Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Lời nói đầu
Mạng thông tin di động thê hệ thứ 3 (3G) đã được đưa vào thương mại hóa rộng rãi từ vài năm trước. Hiện nay, công nghệ di động sau 3G đang được các tổ chức đặc biệt là 3GPP quan tâm nghiên cứu và triển khai trên thế giới. Tại Việt Nam, sự kiện Viettel Telecom thử nghiệm thành công mạng 4G LTE ngày 12/5/2011, vừa qua với tốc độ lên tới 75Mbps đã khởi đầu cho cuộc chạy đua tiến lên 4G giữa các nhà mạng. Tuy nhiên, để đáp ứng những yêu cầu cao về tốc độ và chất lượng đó, các thế hệ mạng sau 3G phải có những cải tiến về mặt kỹ thuật so với các thế hệ trước đó. Một trong những kỹ thuật đã và đang được quan tâm nghiên cứu, triển khai ứng dụng là kỹ thuật đa anten (MIMO-Multiple Input Multiple Output).
Kỹ thuật MIMO rất có triển vọng trong các hệ thống di động thế hệ sau. Bởi lẽ, nó không chỉ cho phép đạt được hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn mà còn có tính khả thi về phần cứng và phần mềm do sự tiến bộ của các công nghệ xử lý tín hiệu số DSP và biến đổi tương tự số tốc ADC độ cao. Thực tế hiện nay, MIMO đã được áp dụng rộng rãi cho các mạng truy nhập gói tốc độ cao (HSPA), 4G LTE, các mạng cục bộ không dây (WLAN)…
Với mục đích tìm hiểu sâu về kỹ thuật MIMO để đánh giá tính ưu việt của nó so với các hệ thống đơn anten (SISO-Single Input Single Output) truyền thống, em đã chọn đề tài “Mô phỏng hệ thống thông tin vô tuyến đa anten”.
Do nhiều mặt hạn chế, đồng thời trong quá trình tìm hiểu, các nhìn nhận vấn đề còn mang tính chủ quan nên đề tài không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Thầy cô và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn.
Trong quá trình học tập và thực hiện đồ án này, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ các Thầy trong Khoa Điện tử Viễn thông - Đại học Vinh, gia đình, bạn bè cùng lớp và đặc biệt là TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa. Vì vậy, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy cô, gia đình và các bạn.
Tóm tắt đồ án
Mô hình truyền thông nhiều đầu vào nhiều đầu ra (MIMO) đã đem lại hiệu suất sử dụng phổ vượt xa các kỹ thuật truyền dẫn thông thường. Dung lượng của các hệ thống MIMO trong môi trường pha-đinh Rayleigh tăng tuyến tính với số anten. Trong những năm gần đây, nó đã và đang được tập trung nghiên cứu và đề xuất như một hình mẫu cho các mô hình truyền thông không dây thế hệ mới trong môi trường truyền dẫn giàu pha-đinh.
Đồ án này gồm 3 chương đã tìm hiểu chi tiết về hệ thống MIMO. Chương 1 trình bày về các đặc tính cơ bản của kênh truyền vô tuyến như là đặc tính suy hao, hiện tượng pha-đinh. Chương này cũng nêu các mô hình kênh truyền thông không dây. Phân tiếp theo, Chương 2 của đồ án trình bày các kỹ thuật MIMO phổ biến hiện nay. Ở đầu thu, đó là các kỹ thuật phân tập thu và tách sóng tín hiệu. Chương này đã trình bày 4 kỹ thuật phân tập thu và 5 kỹ thuật tách sóng tín hiệu. Còn ở phía phát, đó là các kỹ thuật phân tập phát và mã hóa không gian-thời gian, Chương 2 đã giới thiệu 3 kỹ thuật phân tập phát và kỹ thuật mã hóa khối không gian thời gian (STBC). Phần cuối cùng của đồ án, trong Chương 3 tiến hành mô phỏng cho hệ thống MIMO phân tập phát không gian-thời gian, phân tập thu kết hợp tỉ lệ cực đại (MRC) kết hợp tách sóng hợp lẽ tối đa (MLD) và sử dụng mã STBC. Các kết quả mô phỏng thu được nhằm xác nhận những đánh giá định tính về dung lượng và tỉ lệ lỗi bit (BER) của hệ thống.
Abstract
Multiple-input multiple output (MIMO) communication architecture has spectral efficiencies far beyond those offered by conventional techniques. The channel capacity of the MIMO architecture in independent Rayleigh channels scales linearly as the number of antennas. In recent years, it has focused to research and apply as a new paradigm for wireless communications in rich multipath environment.
