nghiên cứu kỹ thuật tiền mã hóa zero-forcing trong hệ thống mimo – ofdm đa người dùng di dộng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
Đề tài:


Nghiên cứu kỹ thuật tiền mã hóa
Nghiên cứu kỹ thuật tiền mã hóa


zero-forcing trong hệ thống MIMO-OFDM đa
zero-forcing trong hệ thống MIMO-OFDM đa
người dùng di động
người dùng di động
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG


Sinh viên thực hiện :
Sinh viên thực hiện :


Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Lê Hùng
Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Lê Hùng
1
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
NỘI DUNG TRÌNH BÀY

Giới thiệu về hệ thống OFDM
Ảnh hưởng kênh truyền lên tín hiệu
Kỹ thuật tiền mã hóa Zero-Forcing trong SDMA
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ thống MIMO-OFDM
2
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Tính trực
giao sóng mang
con
3
( ) ( ) {
1
*
0 #
1
.
s
s
t
i j
i j
i j
t
s t s t
+Τ
=
=
Τ
∫

Điều kiện trực giao giữa các sóng mang con:
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Mô hình hệ thống OFDM:
4
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Cấu trúc ký tự của
OFDM
Mỗi ký tự của OFDM
chứa N Sóng mang con
Tín hiệu trong miền tần số
Sau khi qua khối IFFT
được chèn CP
5
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Giới thiệu về hệ thống OFDM
1
, ,
0
1 2
exp
N
n m k m
k
j kn
x X
N
N
π

−
=
 
=
 ÷
 
∑
Phổ tín hiệu
OFDM
6
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Giới thiệu về hệ thống OFDM
Loại bỏ được nhiễu phân tập đa đường ( ISI)
Loại bỏ được nhiễu phân tập đa đường ( ISI)
Thích hợp cho hệ thống truyền dẫn băng rộng
Thích hợp cho hệ thống truyền dẫn băng rộng
Hiệu quả sử dụng băng thông cao
Hiệu quả sử dụng băng thông cao
Đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng
Đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng
Sử dụng chuỗi bảo vệ nên giảm hiệu suất băng thông
Sử dụng chuỗi bảo vệ nên giảm hiệu suất băng thông
Rất nhạy với hiệu ứng Doppler
Rất nhạy với hiệu ứng Doppler
Ưu điểm
Ưu điểm
Nhược điểm
Nhược điểm
7
Ảnh hưởng kênh truyền đối với tín hiệu

Ảnh hưởng kênh truyền đối với tín hiệu














=
)()()(
)()()(
)()()(
)(
21
22221
11211
kkk
kkk
kkk
kH
TRRR
T
T

NNNN
N
N
λλλ
λλλ
λλλ




Ảnh hưởng
kênh truyền
lên tín hiệu
Biến đổi
8
Ảnh hưởng kênh truyền đối với tín hiệu
Ảnh hưởng kênh truyền đối với tín hiệu
Tín hiệu thu
Được
Công suất
tín hiệu thu
được
9
Kỹ thuật tiền mã Zero – Forcing trong
Kỹ thuật tiền mã Zero – Forcing trong
SDMA
SDMA
* Kỹ thuật đa truy cập phân chia theo không gian
SDMA (Space Division Multiplex Access)
10

Kỹ thuật tiền mã Zero – Forcing
Kỹ thuật tiền mã Zero – Forcing
trong SDMA
trong SDMA
* Ứng dụng SDMA
11
Kỹ thuật tiền mã Zero – Forcing
Kỹ thuật tiền mã Zero – Forcing
trong SDMA
trong SDMA
Mô hình Zero-Forcing trong SDMA:
1
( ) ( )
, ,
0
1 2
exp
N
u u
n m k m
k
j kn
x X
N
N
π
−
=
 
