Mã không gian tần số thích nghi trong hệ MIMO OFDM

Mã không gian tần số thích nghi trong hệ
MIMO - OFDM

Nguyễn Trọng Tấn

Trường Đại học Công nghệ
Luận văn ThS. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử - viễn thông; Mã số: 60 52 70
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Viết Kính
Năm bảo vệ: 2011

Abstract: Chương I giới thiệu về OFDM. Chương II giới thiệu các hệ nhiều anten, làm rõ một số
khái niêm cần, quá trình xử lý tín hiệu thích nghi, các đặc tính của kênh, các thông số chính của
hệ thống và đưa ra một số nhược điểm. Chương III giới thiệu về mã khối không gian thời gian,
không gian tần số và một số kỹ thuật thích nghi khác dựa vào các mã đó. Chương IV giới thiệu
các kết quả mô phỏng hệ MIMO - OFDM sử dụng mã SFBC và so sánh các kết quả thu được.
Keywords: Kỹ thuật điện tử; Mạng truyền thông; Anten; Tần số.
Content:
GIỚI THIỆU
Chúng ta đang chứng kiến sự phát triển bùng nổ của thị trường
viễn thông từ cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, và đang b ắt đầu kỷ
nguyên truyền số liệu. Sự phát triển của vi xử lý góp phần chính vào
sự bùng nổ của ngành viễn thông. Tuy nhiên, sự phát triển đó là
nguồn gốc cho hai lĩnh v ực mà sau đó chúng phát tri ển tách rời nhau:
Thứ nhất, lĩnh vực máy tính và công nghệ phần mềm đã hỗ trợ và làm
lên sự phát triển thành công nhanh chóng và đặc biệt của internet.
Thứ hai, trong lĩnh vực kỹ thuật truyền thông và xử lý tín hiệu tập
trung vào giải pháp thông tin di động đã được khách hàng đón nh ận
nhiệt tình.

Các hệ thống di đ ộng và internet làm tăng thêm s ự mong đợi
của người sử dụng về dung lượng và dịch vụ. Ngư ời sử dụng các thiết

bị di động có khả năng truyền các bản tin từ thiết bị của họ. Với
internet, các ứng dụng đa truyền thông như webcam xuấ t hiện, các
dịch vụ thời gian thực sẽ rất được mong đợi trong tượng lai. Để đáp
ứng đầy đủ và nhanh chóng nhu c ầu của người sử dụng, các công nghệ
nén đa dịch vụ như MPEG(Moving Pictures Expert Group) và
MP(Media Player). VoIP(Voice over the Internet Protocol) là d ịch vụ
thời gian thực đầu tiên phát triển cho phép hợp nhất internet và chuẩn
mạng điện thoại.

Hiển nhiên là cách đ ể đạt được tốc độ truyền dẫn internet cao là
nâng cao sự hỗ trợ viễn thông. Internet bùng nổ và thành công một
phần là vì nó dựa vào nền tảng sẵn có của mạng đi ện thoại. Tuy
nhiên, mạng điện thoại không thiết kế để truyền tốc độ cao. Cáp điện
thoại chỉ đạt được tốc độ thấp mà các modem internet đã đ ạt được.
Do đó phải tìm ra một cách truyền dẫn khác để thay thế cáp điện
thoại. Cáp quang là một giải pháp khả thi song nó rất đắt và triển
khai tương đối phức tạp và cồng kềnh. Một trong nhữ ng đặc tính của
internet là sử dụng môi trư ờng băng rộng như đư ờng dâ y điện thoại.
Cải thiên sự hỗ trợ của internet sẽ làm đa dạng tốc độ truyền dẫn tới
người sử dụng. Điều đó có thể ảnh hư ởng trực tiếp tới số lượng thuê
bao. Một giải pháp thực tế hơn là internet băng r ộng không dây.

Ưu điểm của mạng vô tuyến so với mạng hữu tuyến là khá nhiều.
Ví dụ, các hệ thống không dây dễ dàng nâng cấp với các sản phẩm có
phiên bản mới hiệu quả hơn. Hơn n ữa, các hệ thống không dây mềm
dẻo hơn c ả về lĩnh vực công nghệ và khả năng triển khai mạng.
Ngược lại, để có được băng thông để khai thác và sử dụng rất đắt,
một hạn chế khác là sự phát triển của các hệ thống không dây mới
khó và mất nhiều thời gian.

Dựa vào sự thành công của thị trường di động, các tổ chức viễn
thông của châu âu và mỹ cố gắng tập trung phát triển thống nhất một
chuẩn cho các hệ thống 3G. Hệ thống thông tin di động toàn cầu
UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) là m ột trong
các chuẩn đó, đang trong giai đoạn chuẩn hóa và phát triển. Những
mong đợi ban đầu về tốc độ truyền có thể cung cấp trong khoảng
2Mbps của UMTS tại thời điểm đó dư ờng như không kh ả thi. Vào thời
điểm đó tổ chức chuẩn hóa đã tổ chức các hệ thống di động trong
tương lai mà t ốc độ thông tin đ ạt được vượt 2Mbps. Các hệ thống đó
phải hư ớng tới các hệ thống 3G, 4G. Trong các công nghệ ứng dụng
cho các hệ di động băng rộng 4G thì công nghệ ghép kênh trực giao
OFDM mang lại nhiều hứa hẹn.

