Phát phân tập và các kỹ thuật MIMO qua kênh fading đa đường

Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối

Luận văn ThS. Kỹ thuật Điện tử -- Trường Đại học Công nghệ. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2009
Tổng quan về mô hình các kênh thông tin vô tuyến làm cơ sở cho việc mô hình hoá và mô phỏng hệ thống; cùng các kỹ thuật phân tập là kỹ thuật kết hợp phân tập không gian thu và kỹ thuật kết hợp phân tập không gian phát. Trình bày các phương pháp truyền dẫn dành cho hệ truyền thông qua kênh MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), cụ thể là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo không gian và kỹ thuật mã hoá không gian - thời gian. Với kỹ thuật kết hợp phân tập phát và MIMO-SDM, trình bày sơ đồ kết hợp phát phân tập và ghép kênh theo không gian; tập trung vào phương pháp tách tín hiệu, cụ thể là sơ đồ tách khối và sơ đồ tách symbol. Thông qua kết quả mô phỏng để so sánh phẩm chất lỗi bit (BER) giữa các phương pháp tách tín hiệu khác nhau
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TẬP
TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ................ Error! Bookmark not defined.
1.1. Xu hƣớng phát triển mạng truyền thông vô tuyếnError! Bookmark not
defined.
1.2. Kênh thông tin vô tuyến ............................ Error! Bookmark not defined.
1.2.1. Kênh tạp âm AWGN .........................Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Kênh pha-đinh đa đường ...................Error! Bookmark not defined.
1.2.3. Kênh pha-đinh Rayleigh ....................Error! Bookmark not defined.
1.3. Các phƣơng pháp phân tập....................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1. Phân tập thời gian ..............................Error! Bookmark not defined.
1.3.2. Phân tập tần số ...................................Error! Bookmark not defined.
1.3.3. Phân tập phân cực..............................Error! Bookmark not defined.
1.3.4. Phân tập không gian...........................Error! Bookmark not defined.
1.4. Kỹ thuật kết hợp phân tập không gian thuError! Bookmark not
defined.
1.4.1. Mô hình tín hiệu.................................Error! Bookmark not defined.
1.4.2. Kết hợp chọn lọc (Selection Combining) .........Error! Bookmark not
defined.
1.4.3. Kết hợp tỷ lệ tối đa (Maximal Ratio Combining) .. Error! Bookmark
not defined.
1.4.4. Kết hợp đồng độ lơi (Equal Gain Combining) .Error! Bookmark not
defined.
1.4.5. Kết hợp phân tập thu và tách sóng MLD..........Error! Bookmark not
defined.
1.5. Kỹ thuật kết hợp phân tập không gian phátError! Bookmark not
defined.
1.5.1. Phân tập phát tỷ lệ tối đa (MRT) .......Error! Bookmark not defined.
1.5.2. Phân tập phát giữ chậm......................Error! Bookmark not defined.
1.5.3. Phân tập phát không gian-thời gian ...Error! Bookmark not defined.
Chƣơng 2 - CÁC KỸ THUẬT PHÂN TẬP PHÁT KHÔNG GIAN THỜI
GIAN VÀ HỆ MIMO........................................ Error! Bookmark not defined.
2.1. Giới thiệu về truyền thông MIMO ........... Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Giớ i thiệ u ...........................................Error! Bookmark not defined. 2.1.2. Mô hình kênh MIMO.........................Error! Bookmark not defined.
2.2. Dung năng kênh MIMO ............................ Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Dung năng kênh truyền cố định.........Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Dung năng kênh truyền có pha-đing Rayleigh .Error! Bookmark not
defined.
2.3. Kỹ thuật ghép kênh theo không gian (SDM)Error! Bookmark not
defined.
2.3.1. Mô hình hệ thống SDM .....................Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Các bộ tách tín hiệu tuyến tính ..........Error! Bookmark not defined.
2.3.3. Các bộ tách tín hiệu phi tuyến ...........Error! Bookmark not defined.
2.4. Mã không gian-thời gian (STC)................ Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Khái quát............................................Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Mã khối không gian thời gian (STBC).............Error! Bookmark not
defined.
Chƣơng 3 - KỸ THUẬT KẾT HỢP PHÂN TẬP PHÁT VÀ MIMO-SDM
............................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.1. Giới thiệu..................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Mô hình hệ thống STBC-SM..................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Tách nhóm cho hệ thống kết hợp STBC-SMError! Bookmark not
defined.
3.3.1. Phương pháp tách nhóm ZF...............Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Phương pháp tách nhóm MMSE .......Error! Bookmark not defined.
