(Luận văn thạc sĩ) đánh giá chất lượng mã khối không gian thời gian trong hệ thống MIMO OFDM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
VŨ VĂN QUANG

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÃ KHỐI KHÔNG GIAN-THỜI GIAN
TRONG HỆ THỐNG MIMO-OFDM

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270

S K C0 0 3 6 1 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
VŨ VĂN QUANG

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG
MÃ KHỐI KHÔNG GIAN-THỜI GIAN
TRONG HỆ THỐNG MIMO-OFDM

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270
Hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan luận văn này là do bản thân tôi tự nghiên cứu và thực hiện theo
sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Phạm Hồng Liên.
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng tài liệu từ các bài báo khoa học
trên tạp chí IEEE, Springer, từ các ebook về hệ thống OFDM, MIMO, các ebook về
mã khối không gian-thời gian (STBC) và ứng dụng trong truyền thông không dây,
các tƣ liệu đã đề cập trong phần tài liệu tham khảo của luận văn.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai
công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng 10 năm 2012
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Vũ Văn Quang

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

iv

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

LỜI CẢM ƠN

Đề tài này đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp của PGS-TS. Phạm
Hồng Liên. Tôi xin đƣợc phép gửi đến Cơ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong hội đồng đã nhận xét, phản biện
nghiêm túc giúp tôi hồn chỉnh luận văn này.
Tơi xin cảm ơn tất cả quý thầy cô trong khoa Điện-Điện Tử -Viễn Thông, quý
thầy cơ cơng tác ở phịng Sau Đại Học trƣờng Sƣ Phạm Kỹ Thuật-TP Hồ Chí Minh
đã giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học cao học .
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các bạn khóa trƣớc, các bạn cùng khóa, các
bạn đồng nghiệp … đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt q trình học tập, nghiên
cứu.
Sau cùng tơi xin chân thành cảm ơn gia đình-Những ngƣời đã làm tất cả để
cho tơi có đƣợc ngày hơm nay.
TP Hồ Chí Minh , ngày tháng 10 năm 2012

Vũ Văn Quang

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

v

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

TÓM TẮT
OFDM đem lại những lợi ích nhƣ hiệu quả sử dụng phổ và thích hợp cho truyền
dẫn tốc độ cao trên kênh fading đa đƣờng. Hệ thống MIMO có thể tăng độ lợi phân
tập, hoặc độ lợi dung lƣợng trên các kênh truyền fading phẳng. Đối với truyền dẫn
tốc độ cao, kênh MIMO chọn lọc tần số (fading khơng phẳng) có thể chuyển sang
một tập các kênh con fading phẳng bằng cách kết hợp giữa MIMO và kỹ thuật
OFDM, điều này có thể giảm độ phức tạp của bộ thu và có thể giải quyết đƣợc vấn
đề fading đa đƣờng một cách hiệu quả.
Hệ thống MIMO-OFDM hiện nay đã đƣợc chấp nhận nhƣ là một tiêu chuẩn
truyền dẫn tốc độ cao, mang lại hiệu quả và chất lƣợng dịch vụ tốt cho các hệ thống
vô tuyến băng rộng ở các thế hệ tƣơng lai. Hệ thống MIMO-OFDM với mã hóa
khối khơng gian-thời gian (STBC) có khả năng chống lại ảnh hƣởng của các hiện
tƣợng nhƣ đa đƣờng, fading chọn lọc tần số một cách hết sức hiệu quả. Hơn thế, tỉ
số SER đạt đƣợc là nhỏ và độ phức tạp mã hóa thấp.
Luận văn này tập trung nghiên cứu việc mã hóa, giải mã khối không gian-thời
gian (STBC), mã không gian-tần số (SFC), mã khơng gian-thời gian-tần số (STF),
mơ hình hệ thống MIMO-OFDM. Sau cùng việc mơ phỏng các mơ hình hệ thống
MIMO, MIMO-OFDM dựa trên mã hóa STBC, SFC và STF sẽ đƣợc xây dựng và
phân tích chất lƣợng dƣới mơi trƣờng truyền dẫn fading Rayleigh.
Các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STBC đã đạt
đƣợc hiệu quả BER tốt hơn hệ thống MIMO-OFDM khi không sử dụng mã hóa
STBC. Kết quả mơ phỏng đã chứng mình đƣợc khả năng kiểm sốt lỗi của hệ thống
khi sử dụng mã STF đƣợc cải thiện hơn so với mã STBC và SFC.

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

vi

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

MỤC LỤC
QUYếT ĐịNH GIAO Đề TÀI………………………………………..…………… i
LÝ LịCH KHOA HọC………………………………………………..…………... ii
LờI CAM ĐOAN………………………………………………………………… iii
CảM ƠN ...................................................................................................................... v
TÓM TắT LUẬN VĂN .............................................................................................vi
ABSTRACT ............................................................................................................. vii
MỤC LỤC ............................................................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .....................................................................xiv
DANH SÁCH CÁC HÌNH ......................................................................................xvi
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................. xviii
CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ............................................................ 1
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả trong và ngoài nƣớc đã
công bố ........................................................................................................................ 1
1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài ................................................................................3
1.3 Mục đích của đề tài ............................................................................................. 4
1.4 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài ................................................................ 5
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu..................................................................................... 5
CHƢƠNG 2 KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN ......................................................... 6
2.1 Khái niệm kênh vô tuyến [3][10] ........................................................................6
2.2 Fading suy giảm diện rộng [2][10] ....................................................................6
2.3 Fading diện hẹp [2][10]...................................................................................... 6
2.3.1