Cho dù OFDM dường như làm th ỏa mãn sự mong đợi cho truyền
dẫn dung lượng cao, song nó chỉ có khả năng cải thiện dung lượng
truyền dẫn. Một xu hướng công nghệ mới trong truyền thông không
dây đòi hỏi cầ n khai thác mảng nhiều phần tử (MEA) cả nơi phá t và
nơi thu. Các k ết quả lý thuyết chỉ ra MEA có khả năng cải thiện hiệu
quả dung lư ợng của hệ thống. Nhữ ng tiến bộ gần đây về xử lý tín hiệu
và phần cứng mang lại sự hấp dẫn cho công nghệ MEA. Hiển nhiên là
khả năng tăng dung lư ợng của hệ MEA thúc đẩy các tổ chức chuẩn
hóa lựa chọ n MEA là một chuẩn.

Sự phát triển của các hệ thống 4G đang được các tổ chức chuẩn
hóa rất quan tâm, trong đó có các ứng dụng của công nghệ MEA trong
môi trường truy cập không dây cố định. Mục đích đáp ứng nhu cầu
về dung lượng cao của người sử dụng băng cách t ạo ra một mạng nội
bộ không dây(W_ LAN) đ ể kết nối trong nhà, tòa nhà lớn thậm chí là
kết nối các máy tình trong công ty. Tất nhiên không có kh ả năng di
động (hoặc di đ ộng cực kỳ chậm) ở cả nơi thu và phát làm đơn gi ản

hóa thiết kế của hệ thống. Trong hệ FWA môi trư ờng kênh biến đổi
rất chậm có thể khảo sát như h ệ tĩnh. Từ đó có thể dành một phần của
băng thông để truyền lại nơi phát một số thông tin ngắn diễn tả chất
lượng của nơi nhận. Thông tin đó có thể được sử dụng để nâng cao
các tham số của hệ thống. Trong trường hợp đặc biệt, trạng thái kênh
nơi nhận biết được nơi thu, và thích ứng với tín hiệu truyền để cải
thiện tín hiệu nhận được đó là tín hi ệu thích nghi. Tính chất đó của
hệ thống gọi là thích nghi.

Nội dung của luận văn này là tìm hiểu về phương pháp thích
nghi cho hệ đa anten sử dụng công nghệ OFDM. Tuy nhiên, rất khó có
thể xử lý hết do có nhiều các thông số trong quá trình xử lý thích
nghi, vì vậy ta chỉ khảo sát một vài thông số chính.

Luận văn này đư ợc xắp xế p như sau: Chương I gi ới thiệu về
OFDM. Chương II giới thiệu các hệ nhiều anten, làm rõ một số khái
niêm cần thiết cho sự phát triển của luận văn, giải thích chi tiết quá
trình xử lý tín hiệu thích nghi. Giải thích các đ ặc tính của kênh, các
thông số chính của hệ thống và đưa ra một số nhược điểm. Chương III
giới thiệu về mã khối không gian thời gian, không gian tần số và một
số kỹ thuật thích nghi khác dựa vào các mã đó. Chương IV gi ới thiệu
các kết quả mô phỏng hệ MIMO - OFDM sử dụng mã SFBC và so sánh
các kết quả thu được.
TÀI LIỆU THAM KHẢ O
1
AntoniosD.V,"Adaptive Space-Time Coding for
MIMO-OFDM systems, 2004
2
Trịnh Anh Vũ,”Thông tin di động”, Nhà xuất bản đại
học quốc gia Hà Nội 2006.

3
Ngô Quốc Chính, Bùi Văn Chí,”C ải thiện chất lượng
và dung lượng trong hệ thống thông tin không dây
dùng kỹ thuật MIMO-OFDM”, luận văn tốt nghiệp
2008.
4
Stefan Kaiser,”Space Frequency Block Codes and
Code Division Multiplexing in OFDM Systems”,
German Aerospace Center(DLR) Instute of
Communications and Navigation 82234 Wessling,
Germany.
5
Cristina Ciochina(1)(2), Damien Castelain(1), David
Mottier(1) and Hikmet Sari(2).”Single Carrier Space-
Frequency Block Coding”, (1) Mitsubishi Electric
ITE-TCL, 1, allée de Beaulieu. CS 1086. 35708
Rennes 7. France, (2)Supélec. Plateau de Moulon. 1 -3
Rue Joliot Curie. 91192 Gif sur Yvette. France
6
Vahid Tarokh, "Space-Time Block Coding for
Wireless Communications: Performance
Results",IEEE joural on selected in communications,
Vol.17, No.3, March 1999.
7

8
Phan Duy Thạch, Nguyễ n Đào Tấn Hoàng, “Ước
lượng và cân bằng thích nghi cho kênh truyền trong
hệ thống OFDM”, luận văn tốt nghiệp 2008.
9

Hồ Văn Sung,”Thực hành xử lý số tín hiệu với
Matlab”, NXB khoa học và kỹ thuật 2008.