=

 ÷
 
∑
( , ) ( , )
, , , ,
1
. , (0, , 1)
Q
v u v u
l n m n s q q l
q
h b mN c l L
=
= + ∈ −
∑
{ }
1
( , )
, , , , ,
1 0
, 0, , 1
t
N
L
v v u v v
n m l n m n l m n m
u l
y h x z n N
−
−

= =
= + ∈ −
∑∑
12
Kỹ thuật tiền mã Zero – Forcing
Kỹ thuật tiền mã Zero – Forcing
trong SDMA
trong SDMA
- Tín hiệu nhận qua khối FFT:
( ) ( , ) ( ) ( ) ( )
, , , , , ,
1
t
N
v v u u v v
k m k k m k m k m k m
u
Y H X I Z
=
= + +
∑
1
( ) ( , ) ( )
, , ,
1 0,
t
N
N
v v u u
k m k m i m

u i i k
I H X
−
= = ≠
=
∑ ∑
Với
Là nhiễu liên sóng mang con ( ICI )
- Thuật toán tiền mã hóa Zero – Forcing:
* Tín hiệu truyền tại BS:
( ) ( ) ( )
1
w
V
v v v
k k k k k k
u
X P s W S
=
= =
∑
* Tín hiệu nhận được tại v user:
k k k k k
Y H W S Z= +
* Ma trận trọng lượng được tính như sau:
( )
1
* *
k k k k
W H H H

−
=
* Tín hiệu nhận được sau ZF precoding:
k k k
Y S Z= +
=> Tổng dung lượng tại sóng mang con thứ k:
( ) ( ) ( )
( )
:
ax log(1 )
v v v
k k k
v
v
k k
P P P
v
R m P
λ
∈Ω
<
∈Ω
= +
∑
∑
13
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ
thống MIMO-OFDM
thống MIMO-OFDM

Mô phỏng về việc thực hiện của ZF precoding qua các
kênh truyền:
Kênh truyền không biến đổi theo thời gian
Kênh truyền máy thu biết trạng thái kênh truyền (CSI)
Kênh truyền biến đổi theo thời gian
Tổng dung lượng đạt được khi ta thay đổi các thông số
như:
Số lượng người dùng có sẵn trong hệ thống.
Số anten phát ở trạm gốc.
Tốc độ di chuyển của người dùng di động.
Số hàm cơ sở DPS-BEM
14
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ thống
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ thống
MIMO-OFDM
MIMO-OFDM
Mô phỏng theo User di
chuyển với user tốc độ
100km/h
Mô phỏng theo User di
chuyển với user tốc độ
400km/h
15
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ
thống MIMO-OFDM
thống MIMO-OFDM
Mô phỏng theo DPS-BEM
User di chuyển với
tốc độ 100km/h

Mô phỏng theo DPS-BEM
User di chuyển với
tốc độ 400km/h
16
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ thống
Mô phỏng Zero – Forcing trong hệ thống
MIMO-OFDM
MIMO-OFDM
Mô phỏng theo
vận tốc user
Mô phỏng theo
số anten phát
17
Kết luận chung
Kết luận chung
•
Khi số user sử dụng càng lớn thì tổng dung lượng càng tăng
lên
•
Khi số anten phát tăng thì tổng dung lượng tăng lên
•
Khi user di chuyển với tốc độ thấp, với số DPS-BEM = 10 thì
dung lượng của kênh truyền biến đổi theo thời gian bằng
dung lượng của kênh truyền đã biết trước. Khi user di chuyển
tốc độ cao thì số DPS-BEM = 40 thì đạt yêu cầu.
•
Kỹ thuật tiền mã hóa Zero-Forcing tăng dung lượng hệ thống

18
Hướng phát triển đề tài

Hướng phát triển đề tài
•
Sử dụng kênh truyền biến đổi theo thời gian và có
ước lượng kênh truyền tại máy thu.
•
Lượng tử hóa có giới hạn đối với thông tin trạng
thái kênh truyền được phản hồi
•
Đưa thông tin phản hồi về trạng thái kênh truyền
có giới hạn về trạm gốc (BS)
19
20