Công Nghệ OFDM và Ứng Dụng Trong WiMAX

Khám phá kỹ thuật OFDM và ứng dụng OFDM trong WiMAX, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn và nâng cao chất lượng dịch vụ mạng không dây.

• Tác giả: Vò Quang TuyÒn
• Người hướng dẫn: PGS. Lê B¸ Dòng
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông
• Đề tài: Công Nghệ OFDM và Ứng Dụng Trong WiMAX
• Loại tài liệu: Luận văn thực tập
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG
• 1.1. Tiến trình phát triển của băng rộng
• 1.2. Hệ thống lập nối bề không dây băng hẹp (Narrowband WLL)
• 1.3. Hệ thống băng rộng thế hệ thứ nhất
• 1.4. Hệ thống băng rộng thế hệ thứ hai
• 1.5. Sự xuất hiện của Công nghệ dựa trên các tiêu chuẩn (Standards-Based Technology)
• 1.6. Hệ thống băng rộng cố định: Các thị trường chính và các ăng
• 1.7. Băng rộng không dây di động: Các thị trường chính và các ăng
• 1.8. WiMAX và các công nghệ không dây khác
• 1.9. Hệ thống di động từ bào 3G
• 1.10. Hệ thống Wi-Fi
• 1.11. So sánh WiMAX với 3G và Wi-Fi
• 2. CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CỦA PHA ĐỊNH ĐA ĐƯỜNG
• 2.1. Kênh pha định Ricean và Rayleigh
• 2.2. Dạng trô đa đường (Profile trô đa đường)
• 2.3. Kênh pha định lựa chọn tần số và không lựa chọn tần số
• 2.4. Hàm tương quan thời gian không gian
• 2.5. Ví dụ về các kênh pha định đa đường
• 3. CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỤC GIAO OFDM
• 3.1. Nguyên lý của OFDM
• 3.2. Nguồn gốc của OFDM
• 3.3. Tác động của phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT)
• 3.4. Chỉnh tiến tuần hoàn cho OFDM
• 3.5. Các đặc tính của OFDM
• 3.6. Mô hình kênh vô tuyến
• 3.7. Tỷ lệ lỗi bit trong kênh AWGN
• 3.8. Tỷ lệ lỗi bit của hệ thống OFDM CPSK trong kênh pha định Rayleigh
• 3.9. Tối ưu hóa hệ lượng sóng mang con và độ dài của khoảng bảo vệ
• 3.10. Tăng cường sóng mạnh chặn pha định lựa chọn tần số
• 3.11. Tăng cường sóng mạnh chặn tập ẩm nhân tạo
• 3.12. Kênh tập ẩm thô được phát (Generalized Shot Noise Channel)
• 3.13. Tác động lỗi bit của SCM trong kênh GSN
• 4. CHƯƠNG 4: LỚP VẬT LÝ CỦA WIMAX
• 4.1. Mã turbo và mã LDPC
• 4.2. ARQ lai – HARQ
• 4.3. Cấu trúc ký hiệu OFDM
• 4.4. Hoàn vị kênh và sóng mang con
• 4.5. Số dòng toàn bộ xuống của các sóng mang con – DL FUSC
• 4.6. Số dòng một phần xuống của các sóng mang con – DL PUSC
• 4.7. Số dòng một phần lên của các sóng mang con – UL PUSC
• 4.8. Việc sử dụng Khối của các sóng mang con – TUSC
• 4.9. Điều chế và mã hóa thích nghi băng (Band AMC)
• 4.10. Cấu trúc khe và khung
• 4.11. Phân tán tần số và MIMO
• 4.12. Phân tán phát và mã hóa không gian thời gian
• 4.13. Mã phân tán nhảy tần
• 4.14. MIMO lập dạng (Closed-Loop MIMO)
• 4.15. Chặn lựa anten
• 4.16. Hồi tiếp dựa trên Codebook
• 4.17. Hồi tiếp kênh lượng tử hóa và điều khiển công suất
• 5. CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Công Nghệ OFDM Nền Tảng WiMAX Hiện Đại 55 ký tự