Hiện tƣợng đa đƣờng (multipath) ..................................................................7

2.3.2

Hiệu ứng dịch Doppler ..................................................................................7

2.3.3

Hiệu ứng bóng râm (Shadowing)...................................................................8

2.3.4

Phân loại Fading diện hẹp ..............................................................................8

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

viii

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

2.4 Các mô hình kênh fading ....................................................................................9
2.4.1

Mơ hình kênh fading Rayleigh ......................................................................9

2.4.2

Mơ hình kênh fading Ricean .......................................................................10

2.4.3

Mơ hình fading chọn lọc tần số ...................................................................10

2.5 Kết luận ............................................................................................................11
CHƢƠNG 3 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ ĐA SĨNG MANG TRỰC GIAO
OFDM ....................................................................................................................... 12
3.1 Giới thiệu...........................................................................................................12
3.2 Mơ hình hệ thống ............................................................................................. 13
3.3 Một số ƣu khuyết điểm chính của kỹ thuật OFDM..........................................18
3.3.1

Ƣu điểm .......................................................................................................18

3.3.2

Khuyết điểm ................................................................................................ 18

3.4 Kết luận ............................................................................................................19
CHƢƠNG 4 HỆ THỐNG NHIỀU ANTEN MIMO ..........................................20
4.1 Giới thiệu..........................................................................................................20
4.2 Các kỹ thuật Phân tập ....................................................................................... 20
4.3 Mơ hình hệ thống MIMO .................................................................................22
4.4 Dung lƣợng hệ thống........................................................................................ 23
4.5 Kết luận ............................................................................................................25

CHƢƠNG 5 MÃ HÓA TRONG HỆ THỐNG MIMO-OFDM ........................ 26
5.1 Giới thiệu [3] ....................................................................................................26
5.2 Mã khối không gian thời gian (STBC) ............................................................ 26
5.2.1

Một số tiêu chuẩn về mã khối không gian-thời gian ...................................27

5.2.2

Sơ đồ Alamouti ............................................................................................ 28

5.3 Giải mã STBC ..................................................................................................29
5.4 Mã Khối không gian –thời gian trực giao (OSTBC) .......................................32
5.4.1

Một số mã OSTBC cho chịm sao tín hiệu thực ..........................................32

5.4.2

Một số mã OSTBC cho chịm sao tín hiệu phức .........................................34

5.5 Mã không gian-tần số SFC ...............................................................................35
GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

ix

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

5.5.1

Giới thiệu ....................................................................................................35

5.5.2

Thiết kế mã SF tốc độ 1 (SF-rate 1) [13],[15],[16] ..................................... 36

5.6 MÃ KHÔNG GIAN-THỜI GIAN-TẦN SỐ STFC [14],[16] ......................... 37
5.6.1

Giới thiệu..................................................................................................... 38

5.6.2

Thiết kế mã STF tốc độ 1 (STF-rate ) ......................................................... 38

5.7 Kết luận ............................................................................................................39
CHƢƠNG 6 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG STBC-MIMO-OFDM .................................41
6.1 Mơ hình hệ thống MIMO mã hóa STBC .......................................................... 41
6.1.1

Hệ thống hai Anten phát, một anten thu ...................................................... 41

6.1.2

Hệ thống hai Anten phát, hai anten thu ....................................................... 43

6.2 Hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STBC .......................................................... 44
6.2.1

Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM ............................................................... 44

6.2.2

Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STBC ........................................47

6.2.3

Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM mã hóa SFC...........................................54

6.2.4

Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STFC ........................................55

CHƢƠNG 7 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG TRÊN MATLAB ..................................58
7.1 Sơ đồ mơ phỏng ................................................................................................54
7.2 Các kết quả mô phỏng dung lƣợng ...................................................................54
7.3 Các kết quả mô phỏng hệ thống SISO, SIMO, MISO, MIMO ........................57
7.4 Mô phỏng hệ thống MIMO-OFDM ..................................................................62
7.5 Mô phỏng hệ thống MIMO mã hóa STBC .......................................................68
7.6 Mơ phỏng hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STBC ..........................................74
7.7 Mơ phỏng hệ thống MIMO-OFDM mã hóa SF ................................................76
7.7.1

SF-rate 1 .......................................................................................................76

7.7.2

SF-rate N .. ...................................................................................................81

7.8 Mơ phỏng hệ thống MIMO-OFDM mã hóa STF .............................................83
7.8.1

STF-rate1...................................................................................................... 91

7.8.2

STF-rate N .................................................................................................... 91

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

x

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

7.8.3 Mô phỏng hệ thống MIMO mã hóa với mã hóa STBC, SFC-rate1&2 và
STFC-rate 1&2 .......................................................................................................... 92
Chƣơng 8 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 93
8.1 Kết luận .......................................................................................................... 103
8.2 Các kiến nghị ................................................................................................ 104
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 105

