươ ẽ ạ ng quan m nh gi a đáp ng t n s c a chúng. Đ u tiên b n i suy s t o ầ ố ủ ộ ộ ữ ứ ầ ạ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

ra ma tr n A có kích th ậ ướ ằ c b ng v i kích th ớ ướ ổ c t ng th frame đ ể ườ ằ ng lên và b ng

0 m i v trí, sau đó t t c các đáp ng kênh truy n đ c l c ng và n i suy ở ọ ị ấ ả ứ ề ượ ướ ượ ộ

c chèn vào v trí thích h p , b l c sau s đ c áp d ng trên m i thành s đ ẽ ượ ộ ọ ẽ ượ ợ ị ụ ỗ

+

+

ph n c a ma tr n A ầ ủ ậ

niA ,(

)1

niA ,(

)1

2

- A(i,n) =

Trong đó n là ch s c a kí hi u OFDM không có pilot và i là ch s sóng mang. ỉ ố ủ ỉ ố ệ

4.6 Mô ph ng ỏ

4.6.1 Gi ớ i thi u ệ

ớ Trong mô ph ng này, m c đích là truy n d n 0.4Mb/s dùng BPSK v i ụ ề ẫ ỏ

BW=500kHz, tr i tr lên t i 3.5 micro giây. ả ễ ớ

=

Th c hi n ự ệ

1/

f

uT cpT =18 sm

D -th i gian symbol d li u OFDM là =143 sm ữ ệ ờ

-th i gian ti n t vòng CP là ề ố ờ

=

+

T s

T u

T cp

- BW=500kHz

D = f

1/

-t ng th i gian symbol =161 sm ổ ờ

T u

=7kHz -

= N B

/

f

D - =500/7=72 kênh con

-gi s có 8 CP, s có 64 kênh con d li u, m i kênh con s truy n d n 1 bít ả ử ề ẫ ữ ệ ẽ ẽ ỗ

trong 161 sm

=

=

0.4

Mb

its/s

R b

64 1 161

bit sm

(cid:0)

sT =2,5

 N u ta dùng h th ng OFDM v i 64 sóng mang ph thì lu ng d li u t c đ ữ ệ ố ệ ố ụ ế ớ ồ ộ

ẽ ượ c chia thành 64 lu ng t c đ th p, nên 1 symbol có đ dài ộ ấ ồ ố ộ

0.4Mbit/s s đ sm

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

4.6.2 Kênh truy nề

Kênh truy n multipath đ c mô ph ng g m đ ng: 1 đ ề ượ ỏ ồ ườ ườ

đ c a m i đ ng là ườ ng tr , th i gian tr ờ ễ ễ ủ ỗ ườ ng LOS và 2 t =0.5 sm vàt =3.5 sm và kênh truy nề

này s là kênh truy n fading ch m l a ch n t n s ( do th i gian tr > th i gian ọ ầ ố ự ề ẽ ễ ậ ờ ờ

(

symbol) đ i v i h th ng đa sóng mang OFDM. ố ớ ệ ố

)( 01.0

2

2

2

2

+ + ễ )( 51 0 t = = 38.4 sm ứ ) + +

)

(

(

(

)( 01.0

)( 51

2

) +

)( ( + 21.0 ] + 11.01.0

+ + 0 = = t 07.21 sm Và + t m c ( mean excess delay) Tính tr trung bình v ượ )( )( ) ( ( ( ) ) 11.0 21.0 ] [ + + 11.01.0 01.0 )( ) ) 11.0 [ 01.0

v y tr hi u d ng ( rms delay spread ) ậ ễ ệ ụ

2 =

= - 07.21 )38.4( 37.1 sm s t

4.6.3 Ti n trình mô ph ng ỏ ế

c t o ra ng u nhiên, sau đó lu ng d li u s đ +D li u đ ữ ệ ượ ạ ữ ệ ẽ ượ ẫ ồ ể c chuy n

nd b ng b S/P.

thành 64 lu ng song song ồ ằ ộ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

+ Các lu ng d li u song song s đ c đ a qua b ánh x BPSK t o các ữ ệ ẽ ượ ư ạ ạ ồ ộ

nX .

symbol

+Nh m giúp quá trình D/A đ c th c hi n chính xác, ta s l y IFFT 64 ằ ượ ẽ ấ ự ệ

nx , 64 lu ng tín hi u sau khi qua b ánh x

đi m đ t o ra 64 m u trong 1 symbol ể ạ ể ẫ ệ ộ ồ ạ

đ c đ a vào 64 ngõ vào đ u tiên c a b 64-IFFT, đ đ a các lu ng d li u lên ượ ư ủ ộ ữ ệ ể ư ầ ồ