This thesis consists of three chapters to found out detailly about MIMO system. Chapter 1 presented the basic characteristics of radio channel such as attenuation, fading. This chapter also describes the models of wireless communication. The next section, Chapter 2 presented popular techniques of MIMO that has been used. At receiver, it is the received diversity and signal detection techniques. This chapter has presented 4 techniques of received diversity and 5 signal detection ones. At transmit side, it is the techniques of transmit diversity and space-time coding (STC). Chapter 2 has introduced three techniques of transmit diversity and space time block encoding (STBC) method. Chapter 3 was conducted simulations for MIMO that using space time transmit diversity combine STBC and maximum ratio combining (MRC) addition maximum likelihood detector (MLD) at receiver side. The simulated results has obtained one again confirm that the capacity of MIMO increase linearly and bit error rate (BER) reduce when number of antenna increase.
Mục lục
Trang
LỜI NÓI ĐẦU i
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii
ABSTRACT iii
DANH MỤC HÌNH VẼ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU viii
DANH MỤC QUY ƯỚC TOÁN HỌC iix
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ix
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN 1
1.1 Giới thiệu chung 1
1.2 Suy hao 1
1.3 Tạp âm AWGN 2
1.3.1 Kênh tạp âm AWGN 3
1.4 Hiện tượng pha-đinh 4
1.4.1 Kênh truyền pha-đinh chọn lọc tần số và pha-đinh phẳng 5
1.4.2 Kênh truyền biến đổi nhanh, kênh truyền biến đổi chậm 8
1.4.3 Kênh truyền Rayleigh và kênh truyền Rice 10
1.5. Các mô hình hệ thống thông tin không dây 12
1.5.1 Hệ thống SISO 13
1.5.2 Hệ thống SIMO 13
1.5.3 Hệ thống MISO 14
1.5.4 Hệ thống MIMO 14
1.6 Kết luận 15
CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG ĐA ANTEN 16
2.1 Giới thiệu 16
2.2 Mô hình kênh MIMO 16
2.3 Dung lượng kênh truyền MIMO 18
2.3.1 Dung lượng kênh truyền cố định 18
2.3.2 Dung lượng kênh truyền Rayleigh Pha-đinh 22
2.4 Các phương pháp truyền dẫn trên kênh truyền MIMO 23
2.5 Kỹ thuật kết hợp đa anten thu 24
2.5.1 Mô hình tín hiệu 24
2.5.2 Kết hợp chọn lọc 25
2.5.3 Kết hợp tỉ lệ tối đa 28
2.5.4 Kết hợp đồng độ lợi 32
2.5.5 Kết hợp phân tập thu và tách sóng MLD 34
2.6 Kỹ thuật đa anten phát 38
2.6.1 Phân tập phát tỉ lệ tối đa 38
2.6.2 Phân tập phát giữ chậm 39
2.6.3 Phân tập phát không gian-thời gian 40
2.7 Ghép kênh không gian 47
2.7.1 Bộ tách tín hiệu tuyến tính 48
2.7.2 Các bộ tách tín hiệu phi tuyến 52
2.8 Kết luận 59
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA ANTEN 60
3.1 Lý thuyết mô phỏng 60
3.1.1 Vai trò của mô phỏng 60
3.1.2 Xây dựng mô hình mô phỏng 61
3.1.3 Các tham số đánh giá phẩm chất hệ thống 62
3.2 Mô phỏng đánh giá phẩm chất BER hệ thống thông tin đa anten 63
3.2.1 Trường hợp Alamouti 63
3.2.2 Trường hợp Alamouti STBC 2 2 69
3.3 Mô phỏng đánh giá dung lượng kênh truyền các hệ thống MIMO 71
3.4 Kết luận 73
KẾT LUẬN CHUNG 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
PHỤ LỤC 76
2.7 Ghép kênh không gian
Nguyên lý ghép kênh không gian rất đơn giản: ở máy phát, luồng tín hiệu được chia thành N luồng nhỏ sn(t) và truyền đồng thời qua N anten phát. Ở máy thu, các luồng tín hiệu sẽ được tách riêng ra rồi ghép lại với nhau. Phương pháp phân kênh theo không gian được mô tả như Hình vẽ 2.17.
Do tín hiệu phát từ các anten phát khác nhau nên việc tách tín hiệu của mỗi luồng phát ở máy thu sẽ chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh từ các luồng còn lại.
Vì vậy, máy thu cần sử dụng một bộ tách tín hiệu tốt có khả năng cung cấp tỉ số lỗi bít thấp, đồng thời không yêu cầu quá cao về độ phức tạp tính toán.
Do máy phát sử dụng ở phương pháp phân kênh theo không gian này chỉ đơn thuần là một bộ phân kênh, các nghiên cứu về MIMO-SDM chỉ tập trung vào thiết kế bộ tách tín hiệu ở máy thu.