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

xi

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Chƣơng 1

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả trong và ngồi nƣớc
đã cơng bố
Trong những năm gần đây, kỹ thuật thông tin vô tuyến đã có những bƣớc tiến
triển vƣợt bậc. Sự phát triển nhanh chóng của video, thoại và các ứng dụng đa
phƣơng tiện trên Internet, điện thoại di động hiện đã có mặt ở khắp mọi nơi, nhu
cầu về truyền thông đa phƣơng tiện di động đã và đang phát triển rầm rộ, địi hỏi
u cầu về băng thơng cũng nhƣ dung lƣợng ngày càng trở nên cấp bách hơn bao
giờ hết. Việc nghiên cứu để tìm ra các phƣơng pháp mới, các thiết bị mới đã và
đang diễn ra khắp nơi trên toàn thế giới nhằm cho ra đời các sản phẩm thế hệ kế tiếp
chất lƣợng hơn, phù hợp hơn, và tin cậy hơn nhằm thỏa mãn nhu cầu vô tận của con
ngƣời cả về chất lƣợng lẫn đa dạng dịch vụ mạng.
Các hệ thống thông tin không dây luôn đƣợc nghiên cứu nhằm cải thiện chất
lƣợng dung lƣợng cũng nhƣ khả năng chống lại hiện tƣợng đa đƣờng. Đối với các
hệ thống thơng tin truyền thống chất lƣợng tín hiệu có thể cải thiện bằng cách tăng
cơng suất phát; tƣơng tự dung lƣợng kênh truyền cũng có thể tăng khi tăng băng

thơng. Tuy nhiên cơng suất cũng chỉ có thể tăng tới một mức giới hạn nào đó vì
cơng suất phát càng tăng thì hệ thống càng gây nhiễu cho các hệ thống thông tin
xung quanh, băng thông của hệ thống cũng khơng thể tăng mãi lên đƣợc vì việc
phân bố băng thông đã đƣợc định chuẩn sẵn. Các kỹ thuật phân tập đƣợc sử dụng
rộng rãi nhằm giảm ảnh hƣởng của fading đa đƣờng và cải thiện độ tin cậy của
truyền dẫn mà không phải tăng công suất phát hoặc mở rộng băng thông [2][11].
Với sự bùng nổ của công nghệ kỹ thuật nhƣ kỹ thuật xử lý số tín hiệu (DSP),
đặc biệt là cơng nghệ VLSI, kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
(OFDM) đã và đang đƣợc quan tâm nhiều hơn, ứng dụng nhiều hơn trong việc cải

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 1

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

thiện hiệu quả băng thông cho hệ thống vô tuyến. Ở băng hẹp (narrowband), kênh
fading là kênh fading phẳng (flat fading), phƣơng pháp mã hóa khơng gian-thời
gian (ST) đã đƣợc đề xuất để khai thác phân tập không gian và thời gian [8]. Cịn ở
băng thơng rộng (ở broadband), kênh fading là kênh lựa chọn tần số (selection
frequency fading). Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM) chuyển
các kênh fading đa đƣờng lựa chọn tần số thành các kênh fading phẳng song song,
vì vậy nó có thể làm giảm ảnh hƣởng của fading. Với một khoảng bảo vệ đủ lớn, kỹ
thuật OFDM cịn loại bỏ đƣợc hiệu ứng ISI. Ngồi ra việc sử dụng kỹ thuật OFDM
còn giảm độ phức tạp của bộ cân bằng và tăng hiệu quả sử dụng phổ [2].

Bài báo năm 1996 và 1999, các tác giả Foschini và Telatar [20], [22] đã chứng
minh rằng hệ thống thơng tin có nhiều anten (MIMO-Multiple-Input MultipleOutput) có dung lƣợng cao hơn nhiều so với các hệ thống chỉ có một anten (SISO).
Bài báo đã chỉ ra rằng việc cải thiện dung lƣợng gần nhƣ tăng tuyến tính với số
lƣợng anten phát hoặc anten thu. Kết quả này cho thấy tính ƣu việt của hệ thống
nhiều anten và ngày càng có nhiều sự quan tâm đặc biệt trong lĩnh vực này, nhiều
cơng trình nghiên cứu đã đƣợc thực hiện nhằm cải tiến cũng nhƣ khái quát hóa các
kết quả của họ.
Bài báo của các tác giả V.Tarokh, N.Seshadri, and A. R. Calderbank (1998), đã
sử dụng mã không gian-thời gian (Space-time codes) cho các hệ thống vô tuyến tốc
độ cao [4]. Kết quả là các symbols đã đƣợc mã hóa và đƣợc truyền đồng thời trên
tất cả các anten, sau đó đƣợc giải mã bằng giải thuật phát hiện tƣơng đồng tối đa
(ML - maximum likelihood decoder). Cách làm này rất hiệu quả vì nó kết hợp giữa
việc sửa lỗi với phân tập đƣờng truyền để tăng dung lƣợng hệ thống.
Cũng trong năm 1998, bài báo của tác giả Alamouti [5] đã đề cử mã khối không
gian-thời gian (STBC) đơn giản hơn, hấp dẫn hơn nhờ có độ phức tạp mã thấp, cho
độ phân tập đầy và tồn tốc thích hợp cho mơi trƣờng fading chậm. STBC có thể
tăng dung lƣợng bằng cách khai thác độ phân tập không gian. Điều này đặc biệt hữu
ích trong trƣờng hợp trải phổ (delay spread) thấp (ít bị phân tán tần số). Với việc
dùng nhiều hơn một anten phát hay thu, hình thành một kênh nhiều đầu vào nhiều
GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 2