N

D = 1) f

63

f

- D 64 t n s tr c giao t ầ ố ự ừ ế ( 0 đ n , chuy n lu ng d li u t ồ ữ ệ ừ ể ề ầ mi n t n

s sang mi n th i gian. 64 m u r i r c song song c a symbol OFDM s đ ố ẫ ờ ạ ẽ ượ c ủ ề ờ

chuy n v d ng n i ti p. ố ế ề ạ ể

nx s đ

+Sau khi đã có tín hi u mi n th i gian, symbol OFDM c chèn ệ ở ề ờ ẽ ượ

sT t o thành symbol

ns . 8 m u cu i c a 64 m u trong ố ủ

ti n t vòng CP=12.5% ề ố ạ ẫ ẫ

m i symbol đ c sao chép và đ a lên đ u m i symbol t o thành 72 m u trong 1 ỗ ượ ư ạ ầ ẫ ỗ

symbol.

+ Tín hi u s r i r c OFDM đ c chia thành 2 kênh, ph n th c đ a vào ệ ố ờ ạ ượ ư ự ầ

kênh I (Imphase), ph n o đ a vào kênh Q (Quadrature). Hai kênh I và Q đ ầ ả ư ượ ư c đ a

ng t và b D/A đ chuy n thành tín hi u t ể ệ ươ ể ộ . ự

+Tín hi u t ng t c đ a qua b l c thông th p cho ra tín ệ ươ ự sau b D/A đ ộ ượ ư ộ ọ ấ

s(t) s n sàng đ a ra kênh truy n, kênh truy n đây có 3 đ ng cho hi u th i gian ờ ệ ề ở ư ề ẵ ườ

tín hi u Fading. Tín hi u fading b tác đ ng b i nhi u c ng Gauss AWGN v i t s ộ ễ ộ ớ ỉ ố ệ ệ ở ị

tín hi u trên nhi u (SNR=3). ệ ễ

+Tín hi u OFDM thu đ c đ a qua b l c thông th p gi ng phía phát. Tín ệ ượ ư ộ ọ ấ ố

hi u OFDM thu đ c đ ệ ượ ượ ư ằ c đ a qua b bi n đ i A/D. B A/D s l y m u b ng ộ ế ẽ ấ ẫ ổ ộ

cách l y 1 m u sau m i 64 m u ẫ cho ra tín hi u r i r c. ệ ờ ạ ẫ ấ ỗ

+ Sau đó tín hi u này đ c bi n đ i t ệ ượ c lo i b CP đ ạ ỏ ượ ổ ừ ạ ố ế d ng n i ti p ế

thành d ng song song cho symbol. ạ

+Ti p theo tín hi u này đ c đ a qua b bi n đ i Fourier nhanh FFT (Fast ệ ế ượ ư ộ ế ổ

Fourier Transform) đ l y l ể ấ ạ i các lu ng d li u song song. ữ ệ ồ

+ Sau đó, lu ng d li u song song đ c ghép l ữ ệ ồ ượ ạ ữ ệ i thành m t lu ng d li u ộ ồ

c l c t c đ cao nh lúc đ u. Lúc này d li u đ ầ ố ữ ệ ư ộ ượ ướ ượ ng theo thu t toán MMSE ậ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

và LS. Sau khi ng d li u s đ c đ a qua b demapper. Đ đánh giá h c l ướ ượ ữ ệ ẽ ượ ư ể ộ ệ

th ng ta s so sánh lu ng d li u g c đ a vào h th ng và lu ng d li u thu đ ữ ệ ố ư ệ ố ữ ệ ẽ ồ ố ồ ượ c

i cũng nh t s symbol l i SER (Symbol Error Rate). và tính ra s symbol l ố ỗ ư ỷ ố ỗ

4.6.4 L u đ thu t toán ư ồ ậ

B t đ u ắ ầ

đáp ng xung c a ơ ạ ứ ủ

+T o vect kênh truy n. ề +Tính ma tr n t ng quan c a ủ ậ ươ đáp ng xung c a kênh truy n ề ủ ứ

ạ ơ T o kh i pilot, t o vect ố tín hi u nh n đ c ạ ậ ượ ệ

ng ng c l ề Ướ ượ kênh truy n theo ph ươ pháp LS và MMSE

T o CC kh i d ố ữ ạ li u OFDM đ phát ể ệ đi

Tính vect tín hi u ệ ơ c. nh n đ ậ ượ

ệ

ề ươ ng ứ ằ c l ng các tín hi u đã phát Ướ ượ nh vào đáp ng kênh truy n đã ờ ng b ng hai ph c l ướ ượ pháp trên