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:
Lời nói đầu
Mạng thông tin di động thê hệ thứ 3 (3G) đã được đưa vào thương mại hóa rộng rãi từ vài năm trước. Hiện nay, công nghệ di động sau 3G đang được các tổ chức đặc biệt là 3GPP quan tâm nghiên cứu và triển khai trên thế giới. Tại Việt Nam, sự kiện Viettel Telecom thử nghiệm thành công mạng 4G LTE ngày 12/5/2011, vừa qua với tốc độ lên tới 75Mbps đã khởi đầu cho cuộc chạy đua tiến lên 4G giữa các nhà mạng. Tuy nhiên, để đáp ứng những yêu cầu cao về tốc độ và chất lượng đó, các thế hệ mạng sau 3G phải có những cải tiến về mặt kỹ thuật so với các thế hệ trước đó. Một trong những kỹ thuật đã và đang được quan tâm nghiên cứu, triển khai ứng dụng là kỹ thuật đa anten (MIMO-Multiple Input Multiple Output).
Kỹ thuật MIMO rất có triển vọng trong các hệ thống di động thế hệ sau. Bởi lẽ, nó không chỉ cho phép đạt được hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn mà còn có tính khả thi về phần cứng và phần mềm do sự tiến bộ của các công nghệ xử lý tín hiệu số DSP và biến đổi tương tự số tốc ADC độ cao. Thực tế hiện nay, MIMO đã được áp dụng rộng rãi cho các mạng truy nhập gói tốc độ cao (HSPA), 4G LTE, các mạng cục bộ không dây (WLAN)…
Với mục đích tìm hiểu sâu về kỹ thuật MIMO để đánh giá tính ưu việt của nó so với các hệ thống đơn anten (SISO-Single Input Single Output) truyền thống, em đã chọn đề tài “Mô phỏng hệ thống thông tin vô tuyến đa anten”.
Do nhiều mặt hạn chế, đồng thời trong quá trình tìm hiểu, các nhìn nhận vấn đề còn mang tính chủ quan nên đề tài không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Thầy cô và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn.
Trong quá trình học tập và thực hiện đồ án này, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ các Thầy trong Khoa Điện tử Viễn thông - Đại học Vinh, gia đình, bạn bè cùng lớp và đặc biệt là TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa. Vì vậy, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy cô, gia đình và các bạn.
Tóm tắt đồ án
Mô hình truyền thông nhiều đầu vào nhiều đầu ra (MIMO) đã đem lại hiệu suất sử dụng phổ vượt xa các kỹ thuật truyền dẫn thông thường. Dung lượng của các hệ thống MIMO trong môi trường pha-đinh Rayleigh tăng tuyến tính với số anten. Trong những năm gần đây, nó đã và đang được tập trung nghiên cứu và đề xuất như một hình mẫu cho các mô hình truyền thông không dây thế hệ mới trong môi trường truyền dẫn giàu pha-đinh.
Đồ án này gồm 3 chương đã tìm hiểu chi tiết về hệ thống MIMO. Chương 1 trình bày về các đặc tính cơ bản của kênh truyền vô tuyến như là đặc tính suy hao, hiện tượng pha-đinh. Chương này cũng nêu các mô hình kênh truyền thông không dây. Phân tiếp theo, Chương 2 của đồ án trình bày các kỹ thuật MIMO phổ biến hiện nay. Ở đầu thu, đó là các kỹ thuật phân tập thu và tách sóng tín hiệu. Chương này đã trình bày 4 kỹ thuật phân tập thu và 5 kỹ thuật tách sóng tín hiệu. Còn ở phía phát, đó là các kỹ thuật phân tập phát và mã hóa không gian-thời gian, Chương 2 đã giới thiệu 3 kỹ thuật phân tập phát và kỹ thuật mã hóa khối không gian thời gian (STBC). Phần cuối cùng của đồ án, trong Chương 3 tiến hành mô phỏng cho hệ thống MIMO phân tập phát không gian-thời gian, phân tập thu kết hợp tỉ lệ cực đại (MRC) kết hợp tách sóng hợp lẽ tối đa (MLD) và sử dụng mã STBC. Các kết quả mô phỏng thu được nhằm xác nhận những đánh giá định tính về dung lượng và tỉ lệ lỗi bit (BER) của hệ thống.
Abstract
Multiple-input multiple output (MIMO) communication architecture has spectral efficiencies far beyond those offered by conventional techniques. The channel capacity of the MIMO architecture in independent Rayleigh channels scales linearly as the number of antennas. In recent years, it has focused to research and apply as a new paradigm for wireless communications in rich multipath environment.