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

đầu ra (MIMO), ta có đƣợc các phƣơng pháp phân tập, ví dụ nhƣ phân tập không
gian, phân tập thời gian hay phân tập tần số. Đây là một trong những đột phá quan
trọng nhất trong kỹ thuật truyền thông hiện đại.
Một đặc điểm cực kỳ quan trọng của hệ thống nhiều anten MIMO đó là khả
năng biến ảnh hƣởng của truyền dẫn đa đƣờng, theo truyền thống trƣớc đây đƣợc
coi là một điểm bất lợi cho các kênh truyền vô tuyến, thành một lợi điểm. Việc tăng
tính phân tập MIMO sẽ giúp giảm xác suất sai và tăng khả năng sử dụng kênh
truyền [3].
Bài báo năm 2011 của các tác giả Muhammad Sana Ullah, Mohammed Jashim
Uddin đã phân tích chất lƣợng hệ thống MIMO dựa trên sơ đồ mã hóa của Alamouti
và phƣơng pháp kết hợp tỉ số cực đại (MRC). Kết quả mô phỏng đã đạt đƣợc với tỉ
số BER rất tốt, ngay cả khi SNR thấp [11].
Từ những ƣu điểm nổi bật của hệ thống MIMO và kỹ thuật OFDM, việc kết
hợp hệ thống MIMO và kỹ thuật OFDM hiện đang là một giải pháp đầy hứa hẹn và
đã đƣợc chấp nhận nhƣ là sơ đồ truyền dẫn cho các hệ thống không dây băng thông
rộng trong tƣơng lai. Hiện tại MIMO-OFDM đang đƣợc ứng dụng trong WiMAX
theo tiêu chuẩn IEEE 802.16 [2],[3].
Tại hội nghị khoa học IEEE năm 2011, các tác giả ZHANG jie, LIU liang, LI
jin [1] đã nghiên cứu và đƣa ra các kết quả cho thấy rằng các sơ đồ mã Alamouti
(STBC) kết hợp với hệ thống MIMO-OFDM chính là một sự kết hợp hồn hảo cho
việc cải thiện nhằm tăng dung lƣợng kênh đồng thời giảm tỉ số BER một cách đáng
kể.
1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài
Hệ thống MIMO có thể tăng dung lƣợng kênh truyền, sử dụng băng thông rất
hiệu quả nhờ ghép kênh không gian (V-BLAST), cải thiện chất lƣợng của hệ thống
đáng kể nhờ vào phân tập tại phía phát và phía thu (STBC, STTC) mà khơng cần
tăng cơng suất phát cũng nhƣ tăng băng thông của hệ thống. Điều này làm thỏa mãn
các yêu cầu bức thiết về dịch vụ đang đƣợc phát triển phổ biến hiện nay nhƣ: mạng
truy cập Internet, ADSL, thƣơng mại điện tử, e-mail, video theo yêu cầu …
GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 3

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Với những ƣu điểm nổi bật của mình, hiện nay OFDM đã đƣợc ứng dụng rộng
rãi cả trong vô tuyến và hữu tuyến nhƣ: trong phát thanh số DAB (Digital Audio
Broadcasting), truyền hình số DVB (Digital Video Broadcasting), Mạng ADSL,
mạng cục bộ chất lƣợng cao HIPERLAN (High Performance Local Area
Networks), mạng cục bộ vơ tuyến WLAN (Wireless Local Area Network) theo
chuẩn 802.11.a …[2],[3].
Ngồi việc cải tiến tốc độ dữ liệu, hệ thống OFDM/MIMO cung cấp cả hai phân
tập không gian và tần số. Để khai thác những lợi thế này, một loạt các mã STBC
(Space Time Block Code), STF/SF (Space Time Frequency/Space Frequency) đƣợc
đề xuất [13 – 20]. Các ƣu điểm của hệ thống MIMO và điều chế OFDM đã đƣợc kết
hợp lại cho ra đời hệ thống MIMO-OFDM. Việc kết hợp hệ thống MIMO và kỹ
thuật OFDM là một giải pháp hứa hẹn cho các thế hệ thông tin không dây băng
rộng trong tƣơng lai. Hiện tại, hệ thống MIMO-OFDM đã đƣợc chọn làm nền tảng
cho sự phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tƣ - 4G[3].
Nghiên cứu các phƣơng pháp mã hóa trong hệ thống MIMO-OFDM để đạt
đƣợc độ lợi phân tập tối đa nhằm tối ƣu hóa chất lƣợng hệ thống thơng tin vơ tuyến
trong mơi trƣờng fading chọn lọc tần số là vấn đề hết sức cần thiết. Chính vì lẽ đó
tơi quyết định chọn đề tài “ đánh giá chất lƣợng mã STBC cho hệ thống MIMOOFDM ”.
1.3 Mục đích của đề tài
- Khảo sát mã khối không gian-thời gian STBC, SFC, STFC trong hệ thống

MIMO, MIMO-OFDM.
- Mô phỏng kết quả bằng phần mềm Matlab ứng với từng trƣờng hợp: hệ thống
MIMO, MIMO-OFDM, MIMO-STBC, MIMO-OFDM-STBC/SFC/STFC. Vẽ đồ
thị tỷ số lỗi ký tự (Symbol Error Rate-SER) tƣơng ứng với các mức cơng suất tín
hiệu trên nhiễu (Signal to Noise Ratio-SNR) khác nhau.