Tính Symbol Error Rate

Hi n thể ị

K t ế thúc

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

4.6.5 K t qu mô ph ng ỏ ế ả

Ti n trình trên đ i ng v i m i giá tr SNR c a nhi u Gauss t ế c l p l ượ ặ ạ ứ ủ ễ ớ ỗ ị ừ 5

l i symbol ( SER ), l i bình ph ng trung bình đ n 30 ta s tính đ ế ẽ c t l ượ ỉ ệ ỗ ỗ ươ

ả ( MSE ). T đó v đ th SER, MSE c a h th ng OFDM theo SNR. Nh m đ m ủ ệ ố ẽ ồ ị ừ ằ

b o tính chính xác c a SER ả ủ ở ộ m t m c đ tin c y đ ứ ộ ậ ượ ầ c ta s mô ph ng 1000 l n ỏ ẽ

và l y trung bình, ta thu đ c k t qu nh các b ng 4.1, 4.2, và 4.3 ấ ượ ế ả ư ả

K T QU MÔ PH NG Ỏ Ả Ế

a) K t qu mô ph ng MSE v i ph ng pháp c l ng LS và ế ả ỏ ớ ươ ướ ượ

MMSE(uocluong2.m)

Hình 4.6: K t qu mô ph ng MSE v i ph ng pháp ng LS và MMSE ế ả ỏ ớ ươ c l ướ ượ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

SNR ( dB) ls_mse mmse_mse 5 0.0904 0.0216 10 0.0217 0.0092 15 0.0081 0.0033 20 0.0028 0.0016 25 0.0006 0.0003

B ng 4.2: K t qu mô ph ng MSE v i ph ng pháp ng LS và MMSE ế ả ả ỏ ớ ươ c l ướ ượ

: Đ th cho th y ph ng pháp MMSE và LS đ u có giá tr l i bình Nh n xét ậ ồ ị ấ ươ ị ỗ ề

ph ng trung bình nh nh t ( MSE ) là 1 hàm gi m tuy n tính theo SNR, tuy nhiên ươ ế ả ấ ỏ

ph ng pháp MMSE cho ta tr l i bình ph ươ ị ỗ ươ ng trung bình nh nh t ( MSE ) chính ỏ ấ

xác h n so v i ph ng pháp LS ơ ớ ươ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

c) K t qu mô ph ng h th ng OFDM v i đ u thu d a vào c l ớ ầ ệ ố ự ế ả ỏ ướ ượ ng

MMSE/LS(uocluong1.m)

c l Hình 4.7: K t qu mô ph ng h th ng OFDM v i đ u thu d a vào ệ ố ớ ầ ự ế ả ỏ ướ ượ ng

MMSE/LS

SNR( dB ) ser_ls ser_mmse 5 0.0695 0.0606 10 0.0514 0.0413 15 0.0437 0.0329 20 0.0380 0.0275 25 0.0339 0.0249

B ng 4.3 : K t qu mô ph ng h th ng OFDM v i đ u thu d a vào c l ả ớ ầ ệ ố ự ế ả ỏ ướ ượ ng

MMSE/LS(uocluong1.m)

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

Nh n xét: ậ

ng pháp ng kênh MMSE và LS đ u có t l Đ th ch ng t ồ ị ứ ph ỏ ươ c l ướ ượ ỉ ệ ỗ l i ề

symbol ( SER ) là m t hàm gi m theo SNR tuy nhiên ph ng pháp MMSE cho SER ả ộ ươ

th p h n và chính xác h n so v i ph ng pháp ng kênh LS, đ c bi t là khi ấ ơ ơ ớ ươ c l ướ ượ ặ ệ

SNR càng l n . Tuy nhiên ph ng pháp MMSE l ớ ươ ạ i ph c t p h n so v i ph ơ ứ ạ ớ ươ ng

pháp LS.

ng 4.7 K t lu n ch ế ậ ươ

Trong ch ươ ậ ng 4, chúng ta đã tìm hi u v nh ng v n đ c b n trong k thu t ể ề ữ ề ơ ả ấ ỹ

ng kênh truy n, tìm hi u sâu hai ph ng pháp c l ướ ượ ề ể ươ c l ướ ượ ổ ế ng kênh ph bi n,

đó là ph ng pháp LS và MMSE, v n đ n i suy cũng đ ươ ề ộ ấ ượ ề ậ c đ c p đ n. Ph n mô ế ầ

ph ng cu i ch u đi m c a ph ng pháp MMSE so v i LS, tuy ố ỏ ươ ng ch ng t ứ ỏ ư ủ ể ươ ớ

nhiên MMSE l ạ ủ i ph c t p h n LS do đó v n đ cân b ng gi a đ chính xác c a ề ữ ộ ứ ạ ằ ấ ơ

ph ng pháp ng và ph ng pháp ti n hành ng ph i đ c quan ươ c l ướ ượ ươ ế c l ướ ượ ả ượ

tâm khi thi t k b c l ng kênh. ế ế ộ ướ ượ

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

CH NGƯƠ 5 K T LU N VÀ H Ậ Ế ƯỚ NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI. Ể Ủ Ề

