divang_latoi

New Member
Tải Đề tài Kỹ thuật xử lý tín hiệu trong WiMAX

Download miễn phí Đề tài Kỹ thuật xử lý tín hiệu trong WiMAX


LỜI GIỚI THIỆU


Sự ra đời của chuẩn 802.16 cho mạng WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access - Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba) nó đánh dấu sự bắt đầu cho một kỷ nguyên truy nhập không dây băng rộng cố định đang đến giai đoạn phát triển. Nó mang đến những thách thức lớn cho mạng hữu tuyến hiện tại vì nó có một chi phí thấp khi lắp đặt và bảo trì. Chuẩn này cũng áp dụng cho mạng truyền thông vô tuyến đường dài (lên tới 50km) trong thực tế và có thể sẽ là một sự bổ sung hay thay thế cho mạng 3G. Tất cả những đặc tính đầy hứa hẹn này của WiMAX sẽ mang lại một thị trường lớn trong tương lai.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, em đã lựa chọn đề tài “KỸ THUẬT XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG WiMAX”.
Mục tiêu đầu tiên của đồ án này là nghiên cứu những đặc tính mới của WiMAX và tập trung chủ yếu vào việc phân tích lớp vật lý và lớp truy nhập.
Mục tiêu thứ hai là tìm hiểu về kỹ thuật điều chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple – Ghép kênh phân tần trực giao) và kỹ thuật OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Đa truy nhập phân tần trực giao) được sử dụng trong WiMAX
Mục tiêu thứ ba là thực hiện việc mô phỏng quá trình xử lý tín hiệu trong WiMAX dựa trên kỹ thuật OFDM
Nội dung đồ án gồm 4 chương chính như sau :
Chương 1: Tổng quan về công nghệ WiMAX
Trong chương 1 này sẽ trình bày về những khái niệm cơ bản, về cấu trúc, các băng tần sử dụng, các ứng dụng thực tế và những ưu nhược điểm của công nghệ WiMAX.
Chương 2: Kỹ thuật điều chế OFDM
Trong chương 2 sẽ trình bày những khái niệm cơ bản, ưu nhược điểm, nguyên lý điều chế và giải điều chế của kỹ thuật điều chế OFDM, và những ứng dụng của kỹ thuật này.
Chương 3: Kỹ thuật OFDMA trong WiMAX
Trong chương này sẽ trình bày về những khái niệm cơ bản, các đặc điểm và tính chất nổi bật của kỹ thuật đa truy nhập phân tần trực giao OFDMA. Qua đó chúng ta có thể thấy được những ưu điểm của kỹ thuật này trong việc xử lý truyền nhận tín hiệu nói chung và ứng dụng trong công nghệ WiMAX nói riêng.
Chương 4: Chương trình mô phỏng hệ thống OFDM
Để hiểu hơn những vấn đề lý thuyết được trình bày trong những chương trước. Trong chương cuối cùng này, sẽ trình bày chương trình mô phỏng quá trình xử lý tín hiệu trong WiMAX dựa trên kỹ thuật điều chế OFDM. Đây là chương trình được viết bằng Matlab, chương trình bao gồm sơ đồ khối mô phỏng sự phát và thu OFDM, mô phỏng kênh truyền, tính BER so sánh tín hiệu OFDM và QAM, sơ đồ khối mô phỏng hệ thống OFDM bằng simulink của Matlab.