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 4

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

1.4 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài
Đề tài tập trung nghiên cứu về mã khối không gian-thời gian (STBC), về các hệ
thống kết hợp MIMO-OFDM và hệ thống kết hợp MIMO-OFDM dựa trên cơ sở mã
hóa STBC.
- Tập trung mơ phỏng, phân tích và so sánh các kết quả đạt đƣợc về dung lƣợng
và SER trong từng trƣờng hợp để làm cơ sở cho việc đánh giá.
- Các trƣờng hợp mô phỏng đã đƣợc giới hạn trong phạm vi thông tin về trạng
thái kênh truyền (channel state information: CSI) đƣợc biết trƣớc, trong môi trƣờng
truyền giả tĩnh (quasi-static) và chịu tác động bởi fading Rayleigh.
- Tuy nhiên trong quá trình thực hiện, tơi đã mở rộng, nghiên cứu thêm các loại
mã không gian-tần số (SFC) và mã không gian-thời gian-tần số (STFC) để có thêm
nhiều dữ liệu so sánh. Từ cơ sở lý thuyết và các kết quả mô phỏng đạt đƣợc cho
thấy những ƣu khuyết điểm của mã STBC cũng nhƣ khả năng ứng dụng của các loại

mã hóa trong hệ thống MIMO-OFDM.
Nội dung luận văn gồm có 08 chƣơng nhƣ sau:
- Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan
- Chƣơng 2: Kênh truyền vô tuyến
- Chƣơng 3: Kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao OFDM
- Chƣơng 4: Hệ thống nhiều Anten MIMO
- Chƣơng 5: Mã hóa trong hệ thống MIMO-OFDM
- Chƣơng 6: Sơ đồ hệ thống STBC/SFC/STFC-MIMO-OFDM
- Chƣơng 7: Các kết quả mô phỏng trên Matlab
- Chƣơng 8: Kết luận và hƣớng nghiên cứu
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu
Dựa trên bài báo IEEE, các tạp chí khoa học, các luận văn, cơng trình nghiên
cứu khoa học về lĩnh vực có liên quan của các tác giả trong và ngồi nƣớc. Từ đó
tổng hợp, phân tích lý thuyết và mơ phỏng kết quả tính tốn bằng phần mềm
Matlab.

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 5

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Chƣơng 2

KÊNH TRUYỀN VƠ TUYẾN

2.1 Khái niệm kênh vơ tuyến [3][10]
Khi truyền trên kênh vơ tuyến di động, ngồi các ảnh hƣởng bởi suy hao, can
nhiễu, tín hiệu nhận cịn chịu ảnh hƣởng bởi các hiện tƣợng phản xạ, khúc xạ, nhiễu
xạ, tán xạ, hiệu ứng dịch Dopler…, các hiện tƣợng này đƣợc gọi chung là hiện
tƣợng fading. Kết quả là ở máy thu, ta thu đƣợc rất nhiều phiên bản khác nhau của
tín hiệu. Các phiên bản thu đƣợc này cũng sẽ rất khác nhau cả về biên độ và về pha
so với tín hiệu ban đầu. Điều này đã làm ảnh hƣởng đáng kể đến chất lƣợng kênh
truyền. Có 02 loại fading cơ bản đó là fading suy giảm diện rộng (Large-Scale Path
Loss) và fading suy giảm diện hẹp (Small-Scale Fading and Multipath).
2.2 Fading suy giảm diện rộng [2][10]
Là sƣ̣ suy giảm công suấ t trung bin
̀ h của tin
́ hiê ̣u khi truyề

n tƣ̀ máy phát đến

máy thu do hiê ̣n tƣơ ̣ng che chắ n , hấp thụ và suy hao do anten,…
Trong khơng gian tự do, sóng ln đƣợc lan truyền ra theo dạng hình cầu và do
đó mật độ công suất sẽ giảm tỷ lệ với diện tích bề mặt của hình cầu này. Cơng suất
tại phía thu trong không gian tự do đƣợc cho bởi phƣơng trình Friis:
 λ 
Pr  Pt G t G t 

 4 πR 

2

(2.1)

Trong đó Pt là cơng suất phía phát (W), Pr(d) là công suất thu đƣợc, Gt là độ lợi

anten phát và Gr là độ lợi anten thu, 𝝀 là khoảng cách bƣớc sóng (m).
2.3 Fading diện hẹp [2][10]
Fading là sự thay đổi nhanh về biên độ, pha hoặc trễ đa đƣờng của tín hiệu phát
trong một khoảng thời gian hoặc một khoảng cách tƣơng đối nhỏ. Fading là do có
sự giao thoa của một hoặc nhiều phiên bản của tín hiệu đã đƣợc phát đến máy thu

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 6

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

tại những thời điểm trễ khác nhau. Ta xét các yếu tố ảnh hƣởng đến fading diện hẹp
sau :
2.3.1 Hiện tƣợng đa đƣờng (multipath)
Trực tiếp

Nhiễu xạ

C
A
D

B

Transmitter
Phát
sóng

Receiver
Thu sóng

Tán xạ
Phản xạ

Hình 2.1: Mơ hình kênh truyền đa đƣờng
Kết quả của phân tập đa đƣờng là tại đầu thu sẽ thu đƣợc rất nhiều phiên bản
khác nhau cả về biên độ và độ lệch pha so với tín hiệu phát ban đầu.
Fading có thể là ƣu điểm khi các tín hiệu đa đƣờng cùng pha với nhau làm tăng
cƣờng độ tín hiệu ở bên thu, và cũng có thể gây ra triệt tiêu các tín hiệu đa đƣờng
khi chúng ngƣợc pha với nhau gây ra hiện tƣợng fading sâu (deep fading).
2.3.2 Hiệu ứng dịch Doppler

Hình 2.2: Hiệu ứng dịch Doppler

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 7

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Khi nguồn tín hiệu và bên thu chuyển động tƣơng đối với nhau, tần số tín hiệu
thu khơng giống bên phía phát. Khi chúng di chuyển cùng chiều (hƣớng về nhau)
thì tần số nhận đƣợc lớn hơn tần số tín hiệu phát, và ngƣợc lại khi chúng di chuyển
ra xa nhau thì tần số tín hiệu thu đƣợc là giảm xuống. Đây gọi là hiệu ứng Doppler.
Vật di chuyển với vận tốc v
Khi đó sự thay đổi về pha giữa 2 điểm X và Y là
Δ 