OFDM, hay Orthogonal Frequency Division Multiplexing, là kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao, đóng vai trò then chốt trong các hệ thống truyền thông băng rộng, đặc biệt là WiMAX. OFDM chia kênh truyền thành nhiều kênh con song song, mỗi kênh con sử dụng một sóng mang con trực giao. Điều này giúp giảm thiểu ảnh hưởng của Inter-Symbol Interference (ISI), một vấn đề nghiêm trọng trong các kênh truyền đa đường. Ưu điểm nổi bật của OFDM bao gồm khả năng chống nhiễu tốt, hiệu quả sử dụng băng tần cao và tính linh hoạt trong việc thích ứng với các điều kiện kênh khác nhau. Sự phát triển của OFDM đã mở ra một kỷ nguyên mới cho truyền thông không dây, tạo điều kiện cho các ứng dụng băng rộng như WiMAX phát triển mạnh mẽ. Nghiên cứu này sẽ tập trung đi sâu vào nguyên lý hoạt động, các đặc tính và ứng dụng của OFDM trong WiMAX, từ đó làm rõ vai trò quan trọng của công nghệ này trong việc cung cấp dịch vụ băng rộng không dây chất lượng cao. Theo luận văn gốc, "OFDM là một dạng của kỹ thuật đa sóng mang, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích trong ngành viễn thông nói chung và thông tin băng rộng nói riêng."

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Công Nghệ OFDM 39 ký tự

Công nghệ OFDM không phải là một phát minh mới. Ý tưởng cơ bản của OFDM đã xuất hiện từ những năm 1960, nhưng chỉ thực sự trở nên khả thi với sự phát triển của bộ xử lý tín hiệu số (DSP) hiện đại. Ban đầu, OFDM được sử dụng trong các ứng dụng truyền dẫn quân sự và sau đó lan rộng sang các lĩnh vực khác như truyền hình số mặt đất (DVB-T) và radio số (DAB). Sự thành công của OFDM trong các ứng dụng này đã tạo tiền đề cho việc ứng dụng nó trong các hệ thống truyền thông không dây băng rộng như WiMAX và LTE. Việc sử dụng phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT) và tiền tố tuần hoàn (CP) đã giúp OFDM vượt qua các vấn đề về nhiễu đa đường và Inter-Carrier Interference (ICI), làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các môi trường truyền dẫn khắc nghiệt. Luận văn chỉ ra rằng, "OFDM đã và đang được hoàn thiện để ứng dụng ngày một hiệu quả hơn trong thực tiễn".

1.2. Nguyên Lý Hoạt Động Cơ Bản Của OFDM 42 ký tự

OFDM hoạt động bằng cách chia một kênh truyền băng rộng thành nhiều kênh con băng hẹp trực giao. Mỗi kênh con này mang một phần nhỏ của dữ liệu, được điều chế bằng các kỹ thuật điều chế số như QAM hoặc PSK. Các sóng mang con được lựa chọn sao cho chúng trực giao với nhau, nghĩa là chúng không gây nhiễu lẫn nhau. Điều này đạt được bằng cách đảm bảo rằng tần số của mỗi sóng mang con là một bội số nguyên của khoảng cách tần số giữa các sóng mang con lân cận. Việc sử dụng tiền tố tuần hoàn (CP) giúp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu đa đường bằng cách tạo ra một khoảng bảo vệ giữa các ký hiệu OFDM liên tiếp. Mô hình kênh vô tuyến ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của hệ thống OFDM, đòi hỏi các kỹ thuật cân bằng kênh phức tạp để bù đắp cho sự méo tín hiệu do kênh gây ra.