5.1 K t lu n ế ậ

c l Ướ ượ ụ ng kênh truy n là m t khâu c c kì quan tr ng trong vi c khôi ph c ự ề ệ ộ ọ

i tín hi u OFDM, ngoài ra nó còn giúp cho v n đ đ ng b đ c th c hi n t l ạ ề ồ ộ ượ ệ ấ ệ ố t ự

c l ng kênh truy n, đ án đã t p trung vào nh ng kĩ h n. Nghiên c u vi c ơ ệ ướ ượ ứ ữ ề ậ ồ

thu t c l ng kênh truy n khác nhau trong h th ng OFDM. Tr c khi đi sâu ậ ướ ượ ệ ố ề ướ

c l vào nghiên c u các kĩ thu t ứ ậ ướ ượ ng kênh truy n, đ án đã tìm hi u t ồ ể ươ ề ố ng đ i

ằ đ y đ nh ng v n đ c b n c a kênh truy n vô tuy n và k thu t OFDM nh m ầ ề ơ ả ủ ủ ữ ề ế ậ ấ ỹ

có m t cái nhìn sâu s c v kĩ thu t c l ng kênh truy n. ắ ề ậ ướ ượ ộ ề

Trong ph n OFDM, đ án t p tìm hi u t ể ươ ậ ầ ồ ủ ng đ i kĩ m t s đ c đi m c a ộ ố ặ ể ố

kĩ thu t OFDM, qua đó làm n i rõ nh ng u đi m c a kĩ thu t này, đó là h n ch ữ ư ủ ể ậ ạ ậ ổ ế

nh h ng c a fading và hi u ng nhi u đ ả ưở ệ ứ ủ ề ườ ọ ng b ng cách chia kênh fading ch n ằ

l c t n s thành các kênh fading ph ng t ọ ầ ố ẳ ươ ng ng v i các t n s sóng mang con ầ ố ứ ớ

OFDM khác nhau. V i u đi m này, OFDM thích h p cho h th ng t c đ cao, ệ ố ớ ư ể ợ ố ộ

thích h p v i các ng d ng không dây c đ nh. Ph n mô ph ng ng OFDM ố ị ụ ứ ầ ợ ớ ỏ ch ở ươ

cũng m t l n n a ch ng t kh năng c a kĩ thu t OFDM trong vi c ch ng l ộ ầ ứ ữ ỏ ủ ệ ả ậ ố ạ i

tr i tr do đa đ ng. ả ễ ườ

Ph n kênh truy n nghiên c u các khái ni m c b n c a kênh truy n vô ơ ả ứ ủ ề ề ệ ầ

tuy n nh m giúp ta có m t cái nhìn t ng quan v kênh truy n, cái mà ta ế ề ề ằ ộ ổ ướ c

ng. Ph n này trình bày khái ni m v phân t p đa đ l ượ ệ ề ậ ầ ườ ủ ng, đáp ng xung c a ứ

ơ ả kênh không ph thu c th i gian và ph thu c th i gian, các mô hình kênh c b n, ụ ụ ộ ờ ộ ờ

ẫ quan h gi a tín hi u phát, tín hi u thu và mô hình kênh truy n, kênh truy n d n ệ ữ ệ ệ ề ề

trong môi tr ng nhi u tr ng, v n đ dung l ng kênh truy n vô tuy n cũng ườ ễ ề ấ ắ ượ ề ế

đ c đ c p đ n. ượ ề ậ ế

Ch c l ng kênh ươ ng 4, ph n chính c a đ án trình bày v kĩ thu t ồ ậ ướ ượ ủ ề ầ

truy n. B ng kênh truy n trong đ án g m có 3 b c. Đ u tiên kênh c l ộ ướ ượ ề ề ồ ồ ướ ầ

truy n s đ c l ng v trí c a kí hi u pilot, sau đó kênh truy n s đ c ề ẽ ượ ướ ượ ở ị ề ẽ ượ c ủ ệ

ề n i suy nh vào kí hi u pilot trong mi n t n s và cu i cùng là n i suy trong mi n ề ầ ố ộ ệ ờ ố ộ

th i gian. Th t c a hai b c cu i cùng có th thay đ i tùy vào ph ng pháp ứ ự ủ ờ ướ ể ố ổ ươ ướ c