3.3.3. Phương pháp tách nhóm QR-SIC ......Error! Bookmark not defined.
3.4. Sơ đồ tách ký hiệu (symbol) cho hệ thống kết hợp STBC-SM .... Error!
Bookmark not defined.
3.4.1. Phương pháp tách symbol ZF...........Error! Bookmark not defined.
3.4.2.Phương pháp tách symbol MMSE......Error! Bookmark not defined.
3.4.3.Phương pháp tách symbol QR-SIC ....Error! Bookmark not defined.
3.5. Phân tích độ phức tạp tính toán................ Error! Bookmark not defined.
3.5.1. Độ phức tạp tính toán của bộ tách ZFError! Bookmark not defined.
3.5.2. Độ phức tạp tính toán của bộ tách MMSE .......Error! Bookmark not
defined.
3.5.3. Độ phức tạp tính toán của bộ tách QR-SIC......Error! Bookmark not
defined.
3.6. Các kết quả so sánh hiệu suất ................... Error! Bookmark not defined.
3.6.1. Hiệu suất BER của các bộ tách symbol............Error! Bookmark not
defined.
3.6.2. So sánh độ phức tạp tính toán............Error! Bookmark not defined. 3.7. Kết luận chƣơng 3 ...................................... Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN ........................................................ Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................ Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC ........................................................... Error! Bookmark not defined. Chƣơng 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TẬP
TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
1.1. Xu hƣớng phát triển mạng truyền thông vô tuyến
Trong những năm gân đây nhu câu sư dung các thiêt bị đâu cuôi không
dây để trao đổi thông tin đã gia tăng nhanh chóng. Công nghê truyên thông vô
tuyên không ngừng phát triển va cũng đã đạt đươc những thành tựu đang kể.
Các nghiên cưu chủ yêu tâp trung vào viêc lam tăng tôc độ truyên dữ liêu để
đap ưng nhu câu sư dung truyên truyên thông đa phương tiên của người dùng.
Vì vây truyên thông chât lương cao là muc tiêu cân đạt đươc của các mạng vô
tuyên. Ngày nay, các mạng WLANs (Wireless Local Area Networks) đã đạt
đươc tôc độ 10 Mbit/s đên 100 Mbit/s. Tuy nhiên, với tôc độ trên vẫn có thể
không đap ưng đươc khi đôi mặt với viêc đòi hoi tôc độ truy câp dữ liêu ngày
càng cao do nội dung truyên thông trở nên đa dạng. Đặc biêt là sự cạnh tranh
với những mạng LAN (hữu tuyên) với công nghê xDSL (đường dây thuê bao
sô) và mạng cáp quang. Các tiên bộ khoa học gân đây đã minh chưng rằng để
nâng cao chât lương truyên thông vô tuyên thì không chỉ tân dung các tài
nguyên vê thời gian (phân tâp thời gian), tài nguyên vê tân sô (phân tâp tân
sô) mà còn có thể sư dung nguôn tài nguyên lớn đó la không gian. Giai pháp
kênh MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) là một sự lựa chọn đúng đắn
cho sự phát triển tương lai của truyên thông vô tuyên (Mạng Wifi 802.11n,
WiMAX, …). Mặc dù vây có rât nhiêu kỹ thuât truyên dẫn khac nhau đã va
đang đươc nghiên cưu để áp dung cho hê thông sư dung mô hình này. Trong
chương nay chúng ta sẽ xem xét các vân đê liên quan đó la kênh thông tin vô
tuyên và các kỹ thuât phân tâp để lam cơ sở cho viêc tiêp cân với các giai
pháp kỹ thuât truyên dẫn qua kênh MIMO.
1.2. Kênh thông tin vô tuyến
1.2.1. Kênh tạp âm AWGN
Thuât ngữ tạp âm (noise) mô ta các tín hiêu điên không mong muôn xuât
hiên trong hê thông. Sự xuât hiên của tạp âm làm giam kha năng tach chinh
xác của các tín hiêu phát và vì vây, làm giam tôc độ truyên dẫn thông tin. Tạp
âm đươc tạo ra từ nhiêu nguôn khac nhau, nhưng có thể phân loại thành hai
loại chính là nhân tạo và tự nhiên. Nguôn tạp âm nhân tạo xuât hiên từ các
nguôn đanh lưa, chuyển mạch hay các phát xạ điên từ. Tạp âm tự nhiên gôm
tạp âm xuât hiên trong các mạch hay linh kiên điên tư, xao động khí quyển
hay các nguôn thiên hà. Thiêt kê các mạch điên, thiêt bị hay hê thông cho
phép loại bở hay giam nho đang kể anh hưởng của các tạp âm bằng cách nôi -3-
đât, chọn vị tri đặt thiêt bị hay sư dung cac phương phap lọc. Tuy nhiên, có
một nguôn tạp âm tự nhiên không thể loại bo là tạp âm nhiệt. Tạp âm nhiêt
xuât hiên do chuyển động của cac điên tư ở trong tât ca các linh kiên điên tư
như điên trở, dây dẫn hay các phân tư dẫn điên khác. Sự chuyển động ngẫu
nhiên và độc lập của vô hạn cac điên tư tạo nên cac đặc tính thông kên Gauss
theo định lý giới hạn trung tâm. Vì vây, tạp âm nhiêt có thể mô ta như một
quá trình ngẫu nhiên Gauss có giá trị trung bình bằng không. Ví du vê tạp âm
Gauss với giá trị trung bình 0 va phương sai  2 1 đươc miêu ta ở hình 1.1.
Hình 1.1: Mô ta tạp âm Gauss.
Hàm mât độ xác suât (PDF: Probability Density Function) của một quá
trình ngẫu nhiên Gauss n(t) đươc biểu diễn như sau [1]:
 