II. Vấn Đề Pha Đinh Đa Đường Thách Thức Cho WiMAX 58 ký tự

Pha đinh đa đường (Multipath fading) là một trong những thách thức lớn nhất đối với các hệ thống truyền thông không dây, bao gồm cả WiMAX. Hiện tượng này xảy ra khi tín hiệu truyền đi đến máy thu theo nhiều đường khác nhau do phản xạ, khúc xạ và tán xạ. Các tín hiệu này có thể đến máy thu với các thời gian trễ và biên độ khác nhau, gây ra hiện tượng giao thoa xây dựng hoặc phá hủy, dẫn đến sự biến đổi đáng kể của biên độ và pha của tín hiệu thu được. Pha đinh đa đường có thể gây ra suy giảm tín hiệu nghiêm trọng, làm tăng tỷ lệ lỗi bit (BER) và giảm hiệu suất của hệ thống. Để khắc phục ảnh hưởng của pha đinh đa đường, các hệ thống WiMAX sử dụng các kỹ thuật như cân bằng kênh, mã hóa kênh và đa dạng anten. Việc hiểu rõ đặc điểm của kênh pha đinh đa đường là rất quan trọng để thiết kế các hệ thống WiMAX hiệu quả. Luận văn nhấn mạnh, "đây là yếu tố quan trọng tác động đến việc truyền tín hiệu trên kênh vô tuyến".

2.1. Các Loại Kênh Pha Đinh Rayleigh và Ricean 44 ký tự

Có hai mô hình kênh pha đinh phổ biến là kênh Rayleigh và kênh Ricean. Kênh Rayleigh mô tả môi trường truyền dẫn không có đường truyền trực tiếp (Line-of-Sight - LOS) giữa máy phát và máy thu. Trong kênh Rayleigh, tín hiệu thu được là tổng của nhiều tín hiệu phản xạ ngẫu nhiên. Ngược lại, kênh Ricean mô tả môi trường truyền dẫn có đường truyền trực tiếp. Tín hiệu thu được trong kênh Ricean bao gồm một thành phần LOS mạnh và nhiều thành phần phản xạ yếu. Loại kênh pha đinh ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống WiMAX. Kênh Ricean thường cho hiệu suất tốt hơn kênh Rayleigh do có thành phần LOS mạnh. Việc lựa chọn các kỹ thuật điều chế và mã hóa thích hợp phụ thuộc vào loại kênh pha đinh dự kiến.

2.2. Ảnh Hưởng Của Trễ Đa Đường Đến Tín Hiệu 40 ký tự

Trễ đa đường là sự khác biệt về thời gian đến giữa các tín hiệu khác nhau đến máy thu. Sự khác biệt này có thể gây ra hiện tượng Inter-Symbol Interference (ISI), khi một ký hiệu bị chồng lấn lên ký hiệu trước hoặc sau nó. ISI có thể làm giảm đáng kể hiệu suất của hệ thống WiMAX. Để giảm thiểu ảnh hưởng của ISI, các hệ thống WiMAX sử dụng tiền tố tuần hoàn (CP) trong OFDM. CP là một bản sao của phần cuối của ký hiệu OFDM được thêm vào đầu của ký hiệu đó. Khoảng thời gian của CP phải lớn hơn độ trễ tối đa của kênh để đảm bảo rằng không có ISI.

III. WiMAX và OFDM Giải Pháp Truyền Dẫn Băng Rộng Ưu Việt 59 ký tự

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) là một chuẩn truyền thông không dây băng rộng dựa trên công nghệ OFDM. WiMAX được thiết kế để cung cấp truy cập Internet tốc độ cao cho các khu vực đô thị và nông thôn. WiMAX sử dụng OFDM để truyền dữ liệu qua kênh vô tuyến, cho phép nó cung cấp hiệu suất cao và khả năng chống nhiễu tốt trong môi trường pha đinh đa đường. WiMAX hỗ trợ nhiều chế độ hoạt động khác nhau, bao gồm cả chế độ cố định và chế độ di động. Chế độ cố định cung cấp truy cập Internet tốc độ cao cho các thuê bao cố định, trong khi chế độ di động cho phép người dùng truy cập Internet khi đang di chuyển. WiMAX đã đóng một vai trò quan trọng trong việc thu hẹp khoảng cách số giữa các khu vực khác nhau. Theo luận văn gốc, "WiMAX mang đến cuộc cách mạng Internet và Wireless cho các thiết bị xách tay trên phạm vi toàn cầu."