MỤC LỤC NỘI DUNG


Lời giới thiệu
Thuật ngữ và viết tắt tiếng Anh
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX Trang 1
1.1 Giới thiệu về WiMAX Trang 1
1.2 Mô hình hệ thống Trang 2
1.3 Các ưu nhược điểm của WiMAX Trang 4
1.3.1 Một số ưu điểm chính của công nghệ WiMAX Trang 4
1.3.2 Một số nhược điểm của công nghệ WiMAX Trang 6
1.4 Cấu trúc của WiMAX Trang 7
1.4.1 Các đặc tính của lớp vật lý (PHY) Trang 7
1.4.2 Các đặc tính của lớp truy nhập (MAC) Trang 9
1.5 So sánh WiMAX với WiFi Trang 10
1.6 Các dải tần áp dụng Trang 11
1.6.1 Các dải tần cấp phép 11-66 GHz Trang 11
1.6.2 Các dải tần cấp phép dưới 11 GHz Trang 11
1.6.3 Các dải tần được miễn cấp phép dưới 11 GHz (chủ yếu từ 5-6 GHz) Trang 12
1.7 Ứng dụng của WiMAX Trang 12
1.7.1 Các mạng riêng Trang 12
1.7.2 Các mạng công cộng Trang 17
CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ OFDM Trang 21
2.1 Giới thiệu kỹ thuật điều chế OFDM Trang 21
2.1.1 Khái niệm Trang 21
2.1.2 Lịch sử phát triển Trang 23
2.1.3 Các ưu nhược điểm của kỹ thuyật OFDM Trang 23
2.2 Nguyên lý điều chế OFDM Trang 24
2.2.1 Sự trực giao của hai tín hiệu Trang 24
2.2.2 Sơ đồ điều chế Trang 25
2.2.3 Thực hiện điều chế bằng thuật toán IFFT Trang 26
2.2.4 Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM Trang 27
2.2.5 Phép nhân với xung cơ bản Trang 29
2.3 Nguyên lý giải điều chế OFDM Trang 29
2.3.1 Truyền dẫn phân tập đa đường Trang 29
2.3.2 Nguyên tắc giải điều chế Trang 30
2.4 Ứng dụng và hướng phát triển của kỹ thuật điều chế OFDM Trang 32
2.4.1 Hệ thống DRM Trang 32
2.4.2 Các hệ thống DVB Trang 33
CHƯƠNG 3 KỸ THUẬT OFDMA TRONG WIMAX Trang 39
3.1 Giới thiệu kỹ thuật OFDMA Trang 39
3.2 Đặc điểm Trang 39
3.3 OFDMA nhảy tần Trang 41
3.4 Hệ thống OFDMA Trang 42
3.4.1 Chèn chuỗi dẫn đường ở miền tần số và miền thời gian Trang 46
3.4.2 Điều chế thích nghi Trang 47
3.4.3 Các kỹ thuật sửa lỗi Trang 48
3.5 Điều khiển công suất Trang 54
CHƯƠNG 4 CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM Trang 55
4.1 Mô phỏng hệ thống OFDM bằng simulink Trang 55
4.2 Một số lưu đồ thuật toán của chương trình Trang 59
4.2.1 Lưu đồ mô phỏng kênh truyền Trang 59
4.2.2 Lưu đồ mô phỏng thu phát tín hiệu OFDM Trang 60
4.2.3 Lưu đồ mô phỏng thu phát tín hiệu QAM Trang 61
4.2.4 Lưu đồ mô phỏng thuật toán tính BER Trang 63
4.3 So sánh tín hiệu QAM và OFDM Trang 64
Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Tài liệu tham khảo
Phần phụ lục


Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WiMAX
Giới thiệu chương: Trong chương 1 này sẽ tìm hiểu về những khái niệm cơ bản, về cấu trúc, các băng tần sử dụng trong hệ thống mạng WiMAX. Qua đó chúng ta có thể thấy được các ứng dụng thực tế và những ưu nhược điểm của công nghệ WiMAX so với các cách truyền thông khác.
Giới thiệu về wimax
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access - Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba) là một công nghệ ra đời dựa trên chuẩn 802.16 của IEEE cho phép truy cập vô tuyến đầu cuối (last mile) như một cách thay thế cho cáp, DSL và WLAN.
Họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 định nghĩa các giao diện vô tuyến trong mạng vô tuyến nội thị (WiMAX) cho việc truy nhập vô tuyến băng rộng cố định (BWA), nó cung cấp “chặng cuối” cho công nghệ truy nhập tới các hotpot với thoại, video và những dịch vụ dữ liệu tốc độ cao. Ưu điểm nổi bật nhất của BWA là nó có chi phí thấp cho sự lắp đặt và bảo trì so với những mạng hữu tuyến truyền thống hay so với mạng truy nhập quang, đặc biệt là cho những vùng xa xôi hay những vùng có địa hình khó khăn.WiMAX chính là một giải pháp cho việc mở rộng mạng truyền dẫn quang và nó có thể cung cấp một dung lượng lớn hơn so với các mạng cáp hay các đường thuê bao số (DSL). Các mạng WiMAX có thể được xây dựng dễ dàng trong một thời gian ngắn bằng cách triển khai một số lượng nhỏ các trạm gốc (BS) trên các toà nhà hay trên các cột điện để tạo ra những hệ thống truy nhập vô tuyến dung lượng lớn.
Hệ thống WiMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định (người sử dụng có thể di chuyển nhưng cố định trong lúc kết nối), mang xách được (người sử dụng có thể di chuyển ở tốc độ đi bộ), di động với khả năng phủ sóng của một trạm anten phát lên đến 50km dưới các điều kiện tầm nhìn thẳng (LOS) và bán kính lên tới 8km không theo tầm nhìn thẳng (NLOS).
Mô hình hệ thống
Mô hình phủ sóng mạng WiMAX tương tự như một mạng điện thoại di động :
Hình 1.1 Mô hình hệ thống WiMAX
Một hệ thống WiMAX được mô tả như hình gồm có 2 phần :
Trạm phát: giống như các trạm BTS trong mạng thông tin di động với công suất lớn, có thể phủ sóng khu vực rộng tới 8000km2.
Trạm thu: có thể là các anten nhỏ như các loại card mạng tích hợp (hay gắn thêm) trên các mainboard của máy tính như WLAN.
Các trạm phát được kết nối tới mạng Internet thông qua các đuờng truyền Internet tốc độ cao hay kết nối tới các trạm khác như là trạm trung chuyển theo đường truyền trực xạ (line of sight) nên WiMAX có thể phủ sóng đến những khu vực xa.
Các anten thu phát có thể trao đổi thông tin qua qua các đường truyền LOS hay NLOS.Trong trường hợp truyền thẳng LOS, các anten được đặt cố định tại các điểm trên cao, tín hiệu trong trường hợp này ổn định và đạt tốc độ truyền tối đa. Băng tần sử dụng có thể ở tần số cao, khoảng 66GHz, vì ở tần số này ít bị giao thoa với các kênh tín hiệu khác và băng thông sử dụng lớn. Một đường truyền LOS yêu cầu phải có đặc tính là toàn bộ miền Fresnel thứ nhất không hề có chướng ngại vật, nếu đặc tính này không được bảo đảm thì cường độ tín hiệu sẽ suy giảm đáng kể. Không gian miền Fresnel phụ thuộc vào tần số hoạt động và khoảng cách giữa trạm phát và trạm thu.
Miền Fresnel thứ nhất
Hình 1.2 Miền Fresnel trong trường hợp LOS
Trong trường hợp truyền NLOS, hệ thống sử dụng băng tần thấp hơn 2- 11GHz, tương tự như WLAN, tín hiệu có thể vượt các vật chắn thông qua đường phản xạ, nhiễu xạ, tán xạ ….để đến đích. Các tín hiệu nhận được ở phía thu bao gồm sự tổng hợp các thành phần nhận được từ đường đi trực tiếp, các đường phản xạ, năng lượng tán xạ và các thành phần nhiễu xạ. Những tín hiệu này có những khoảng trễ, sự suy giảm, sự phân cực và trạng thái ổn định liên quan tới đường truyền trực tiếp là khác nhau.
Hình 1.3 Truyền sóng trong trường hợp NLOS
Hiện tượng truyền sóng đa đường cũng là nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi phân cực tín hiệu. Do đó sử dụng phân cực cũng như tái sử dụng tần số mà được thực hiện bình thường trong triển khai LOS lại khó khăn trong các ứng dụng NLOS. Nếu chỉ đơn thuần tăng công suất phát để “vượt qua” các chướng ngại vật không phải là công nghệ NLOS. Điều kiện phủ sóng của cả LOS và NLOS bị chi phối bởi các đặc tính truyền sóng của môi trường, tổn hao trên đường truyền (path loss) và quỹ công suất của đường truyền vô tuyến.
1.3 Các ưu và nhược điểm của công nghệ WiMAX
1.3.1 Một số ưu điểm chính của công nghệ WiMAX
1.3.1.1 Lớp vật lí của WiMAX dựa trên nền kĩ thuật OFDM (ghép kênh phân tần trực giao)
Kỹ thuật này giúp hạn chế hiệu ứng phân tập đa đường, cho phép WiMAX hoạt động tốt trong môi truờng NLOS nên độ bao phủ rộng hơn, do đó khoảng cách giữa trạm thu và trạm phát có thể lên đến 50km.
Cũng nhờ kĩ thuật OFDM, phổ các sóng mang con có thể chồng lấn lên nhau nên sẽ tiết kiệm, sử dụng hiệu quả băng thông và cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao: phổ tín hiệu 10MHz hoạt động ở chế độ TDD (song công phân thời) với tỉ số đường xuống/đường lên (downlink-to-uplink ratio) là 3:1 thì tốc độ đỉnh tương ứng sẽ là 25Mbps và 6.7Mbps.
1.3.1.2 Hệ thống WiMAX có công suất cao
Trong WiMAX hướng truyền tin chia thành hai đường : hướng lên( uplink) và hướng xuống (downlink), hướng lên có tần số thấp hơn hướng xuống và đều sử dụng kĩ thuật OFDM. OFDM sử dụng tối đa 2048 sóng mang, trong đó 1536 sóng mang dành cho thông tin được chia thành 32 kênh con, mỗi kênh con tương đương 48 sóng mang. WiMAX còn sử dụng thêm điều chế nhiều mức thích ứng từ BPSK, QPSK đến 256 - QAM kết hợp các phương pháp sửa lỗi như ngẫu nhiên hoá, mã hoá sửa lỗi Reed Solomon,mã xoắn tỉ lệ mã từ 1/2 đến 7/8, làm tăng độ tin cậy kết nối với hoạt động phân loại sóng mang và tăng công suất qua khoảng cách xa hơn.
Ngoài ra WiMAX còn cho phép sử dụng công nghệ TDD và FDD cho việc phân chia truyền dẫn hướng lên và hướng xuống.
1.3.1.3 Lớp MAC dựa trên nền OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access- truy nhập OFDM)
Độ rộng băng tần của WiMAX từ 5MHZ đến trên 20MHz được chia nhỏ thành nhiều băng con 1.75Mhz, mỗi băng con này được chia nhỏ hơn nhờ kĩ thuật OFDM, cho phép nhiều thuê bao truy cập đồng thời một hay nhiều kênh một cách linh hoạt, đảm bảo hiệu quả sử dụng băng thông.OFDMA cho phép thay đổi tốc độ dữ liệu để phù hợp với băng thông tương ứng nhờ thay đổi số mức FFT ở lớp vật lí; ví dụ một hệ thống WiMAX dùng biến đổi FFT lần lượt là: 128 bit, 512 bit, 1048 bit tương ứng với băng thông kênh truyền là: 1.25MHz, 5MHz, 10MHz; nhờ vậy sẽ dễ dàng hơn cho user kết nối giữa các mạng có băng thông kênh truyền khác nhau.
1.3.1.4 Chuẩn cho truy cập vô tuyến cố định và di động tương lai
WiMAX do diễn đàn WiMAX đề xuất và phát triển dựa trên nền 802.16, tập chuẩn về hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng cho di động và cố định của IEEE, nên các sản phẩm, thiết bị phần cứng sẽ do diễn đàn WiMAX chứng nhận phù hợp, tương thích ngược với HiperLAN của ETSI cũng như ...
 