CH

NG 5 K T LU N VÀ H

ƯƠ

Ậ

Ế

ƯỚ

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Ể

Ủ

Ề

ng kênh truy n khác nhau trình bày t l ượ ề ươ ề ơ ả ng đ i đ y đ nh ng v n đ c b n ữ ố ầ ủ ấ

ng thông s c n thi t cho b c a k thu t. S l ủ ỹ ố ượ ậ ố ầ ế c l ộ ướ ượ ng bi n đ i m t cách ổ ế ộ

c l c l ng 2D ngoài thông tin trong đáng k ph thu c vào thu t toán ộ ể ụ ậ ng. ướ ượ Ướ ượ

mi n t n s còn c n thêm thông tin trong mi n th i gian . ề ầ ố ề ầ ờ

5.2 H ng phát tri n c a đ tài ể ủ ề ướ

K thu t OFDM là m t h ộ ướ ậ ỹ ạ ng nghiên c u m i trong thông tin di đ ng. T i ứ ớ ộ

Vi t Nam, tuy đã có r t nhi u công trình nghiên c u v lĩnh v c này, nh ng ệ ứ ự ư ề ề ấ ở

c ta v n ch a có nhi u đi u ki n đ có th ki m nghi m và ng d ng các n ướ ể ể ư ứ ụ ề ề ệ ể ệ ẫ

k t qu nghiên c u đó vào th c t ứ ế ự ế ả nhi u. ề

Trong ph m vi đ án t ạ ồ ố ệ t nghi p b c Đ i h c, khi ki n th c và kinh nghi m ạ ọ ứ ệ ế ậ

ể nghiên c u khoa h c ch a có, cho nên đ án c a em ch mang tính ch t tìm hi u ồ ứ ư ủ ấ ọ ỉ

t c các ph ng pháp c l t ng quan, ch ch a đi sâu vào nghiên c u h t t ổ ứ ế ấ ả ứ ư ươ ướ ượ ng

kênh truy n (Đ án ch n nghiên c u hai ph ng pháp đ n gi n nh t, đó là LS và ứ ề ồ ọ ươ ả ấ ơ

MMSE).

Trong t ng lai, n u đ c ti p t c tham gia nghiên c u khoa h c, em s c ươ ế ượ ế ụ ẽ ố ứ ọ

c l ng kênh truy n, nghiên c u các g ng đ nghiên c u sâu h n v k thu t ắ ề ỹ ậ ướ ượ ứ ể ơ ứ ề

kĩ thu t c l ng và n i suy ph c t p h n và hi u qu h n, c th nh sau: ậ ướ ượ ụ ể ư ứ ạ ả ơ ệ ộ ơ

c l ng 2D MMSE. +Nghiên c u kĩ thu t ứ ậ ướ ượ

+Nghiên c u v b c l ng thích nghi (b ng Kalman) ứ ề ộ ướ ượ c l ộ ướ ượ

+Nghiên c u sâu h n v các ph ơ ề ứ ươ ng pháp n i suy trong mi n t n s . ề ầ ố ộ

+Mô ph ng so sánh các ph ng pháp ng đ th y rõ u nh ỏ ươ c l ướ ượ ể ấ ư ượ ể c đi m

ng pháp, t đó rút ra đ ng pháp c l c a t ng ph ủ ừ ươ ừ ượ c cách l a ch n ph ự ọ ươ ướ ượ ng

kênh truy n trong đi u ki n thích h p. ề ề ệ ợ

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

Tài li u thao kh o ả Tài li u thao kh o ả ệ ệ

[1]. Nguy n Văn Đ c, “ Lý thuy t v Kênh Vô Tuy n ứ ễ ế ề ấ ả ế ” ; Nhà xu t b n

Khoa H c và K Thu t, 2006. ỹ ậ ọ

[2]. Thái H ng Nh , Ph m Minh Vi t, “ ” T p 1, 2, 3; ạ ồ ị ệ H th ng vi n thông ệ ố ễ ậ

Nhà xu t b n giáo d c, 2001. ấ ả ụ

[3]. Nguy n Văn Đ c, ễ ứ “Các Bài t p Matlab v Thông Tin Vô Tuy n”; ề ế ậ

Nhà xu t b n Khoa H c và K Thu t, 2006. ọ ấ ả ậ ỹ

[4]. Daniel Larsson, “Analyse of channel estiamtions method for OFDMA”;

Master of Science Thesis, Stockholm, Sweden 2006-12-19.

[5]. Fredrik Harsson, “Channel estimation and Interpolation in Multi

Antenna OFDM based system”, IR-SB-EX-0316, 2003, Royal Institute of

Technology.

[6]. Carin Omurcali, “Channel estimation and its effect on the performance

in an OFDM system”, IR-SB-EX-0418, Royal Institute of Technology, May 2004

[7]. O. EDFORS, M. SANDELL, J.J. VAN DER BEEK, D. LANSTROM, F.