This thesis consists of three chapters to found out detailly about MIMO system. Chapter 1 presented the basic characteristics of radio channel such as attenuation, fading. This chapter also describes the models of wireless communication. The next section, Chapter 2 presented popular techniques of MIMO that has been used. At receiver, it is the received diversity and signal detection techniques. This chapter has presented 4 techniques of received diversity and 5 signal detection ones. At transmit side, it is the techniques of transmit diversity and space-time coding (STC). Chapter 2 has introduced three techniques of transmit diversity and space time block encoding (STBC) method. Chapter 3 was conducted simulations for MIMO that using space time transmit diversity combine STBC and maximum ratio combining (MRC) addition maximum likelihood detector (MLD) at receiver side. The simulated results has obtained one again confirm that the capacity of MIMO increase linearly and bit error rate (BER) reduce when number of antenna increase.
Mục lục
Trang
LỜI NÓI ĐẦU i
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii
ABSTRACT iii
DANH MỤC HÌNH VẼ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU viii
DANH MỤC QUY ƯỚC TOÁN HỌC iix
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ix
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN 1
1.1 Giới thiệu chung 1
1.2 Suy hao 1
1.3 Tạp âm AWGN 2
1.3.1 Kênh tạp âm AWGN 3
1.4 Hiện tượng pha-đinh 4
1.4.1 Kênh truyền pha-đinh chọn lọc tần số và pha-đinh phẳng 5
1.4.2 Kênh truyền biến đổi nhanh, kênh truyền biến đổi chậm 8
1.4.3 Kênh truyền Rayleigh và kênh truyền Rice 10
1.5. Các mô hình hệ thống thông tin không dây 12
1.5.1 Hệ thống SISO 13
1.5.2 Hệ thống SIMO 13
1.5.3 Hệ thống MISO 14
1.5.4 Hệ thống MIMO 14
1.6 Kết luận 15
CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG ĐA ANTEN 16
2.1 Giới thiệu 16
2.2 Mô hình kênh MIMO 16
2.3 Dung lượng kênh truyền MIMO 18
2.3.1 Dung lượng kênh truyền cố định 18
2.3.2 Dung lượng kênh truyền Rayleigh Pha-đinh 22
2.4 Các phương pháp truyền dẫn trên kênh truyền MIMO 23
2.5 Kỹ thuật kết hợp đa anten thu 24
2.5.1 Mô hình tín hiệu 24
2.5.2 Kết hợp chọn lọc 25
2.5.3 Kết hợp tỉ lệ tối đa 28
2.5.4 Kết hợp đồng độ lợi 32
2.5.5 Kết hợp phân tập thu và tách sóng MLD 34
2.6 Kỹ thuật đa anten phát 38
2.6.1 Phân tập phát tỉ lệ tối đa 38
2.6.2 Phân tập phát giữ chậm 39
2.6.3 Phân tập phát không gian-thời gian 40
2.7 Ghép kênh không gian 47
2.7.1 Bộ tách tín hiệu tuyến tính 48
2.7.2 Các bộ tách tín hiệu phi tuyến 52
2.8 Kết luận 59
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐA ANTEN 60
3.1 Lý thuyết mô phỏng 60
3.1.1 Vai trò của mô phỏng 60
3.1.2 Xây dựng mô hình mô phỏng 61
3.1.3 Các tham số đánh giá phẩm chất hệ thống 62
3.2 Mô phỏng đánh giá phẩm chất BER hệ thống thông tin đa anten 63
3.2.1 Trường hợp Alamouti 63
3.2.2 Trường hợp Alamouti STBC 2 2 69
3.3 Mô phỏng đánh giá dung lượng kênh truyền các hệ thống MIMO 71
3.4 Kết luận 73
KẾT LUẬN CHUNG 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
PHỤ LỤC 76
2.7 Ghép kênh không gian
Nguyên lý ghép kênh không gian rất đơn giản: ở máy phát, luồng tín hiệu được chia thành N luồng nhỏ sn(t) và truyền đồng thời qua N anten phát. Ở máy thu, các luồng tín hiệu sẽ được tách riêng ra rồi ghép lại với nhau. Phương pháp phân kênh theo không gian được mô tả như Hình vẽ 2.17.
Do tín hiệu phát từ các anten phát khác nhau nên việc tách tín hiệu của mỗi luồng phát ở máy thu sẽ chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh từ các luồng còn lại.
Vì vậy, máy thu cần sử dụng một bộ tách tín hiệu tốt có khả năng cung cấp tỉ số lỗi bít thấp, đồng thời không yêu cầu quá cao về độ phức tạp tính toán.
Do máy phát sử dụng ở phương pháp phân kênh theo không gian này chỉ đơn thuần là một bộ phân kênh, các nghiên cứu về MIMO-SDM chỉ tập trung vào thiết kế bộ tách tín hiệu ở máy thu.
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:
You must be registered for see links