2
2
1
exp
n 2 2
x
p x
  
 
   
 
(1.1)
Hình vẽ 1.2 bểu diễn hàm PDF Gauss với giá trị trung bình bằng không
  0 va độ lêch chuẩn (standard deviation).
Hình 1.2: Hàm mât độ xác suât Gauss với  2 1. Tạp âm trắng: Một đặc tính quan trọng của tạp âm nhiêt là mât độ phổ
tân sô của nó như nhau tại mọi tân sô. Tưc là, nó là nguôn tạp âm phát ra một
lương công suât như nhau trên một đơn vị băng tân tại tât ca các tân sô bằng:
  W/Hz
o 2
n
N
G f  (1.2)
như mô ta ở hình 1.3(a) dưới đây. Hê sô trong công thưc trên chỉ thị rằng
G f n   là một hàm mât độ phổ công suât 2 phía còn No thì đươc gọi là mât độ
phổ công suât tạp âm. Tạp âm với công suât có mât độ phổ đêu như vây đươc
gọi là tạp âm trắng (white noise) [4].
Hình 1.3: Mât độ phổ công suât và hàm tự tương quan của tạp âm trắng.
Hàm tự tương quan của tạp âm trắng là phép biên đổi Fourier ngươc của
mât độ phổ công suât tạp âm cho bởi:
        
   
1 2 1.3
1.4
2
j f
n n n
o
R G f G f e df
N
 

 



  


Như vây, hàm tự tương quan của tạp âm trắng là một hàm xung delta tại
  0 đươc nhân với trọng sô No 2. Để ý rằng Rn    0 với mọi   0 nên bât
kỳ hai mẫu khác nhau nào của tạp âm trắng đêu không tương quan với nhau
bât kể chúng gân nhau đên mưc nào. Do tạp âm nhiêt đươc cộng với tín hiêu
nên nó còn đươc gọi là tạp âm cộng (additive noise). Tổng hơp cac đặc tính
của tạp âm nhiêt ở trên chúng ta có thể tóm tắt lại rằng tạp âm nhiêt trong các
hê thông thông tin là tạp âm Gauss trắng cộng (AWGN: Additive White
Gaussian Noise).
1.2.2. Kênh pha-đinh đa đường
Hình vẽ 1.4 mô ta một đường liên lạc giữa anten trạm gôc (BS: Base
Station) và anten trạm di động (MS: Mobile Station). Xung quanh MS có
nhiêu vât phan xạ như nha, cây, đôi núi, ... trong khi xung quanh BS lại có rât



Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:

Re: [Free] Phát phân tập và các kỹ thuật MIMO qua kênh fading đa đường

Link mới update, mời bạn xem lại bài đầu