SJOBERG, “An introduction to Orthogonal Frequency Division Multiplexing”,

September 1996.

[8]. Jian Sub, “OFDM for Wireless Communications”, Wireless

Communication Research Laboratory, Lane Dept. of Comp. Sci. and Elec. Engr.,

West Virginia University, USA, June 23, 2003.

[9]. Y. Chui, D. Markovic, H. Tang, N. Zhang, “OFDM Receiver Design”,

EE25C Fall 2000, Final Report 12/12/2000.

[10]. A. Bletsas, A. Lippman, “Efficient Collaborative (Viral)

Communication in OFDM Based WLANs ” Media Laboratory, Massachusetts

Institute of Technology, Cambridge, USA.

[11]. http://wikipedia.org.

[12]. http://www.ofdm-forum.com.

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

[13]. A. C. Brooks, S. J. Hoelzer, “Design and Implementation of OFDM

Signaling”, March 16, 2001.

[14]. S. Coleri, M. Ergen, A. Puri, A. Bahai, “Channel Estimation Techniques

Based on Pilot Arrangement in OFDM Systems”, IEEE Trans. Broadcast., Vol. 48,

No. 3, September 2002.

[15]. S. Coleri, M. Ergen, A. Puri, A. Bahai, “A Study of Channel Estimation

in OFDM Systems”, 0-7803-7467-3/02/$17.00©2002 IEEE, pp 894-898.

[16]. Hui Lui and Guoqing Li, “OFDM-Based Broadband Wireless

Network Design and Optimization”, ISBN 0-471-72346-0, John Wiles & Sons, Inc,

2005.

[17]. O. Edfors, M. Sandell, J.J. Van Der Beek, S. K. Wilson, P. O.

Borjesson, “OFDM Channel Estimation by Singular Value Decomposition”, IEEE

Trans. Comm., Vol. 46, No. 7, July 1998, pp 931-939.

[18]. Jin-Goong Kim, Tae-Joon Kim, Jae-Seang Lee and Jong-Tae Lim,

“Channel Estimation for OFDM over Fast Rayleight Fading Channels”,

Proceedings of world academy of science, engineering and technology volume 21

january 2007 ISSN 1307-6884.

[19]. Ye(Geoffrey) Li, Leonard J.cimini, nelson R.Sollenberger, “Robust

channel estiamtion for OFDM systems with Rapid Dispersive Fading Channel”,

IEEE Transactions on Communications, Vol.46, No.7, Jully 1998.

[20]. Dr. M. A. INGRAM, G. ACOSTA, “OFDM Simulation Using Matlab”,

Smart Antenna Research Laboratory, August 2000.

PH N PH L C Ụ Ụ Ầ

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

M C L C HÌNH Ụ Ụ

ọ ự ỹ

ộ

ả ệ ộ Ả ế ệ ố ệ ệ i t n s (∆F) đ n h th ng ủ ỗ ầ ố ễ ố

ệ

ườ

ố

ậ ộ ễ ấ

ớ ụ ề ệ ự ệ ậ ộ

c l

ươ ớ c l ệ ướ ượ ỏ ỏ ự ả ả Hình 2.1: Minh h a s khác nhau c a OFDM và FDM 12 ............................................ ủ Hình 2.2:K thu t đa sóng mang ch ng xung và không ch ng xung. 12 ...................... ậ ồ ồ 13 .............................................................................. Hình 2.3: Ph c a OFDM và FDM ổ ủ Hình 2.4: C u trúc c a m t tín hi u OFDM 13 ............................................................. ấ ệ ủ Hình 2.5: C u trúc OFDM trong mi n t n s 14 .......................................................... ề ầ ố ấ 15 ........................................................................... Hình 2.6: C u trúc kênh con OFDM ấ Hình 2.7: C u trúc lát OFDM 15 ..................................................................................... ấ Hình 2.8: S đ kh i c a qúa trình phát và thu OFDM 16 ............................................. ố ủ ơ ồ 21 ................................................ Hình 2.9: Thêm kho ng b o v vào tín hi u OFDM ả Hình 2.10: nh h ng c a l : suy gi m biên đ tín ả ưở hi u (o) và b tác đ ng nhi u ICI (●) 24 ...................................................................... ộ ị Hình 2.11: M t ví d v s phân b pilot 28 ................................................................. ộ ụ ề ự 30 Hình 2.12 Đ c tính kênh truy n ................................................................................ ề ặ Hình 2.13 Tín hi u OFDM phát và thu. 31 ................................................................ ệ Hình 2.14 Tín hi u OFDM phát và thu trong mi n t n s 31 ............. ề ầ ố 32 Hình 2.15 Tín hi u QAM phát và thu ........................................................................ ệ Hình 2.16 Tín hi u QAM phát và thu trong mi n t n s 32 ..................................... ề ầ ố ệ Hình 3.1: Minh h a phân t p đa đ 35 ng .................................................................... ọ ậ 41 Hình 3.2 : Phân b Rayleight ..................................................................................... ố Hình 3.3: Mô hình kênh tuy n tính 42 ............................................................................ ế Hình 3.5: Phân b Gauss 46 ............................................................................................ 46 ........................................................................................................................................ 46 .................................................................... Hình 3.6: M t đ ph công su t nhi u. ổ Hình 3.7: Ví d v ISI 49 ................................................................................................ Hình 4.1: Kí hi u OFDM v i pilot và OFDM không có pilot 52 .................................... 57 Hình 4.3 : Th c hi n thu t toán n i suy FIR ............................................................. . 57 ....................................................................................................................................... Hình 4.5 : Th c hi n 62 ng 2D đ n gi n ....................................................... ả ơ 68 ng LS và MMSE ..... ng pháp Hình 4.6: K t qu mô ph ng MSE v i ph c l ế ướ ượ Hình 4.7: K t qu mô ph ng h th ng OFDM v i đ u thu d a vào ướ ượ ng ế ự ớ ầ ệ ố 70 MMSE/LS .......................................................................................................................