2 πΔl 2 πvΔt

cosθ
λ
λ

(2.2)

Độ lệch dịch tần số là
fd 

1 Δ v
 cosθ  f mcosθ
2π Δt λ

(2.3)

Dịch Doppler cực đại fm (BD):
fm 

f

v
v c
l
c

(2.4)

fc , , c là lần lƣợt là tần số sóng mang, bƣớc sóng sóng mang và vận tốc ánh
sáng.
2.3.3 Hiệu ứng bóng râm (Shadowing)
Do ảnh hƣởng của các vật cản trở trên đƣờng truyền, ví dụ nhƣ các tồ nhà cao
tầng, đồi, núi,… làm cho biên độ tín hiệu bị suy giảm.
2.3.4 Phân loại Fading diện hẹp
Dựa vào ảnh hƣởng của hiệu ứng phân tập đa đƣờng ngƣời ta phân thành 02
loại kênh fading nhƣ sau:
- Fading phẳng (flat fading): Khi băng thơng của tín hiệu nhỏ hơn băng thơng
kết hợp, tất cả các thành phần tần số đều bị suy giảm cùng mức fading, ta có fading
phẳng hay cịn gọi là fading không chọn lọc tần số (frequency nonselective fading)
- Fading chọn lọc tần số (frequency selective fading): Ngƣợc lại, khi băng thơng
tín hiệu lớn hơn băng thơng kết hợp, các thành phần tần số có phổ lớn hơn băng

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 8

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

thông kết hợp bị fading một cách độc lập, dẫn đến hiện tƣợng làm méo tín hiệu, làm
xuất hiện nhiễu xuyên ký tự (ISI - Inter Symbol Interference).
Dựa trên dịch Doppler, Fading của kênh truyền đƣợc chia làm 2 loại là fading
chậm và fading nhanh.
- Fading nhanh: Nếu khoảng tín hiệu lớn hơn thời gian kết hợp Tc thì kênh
truyền này tƣơng đƣơng với kênh truyền fading nhanh. Nói khác đi là biên độ ,pha ,
thời gian trải trễ thay đổi nhanh hơn tốc độ thay đổi của tín hiệu phát.
- Fading chậm: Ngƣợc lại, nếu khoảng tín hiệu nhỏ hơn khoảng Tc thì tồn bộ
tín hiệu bị tác động bởi kênh truyền đƣợc xem nhƣ là kênh truyền fading chậm.
2.4 Các mô hình kênh fading
Kênh truyền fading Rayleigh hoặc Rician là mơ hình hữu dụng để mơ tả các
hiện tƣợng thực trong thông tin vô tuyến (wireless communications). Các hiện
tƣợng này bao gồm hiệu ứng tán xạ đa đƣờng, sự phân tán thời gian, hiệu ứng
Doppler v.v gây ra do sự dịch chuyển tƣơng đối giữa máy phát và máy thu.
2.4.1 Mô hình kênh fading Rayleigh
Trên đƣờng dẫn chính từ máy phát đến máy thu, các phiên bản khác nhau của
tín hiệu (do trễ về mặt thời gian) sẽ tập hợp ở máy thu. Các tín hiệu phát đi phản xạ
trên các vật chƣớng ngại khác nhau trên đƣờng truyền sẽ đến máy thu theo các
đƣờng khác nhau. Tất cả các tín hiệu nói trên đƣợc kết hợp lại tại máy thu gây ra
hiệu ứng đa đƣờng. Thơng thƣờng q trình fading đƣợc đặc trƣng bởi phân bố
rayleigh nếu đƣờng truyền không có đƣờng truyền thẳng (NLOS – Non Line of
Sight).
Hàm mật độ xác suất của biên độ và pha hàm truyền đƣợc xác định nhƣ ở
phƣơng trình dƣới đây:


pdf  r   




r  r 2 /2σ2
e
σ2
0

r0

(2.5)
r0

Với r ,  và σ2 lần lƣợt là biên độ, pha và phƣơng sai của đáp ứng kênh.
GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 9

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Hiện mơ hình đã đƣợc áp dụng trong các chuẩn IEEE802.16a, IEEE-2004,
IEEE 802.16e-2005.
2.4.2 Mơ hình kênh fading Ricean
Khi tồn tại đƣờng truyền thẳng từ máy phát đến máy thu, lúc đó tín hiệu từ
đƣờng truyền thẳng (LOS) sẽ chiếm ƣu thế so với các đƣờng tán xạ độc lập thống
kê khác. Tƣơng tự hàm mật độ xác suất của biên độ hàm truyền đƣợc xác định nhƣ

ở phƣơng trình dƣới đây:




pdf  r   




r
e
σ2



 A2  r 2
2σ



2

 Ar 
I0  2 
σ 

r0
(2.6)

r0

0

với I0 là hàm Bessel loại 1, bậc 0.và A là biên độ.
Hiện nay mơ hình fading Ricean đã đƣợc áp dụng trong tiêu chuẩn IEEE
802.16-2001.
2.4.3 Mơ hình fading chọn lọc tần số
Fading lựa chọn tần số đƣợc mơ hình bởi nhiễu liên ký tự (ISI), trong trƣờng
hợp này, mối quan hệ giữa ngõ ra và vào là:
J 1

r(t)   α js t  j  η(t)

(2.7)

j 0

Với: αj là phân bố Gaussian phức độc lập và η(t) là nhiễu. Trong mơ hình fading
Rayleigh, chúng là các biến chuẩn ngẫu nhiên Gaussian phức. Một trƣờng hợp đặc
biệt là mơ hình Rayleigh 2 đƣờng :

r (t )   0 st   1st 1   (t )

(2.8)

Với phần thực và ảo của các giá trị α0 và α1 là các phân bố chuẩn Gaussian ngẫu
nhiên.