Các chủ đề có liên quan khác
Tạo bởi Tiêu đề Blog Lượt trả lời Ngày
D Giáo trình, bài tập KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Công nghệ thông tin 0
D khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yếu, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp xử lý nền đường đắp trên đất yếu Khoa học Tự nhiên 0
S Báo cáo thí nghiệm kỹ thuật vi xử lý Kiến trúc, xây dựng 0
D Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi bằng kỹ thuật tầng vi sinh chuyển động Khoa học Tự nhiên 0
D Nghiên cứu các kỹ thuật xử lý ảnh phục vụ việc nâng cao chất lượng nhận dạng tiếng việt Công nghệ thông tin 0
D Tìm hiểu về kỹ thuật phân cụm dữ liệu trong xử lý dữ liệu trên hệ Quản trị cơ sở dữ liệu Oracle Công nghệ thông tin 0
K Định hướng giá trị trong quan hệ ứng xử của sinh viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Tâm lý học đại cương 0
C Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chín Khoa học Tự nhiên 0
C Nghiên cứu giảm thiểu ô nhiễm từ nguồn nước thải chăn nuôi lợn bằng kỹ thuật xử lý sinh học kết hợp Khoa học Tự nhiên 0
L Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi bằng kỹ thuật tầng vi sinh chuyển động Môn đại cương 0

Các chủ đề có liên quan khác

Top