M C L C B NG Ụ Ụ Ả

ng pháp c l ướ ượ : K t qu mô ph ng h th ng OFDM v i đ u thu d a vào ớ ệ ố ả ả ế ế : Các giá tr trong mã hóa 64-QAM 18 .............................................................. B ng 2.1 ả ị 69 ng LS và MMSE .... B ng 4.2: K t qu mô ph ng MSE v i ph ươ ỏ ả ng c l B ng 4.3 ả ướ ượ ự ớ ầ ỏ 70 MMSE/LS(uocluong1.m) ...............................................................................................

MÃ NGU N Ồ

%Hàm uocluong1.m

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%% clc; clear all; tic %Tinh ma tran kenh G g = zeros(1,64); tau=[0.5 3.5]; for k=1:64 s=0; for m=1:2 s=s+(exp(-j*pi*(1/64)*(k+63*tau(m))) * (( sin(pi*tau(m)) / sin(pi*(1/64)*(tau(m)-k))))); end g(k)=s/sqrt(64); end G=g'; H=fft(G); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%% % Danh gia ma tran Rgg %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%% gg=zeros(64,64); for i=1:64 gg(i,i)=G(i); end gg_myu = sum(gg, 1)/64; gg_mid = gg - gg_myu(ones(64,1),:); sum_gg_mid= sum(gg_mid, 1); Rgg = (gg_mid' * gg_mid- (sum_gg_mid' * sum_gg_mid) / 64) / (64 - 1); AA = 30; % AA lan chay ( 1 lan uoc luong + CC lan chay tim SER ) Hls=zeros(64,64); Hmmse = zeros(64,64); ser_ls = zeros(1,5); ser_mmse = zeros(1,5); SNR = zeros(1,5); for a=1:AA % ng Hls and Hmmse c l Ướ ượ

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

X=zeros(64,64); d=rand(64,1); for i=1:64 if(d(i)>=0.5) d(i)=+1; else d(i)=-1; end end for i=1:64 X(i,i)=d(i); end XFG=X*H; n1=ones(64,1); n1=n1*0.000000000000000001i; noise=awgn(n1,8); variance=var(noise); N=fft(noise); Y=XFG+N; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%% %Hls=inv(X)*Y; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%% H_ls=(inv(X)) * Y; for i=1:64 Hls(i,i)= H_ls(i); end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%% %Hmmse=F*Rgg*inv(Rgy)*Y; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%% u=rand(64,64); F=fft(u)*inv(u); I=eye(64,64); Rgy=Rgg * F'* X'; Ryy=X * F * Rgg * F' *X' + variance * I; yy = zeros(64,64); for i=1:64

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

ng Hls and Hmmse c l ướ ượ

các giá tr Hls và Hmmse ta tính SER t ị ừ CC l n ch y ạ ầ

yy(i,i)=Y(i); end Gmmse=Rgy * inv(Ryy)* Y; H_mmse=fft(Gmmse); for i=1:64 Hmmse(i,i)= H_mmse(i); end % k t thúc ế %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%% %t ừ for n=1:5 SNR_send=5*n; error_count_ls=0; error_count_mmse=0; CC = 1000; for c=1:CC d=rand(64,1); for i=1:64 if(d(i)>=0.5) d(i)=+1; else d(i)=-1; end end for i=1:64 X(i,i)=d(i); end XFG=X*H; n1=ones(64,1); n1=n1*0.000000000000000001i; noise=awgn(n1,SNR_send); variance=var(noise); N=fft(noise); Y=XFG+N; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % I:Dau thu dua vao uoc luong LS