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 10

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

2.5 Kết luận
Các đặc trƣng của kênh truyền vô tuyến, cũng nhƣ mô hình các kênh truyền đã
đƣợc nghiên cứu. Từ đó hiểu rõ bản chất của việc truyền tín hiệu nhằm giúp ích cho
việc mô phỏng sau này.
Trong chƣơng tiếp theo, sẽ trình bày các vấn đề kỹ thuật trong OFDM, mơ hình
tín hiệu và hệ thống của nó.

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 11

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Chƣơng 3

KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG
TRỰC GIAO OFDM
3.1 Giới thiệu[2], [3]
Chúng ta đã biết các kênh fading đa đƣờng làm suy giảm chất lƣợng của tín
hiệu số đồng thời làm giảm tốc độ truyền dẫn. Mặc dù các kỹ thuật cân bằng nhƣ:
Tuyến tính, phi tuyến, và ƣớc lƣợng chuỗi dựa trên các bộ cân bằng làm giảm ảnh
hƣởng của nhiễu ISI, các cải tiến này đạt đƣợc với độ phức tạp cao. Một sự thay thế
hiệu quả cho các bộ cân bằng để giải quyết vấn đề nhiễu ISI đó chính là kỹ thuật
ghép kênh đa sóng mang trực giao OFDM (bằng cách chèn thêm các khoảng bảo vệ
CP).
Để sử dụng hiệu quả băng tần, các sóng mang điều chế đƣợc đặt càng gần nhau
càng tốt nhƣng không đƣợc gây ra bất kỳ nhiễu ICI nào đồng thời phải có khả năng
mang nhiều bit thông tin. Một cách tối ƣu, băng thơng của mỗi sóng mang sẽ nằm
liền kề nhau, do đó sẽ khơng có sự lãng phí băng thơng. Trong thực tế, một khoảng
bảo vệ phải đƣợc đặt giữa các sóng mang nên rất phí. Để truyền dữ liệu tốc độ cao
thì chu kỳ symbol ngắn, do:
R=

1
Tsym

(3.1)

R là tốc độ truyền, Tsym là chu kỳ symbol.
Tuy nhiên, trong môi trƣờng đa đƣờng, Tsym ngắn dẫn đến tăng ISI, và do đó sẽ
giảm hiệu suất. OFDM giải quyết 2 vấn đề này với kỹ thuật ghép kênh và điều chế
độc đáo của nó. OFDM chia dịng dữ liệu tốc độ cao sang dòng dữ liệu song song
tốc độ thấp hơn và do đó kéo dài chu kỳ symbol giúp loại bỏ ISI. Nó cũng cho phép
băng thơng của các sóng mang con chồng lên nhau mà khơng có ICI bằng cách điều

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 12

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

chế trực giao các sóng mang con. Do đó, OFDM đƣợc xem nhƣ là một kỹ thuật điều
chế cho truy cập băng thông rộng trong một mơi trƣờng phân tán.
3.2 Mơ hình hệ thống[2], [3]

X  m

x  m

IDFT

Y  m

y  m

AWGN

DFT

S/P

cơ sở

Chèn
bảo
vệ

r  m

Ƣớc lƣợng kênh

Giải điều chế

P/S

Các bit ra

P/S

Các bit
vào

Chèn Pilot

S/P

Điều chế cơ sở

Kênh truyền

u  m

Loại bỏ
bảo vệ

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống OFDM cơ bản
Trong sơ đồ Hình 3.1: chuỗi bit vào đầu tiên đƣợc nhóm lại thành các khối kích
thƣớc log2(M), đƣợc điều chế ở băng tần cơ sở M-QAM hoặc QPSK tạo ra các tín
hiệu đa mức X. Thông qua bộ chuyển đổi nối tiếp ra song song S/P, dữ liệu đầu vào
đƣợc chia thành NFFT symbol song song X[0], X[1], …., X[N-1] với tốc độ dữ liệu
giảm đi NFFT lần. Mỗi symbol sẽ đƣợc phát trên một sóng mang con tƣơng ứng
đƣợc lựa chọn sao cho chúng trực giao với nhau. Để phát s(t), các thành phần tần số
(N symbol) sẽ đƣợc chuyển đổi sang miền thời gian nhờ phép biến đổi ngƣợc IDFT.
Kết quả thu đƣợc là chuỗi x[m]= x[0],….x[N-1], đƣợc biểu diễn nhƣ sau:

x  m 

1
N

N 1

 X k  e

j2 π mk / N

,

0  m  N 1

(3.2)

k 0

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 13

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Trong tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004, điều chế dữ liệu đƣợc lựa chọn là MQAM, trong đó M là số symbol trong bản đồ chòm sao. Giá trị tiêu biểu cho M là
16, 64, và 256, tùy thuộc vào tốc độ dữ liệu cần thiết và các điều kiện kênh. Một
khối gồm Nc symbol dữ liệu phức X  k  c đƣợc nhóm lại và chuyển đổi thành
k=0
N -1

song song để tạo thành đầu vào cho bộ điều chế OFDM. Để trình bày đơn giản và
dễ hiểu, chúng ta sử dụng ma trận để mơ tả mơ hình tốn học. Đặt X  m  là symbol
OFDM thứ m trong miền tần số:



X  mN c 



 X  mN c +1 

Xm = 



 X  mN c + N c - 2  
 X  mN + N -1 
c
c



(3.3)

Nc ×1

Khối IDFT chuyển các mẫu sang miền thời gian bằng thao tác nhân ma trận.
Đặt FNc là ma trận DFT Nc-điểm:

FNc

 WN0
 c
 WN0
c
=
 

 WN0

 c

WN0 c
WN1 c

WNNc -1
c

-j

WNc = e

2
Nc

WN0 c  1
1
 
1
 WNNc -1  1 WNc
c
=

 


2

Nc -1
N -1

 WN c   1 WNc
c





và FNc  i, j = WNc



 WNNc -1 
c
 (3.4)



2
N -1
 WN c  
c




1

 i-1 j-1



Mẫu miền thời gian x  m  có thể đƣợc mơ tả bởi:



x  mN c 


 x(mN c +1) 


x  m = 


 x  mN c + N c - 2  
 x  mN + N -1 
c
c



H
= FNc X  m 

(3.5)

N c ×1

FNHc là Hermitian của F H
GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 14

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Để chống lại trải trễ do hiện tƣợng đa đƣờng trong các kênh vô tuyến, các mẫu
ở miền thời gian x  m  đƣợc mở rộng tuần hoàn bằng cách sao chép Ng mẫu cuối
cùng và dán vào phía trƣớc nhƣ trong hình 3.2.

Hình 3.2: Khái niệm CP
Đặt u  m  là symbol OFDM đƣợc mở rộng tuần hoàn


u  mN tot 


 u  mN tot +1   CP 
=
u m = 



  x  m   N ×1
tot
 u  mN tot + N tot - 2  

 u  mN + N -1 
tot
tot



(3.6)

Hoặc:
u  m

T





=  x mNc + Nc - Ng x mNc + Nc - Ng +1  x  mNc + Nc -1 x  mNc  x  mNc +1  x  mNc + Nc -1 



 

original data
CP





 



Với Ntot = Nc + Ng là chiều dài của u  m  .
Ở dạng ma trận, việc chèn CP có thể thực hiện dễ dàng bằng tích ma trận x  m 
với ma trận ACP kích thƣớc
Ntot x Nc :

u  m  = ACP x  m 

(3.7)

ở đây:

ACP

 0

 I Nc -Ng

 0


I Ng 

0 

I Ng 


GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

(3.8)

Trang 15

HVTH: Vũ Văn Quang


Luận văn thạc sỹ

Đánh giá chất lượng mã khối không gian - thời gian trong hệ thống MIMO-OFDM

Một trong những thách thức đối với các kênh vơ tuyến đó là luôn bị ảnh hƣởng
bởi hiện tƣợng đa đƣờng. Nếu trải trễ đa đƣờng tƣơng đối lớn so với chu kỳ symbol
thì bản sao của symbol trƣớc sẽ chồng lấp lên symbol hiện tại tạo ra nhiễu liên ký tự
ISI. Để loại bỏ nhiễu ISI này, ngƣời ta đã cộng thêm một khoảng bảo vệ CP vào cho
mỗi symbol OFDM. Độ dài của CP, Ng phải đƣợc chọn dài hơn trải trễ thực tế L,
tức là Ng ≥ L. Khoảng bảo vệ CP cịn có một nhiệm vụ cực kỳ quan trọng khác nữa
đó là duy trì tính trực giao giữa các sóng mang con để khơng xảy ra hiện tƣợng
nhiễu liên kênh ICI. Do symbol OFDM đƣợc mở rộng chu kỳ và điều này đảm bảo
các bản sao trễ của symbol OFDM luôn luôn là số nguyên lần của chu kỳ trong
khoảng thời gian FFT, miễn là sự trì hỗn nhỏ hơn khoảng bảo vệ CP. Trong tiêu
chuẩn IEEE 802.11a, Ng ít nhất là 16.
Trong luận văn này, mơ hình kênh vô tuyến đƣợc chọn là kênh fading Rayleigh lựa
chọn tần số gần tĩnh. Kênh gần nhƣ không thay đổi trong suốt khoảng truyền một
symbol OFDM. Do vậy kênh truyền đa đƣờng có thể đƣợc mơ hình tƣơng đƣơng
một bộ lọc FIR bậc (L – 1) với các hệ số bộ lọc là {h0, h1, …, hl, …, hL – 1}. Đặt

h m là vectơ CIR (Đáp ứng xung của kênh):
 h 0,m 
 h

 1,m 
hm =   


h
L-2,m


 h L-1,m 

 L×1

(3.9)

m là chỉ số symbol OFDM. Tín hiệu thu đƣợc có thể đƣợc biểu diễn dƣới dạng
tích chập thời gian rời rạc:
L-1

r  mN tot + n  =  h l,m u  mN tot + n- l  + v  mN tot + n 

(3.10)

l=0

Hoặc r  m   hm  u  m   v  m 

 mNtot + n 

(3.11)

là mẫu thu thứ n (0 ≤ n ≤ Ntot -1) trong symbol OFDM m, v  m  là

AWGN trong miền thời gian

GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Trang 16

HVTH: Vũ Văn Quang