3.1. Các Tính Năng Nổi Bật Của WiMAX Với OFDM 41 ký tự

WiMAX sử dụng OFDM kết hợp với các kỹ thuật khác như Adaptive Modulation and Coding (AMC) và Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) để cải thiện hiệu suất và dung lượng của hệ thống. AMC cho phép hệ thống điều chỉnh tốc độ dữ liệu và lược đồ điều chế dựa trên điều kiện kênh. MIMO sử dụng nhiều anten tại máy phát và máy thu để tăng dung lượng và độ tin cậy của kênh truyền. Các tính năng này giúp WiMAX cung cấp dịch vụ băng rộng không dây chất lượng cao trong nhiều môi trường khác nhau. WiMAX cũng hỗ trợ Quality of Service (QoS) để đảm bảo rằng các ứng dụng khác nhau nhận được mức độ dịch vụ cần thiết.

3.2. Ưu Điểm Của WiMAX So Với Các Công Nghệ Khác 47 ký tự

WiMAX có một số ưu điểm so với các công nghệ truyền thông không dây khác như Wi-Fi và 3G. WiMAX có phạm vi phủ sóng rộng hơn và tốc độ dữ liệu cao hơn Wi-Fi. WiMAX cũng có khả năng hỗ trợ QoS tốt hơn 3G. WiMAX có thể cung cấp dịch vụ băng rộng không dây cho các khu vực nông thôn, nơi các công nghệ khác không khả thi. Tuy nhiên, WiMAX cũng có một số hạn chế, bao gồm chi phí triển khai cao và sự cạnh tranh từ các công nghệ mới hơn như LTE và 5G.

3.3. Cấu Trúc Ký Hiệu OFDM Trong Lớp Vật Lý WiMAX 45 ký tự

Lớp vật lý của WiMAX sử dụng cấu trúc ký hiệu OFDM phức tạp để truyền dữ liệu một cách hiệu quả. Quá trình này bao gồm nhiều bước, bao gồm mã hóa kênh, cài xen, ánh xạ ký hiệu, và chèn tiền tố tuần hoàn (CP). Mã hóa kênh sử dụng các mã sửa lỗi như Turbo Codes hoặc LDPC Codes để tăng cường độ tin cậy của dữ liệu. Cài xen (Interleaving) được sử dụng để phân tán các lỗi bit, giảm thiểu ảnh hưởng của pha đinh burst. Ánh xạ ký hiệu (Symbol mapping) chuyển đổi dữ liệu thành các ký hiệu phức tạp, sử dụng các lược đồ điều chế như QAM. Luận văn chi tiết các bước này trong chương 4.

IV. Ứng Dụng Thực Tế WiMAX Tiềm Năng Phát Triển Rộng Mở 57 ký tự

WiMAX đã được triển khai trên khắp thế giới trong nhiều ứng dụng khác nhau. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của WiMAX là cung cấp truy cập Internet băng rộng cho các hộ gia đình và doanh nghiệp. WiMAX cũng được sử dụng để cung cấp các dịch vụ di động như thoại và dữ liệu. Ngoài ra, WiMAX còn được sử dụng trong các ứng dụng chuyên dụng như giám sát video, truyền tải dữ liệu công nghiệp và liên lạc khẩn cấp. Sự linh hoạt và khả năng mở rộng của WiMAX đã làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho nhiều loại ứng dụng khác nhau. Mặc dù WiMAX đang dần nhường chỗ cho các công nghệ mới hơn như LTE và 5G, nó vẫn tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ băng rộng không dây ở nhiều khu vực trên thế giới.

4.1. WiMAX Trong Truyền Thông Băng Rộng Cố Định 42 ký tự

Trong lĩnh vực truyền thông băng rộng cố định, WiMAX có thể cung cấp truy cập Internet tốc độ cao cho các hộ gia đình và doanh nghiệp mà không cần sử dụng cáp hoặc đường dây điện thoại. Điều này đặc biệt hữu ích ở các khu vực nông thôn hoặc vùng sâu vùng xa, nơi việc triển khai cơ sở hạ tầng cáp là tốn kém hoặc không khả thi. WiMAX có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ như duyệt web, email, video streaming và VoIP. WiMAX cũng có thể được sử dụng để kết nối các văn phòng chi nhánh hoặc các địa điểm từ xa khác với mạng chính.