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% I=inv(Hls)* Y; for k=1:64 if(real(I(k))>0) I(k)=1; else I(k)=-1; end end for k=1:64 if(I(k)~=d(k)) error_count_ls=error_count_ls+1; end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % I:Dau thu dua vao uoc luong MMSE %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% I=inv(Hmmse)* Y; for k=1:64 if(real(I(k))>0) I(k)=1; else I(k)=-1; end end for k=1:64 if(I(k)~=d(k)) error_count_mmse=error_count_mmse+1; end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% end % for c=1:CC ser_ls(n)=ser_ls(n)+error_count_ls/64/CC/AA; ser_mmse(n)=ser_mmse(n)+error_count_mmse/64/CC/AA; SNR(n)=SNR_send; end end % for a =1:AA

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

semilogy(SNR,ser_mmse,'-og'); hold on; semilogy(SNR,ser_ls,'-*r'); hold on; grid on; xlabel('SNR in DB'); ylabel('Symbol Error Rate'); title('He thong OFDM voi dau thu dua vao uoc luong MMSE/LS'); legend('mmse','ls') hold off toc %ham uongluong2.m

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%% % So sanh thuc hien uoc luong bang pp LS va MMSE cho he % thong 64 song mang con OFDM dua vao MSE %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%% clc; clear all; X=zeros(64,64); d=rand(64,1); for i=1:64 if(d(i)>=0.5) d(i)=+1; else d(i)=-1; end end for i=1:64 X(i,i)=d(i); end %Tinh ma tran G tap=[0.5 3.5]; for k=1:64 s=0; for m=1:2 s=s+(exp(-j*pi*(1/64)*(k+63*tap(m))) * (( sin(pi*tap(m)) / sin(pi*(1/64)*(tap(m)-k)))));

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

end g(k)=s/sqrt(64); end G=g'; H=fft(G); u=rand(64,64); F=fft(u)*inv(u); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Tinh ma tran G-Rgg %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% gg=zeros(64,64); for i=1:64 gg(i,i)=G(i); end gg_myu = sum(gg, 1)/64; gg_mid = gg - gg_myu(ones(64,1),:); sum_gg_mid= sum(gg_mid, 1); Rgg = (gg_mid' * gg_mid- (sum_gg_mid' * sum_gg_mid) / 64) / (64 - 1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Chay mo phong 1000 lan va lay trung binh ket qua for m=1:1000 for n=1:5 SNR_send=5*n; XFG=X*H; n1=ones(64,1); n1=n1*0.000000000000000001i; noise=awgn(n1,SNR_send); variance=var(noise); N=fft(noise); Y=XFG+N; %Danh gia MSE cho LS mean_squared_error_ls=LS_MSE_calc(X,H,Y);

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

N = 8; L = 3; d = [1 0 0 2 3 0 0 4]; y = [1 ;1.2; 1.4; 1.6; 4; 2; 1.8; 2.1]; D = diag(d); w = exp(­2*pi*sqrt(­1)/N); W_N = zeros(N,L); indexes = find (d>0);%tap hop U for i = 1: length(indexes)     for j=1:L         W_N(indexes(i),j) = w^((indexes(i)­1)*(j­1));     end end %Viet ham dem so gia tri khac 0 trong d counter = 0; for i = 1:length(d)     if (d(i)~=0)         counter = counter+1;     else ;     end end B = D * W_N; A = B' * B; C = inv(A); H = W_N*C*B'*y;

%Danh gia MSE cho MMSE mean_squared_error_mmse=MMSE_MSE_calc(X,H,Y,Rgg,variance); SNR(n)=SNR_send; mmse_mse(m,n)=mean_squared_error_mmse; ls_mse(m,n)=mean_squared_error_ls; end; end; ls_mse mmse_mse mmse_mse_ave=mean(mmse_mse); ls_mse_ave=mean(ls_mse); semilogy(SNR,mmse_mse_ave,'-og'); hold on; semilogy(SNR,ls_mse_ave,'-*r'); hold on; grid on; xlabel('SNR in DB'); ylabel('mean squared error'); title('MSE voi uoc luong MMSE va LS'); legend('mmse','ls') hold off %Quyen_Fir (chuong trinh tinh noi suy FIR)

TÀI LI U THAM KH O

Ả

Ệ

H1=zeros(L,1); index=0; for i=1:N if d(i)~=0     index=index+1;     H1(index)=H(i); else; end end