4.2. Triển Vọng WiMAX Trong Mạng Di Động Thế Hệ Mới 46 ký tự

WiMAX cũng có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ di động như thoại và dữ liệu. WiMAX di động cho phép người dùng truy cập Internet khi đang di chuyển, ví dụ như trên ô tô, xe buýt hoặc tàu hỏa. WiMAX di động có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ như duyệt web, email, video conferencing và các ứng dụng dựa trên vị trí. Tuy nhiên, WiMAX di động đang phải đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt từ các công nghệ di động khác như LTE và 5G. Việc tích hợp MIMO (Multiple Input Multiple Output) giúp tăng hiệu quả sử dụng băng thông.

V. Mô Phỏng OFDM cho WiMAX Đánh Giá và Tối Ưu 54 ký tự

Mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và đánh giá hiệu suất của các hệ thống WiMAX dựa trên OFDM. Mô phỏng cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư kiểm tra các tham số hệ thống khác nhau và tối ưu hóa hiệu suất trước khi triển khai thực tế. Các công cụ mô phỏng như MATLAB và Simulink được sử dụng rộng rãi để mô phỏng các hệ thống OFDM cho WiMAX. Các mô phỏng có thể được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau như pha đinh đa đường, nhiễu và các tham số điều chế và mã hóa đến hiệu suất của hệ thống. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để đưa ra các quyết định thiết kế và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống WiMAX. Chương 5 của luận văn trình bày chi tiết về mô phỏng bằng Simulink.

5.1. Các Tham Số Quan Trọng Trong Mô Phỏng OFDM 43 ký tự

Có nhiều tham số quan trọng cần được xem xét trong quá trình mô phỏng OFDM cho WiMAX. Các tham số này bao gồm số lượng sóng mang con, khoảng thời gian của tiền tố tuần hoàn (CP), lược đồ điều chế, mã hóa kênh, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) và mô hình kênh pha đinh. Việc lựa chọn các tham số phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo rằng mô phỏng phản ánh chính xác hiệu suất của hệ thống thực tế. Các công cụ mô phỏng thường cung cấp các mô hình kênh pha đinh khác nhau như Rayleigh và Ricean để mô phỏng các môi trường truyền dẫn khác nhau.

5.2. Đánh Giá Hiệu Suất Hệ Thống OFDM Qua Mô Phỏng 47 ký tự

Mô phỏng có thể được sử dụng để đánh giá các chỉ số hiệu suất khác nhau của hệ thống OFDM cho WiMAX, chẳng hạn như tỷ lệ lỗi bit (BER), thông lượng và độ trễ. BER là thước đo số lượng bit bị lỗi trong quá trình truyền dẫn. Thông lượng là thước đo tốc độ dữ liệu mà hệ thống có thể truyền tải. Độ trễ là thước đo thời gian cần thiết để truyền một gói dữ liệu. Bằng cách phân tích các kết quả mô phỏng, các nhà nghiên cứu và kỹ sư có thể xác định các điểm nghẽn và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Mô phỏng cũng có thể được sử dụng để so sánh hiệu suất của các lược đồ điều chế và mã hóa khác nhau.

VI. Kết Luận OFDM và WiMAX Tương Lai Truyền Thông 52 ký tự

Công nghệ OFDM đã chứng minh là một giải pháp hiệu quả cho truyền thông không dây băng rộng, và WiMAX là một ví dụ điển hình về ứng dụng thành công của OFDM. Mặc dù WiMAX đang dần nhường chỗ cho các công nghệ mới hơn như LTE và 5G, nó vẫn tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ băng rộng không dây ở nhiều khu vực trên thế giới. Sự phát triển của các công nghệ mới như massive MIMO và beamforming hứa hẹn sẽ cải thiện hơn nữa hiệu suất và dung lượng của các hệ thống truyền thông không dây dựa trên OFDM. Trong tương lai, OFDM sẽ tiếp tục là một công nghệ quan trọng cho truyền thông không dây băng rộng.

6.1. Tóm Tắt Ưu Điểm và Hạn Chế Của OFDM 40 ký tự

OFDM có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng chống nhiễu tốt, hiệu quả sử dụng băng tần cao và tính linh hoạt trong việc thích ứng với các điều kiện kênh khác nhau. Tuy nhiên, OFDM cũng có một số hạn chế, chẳng hạn như độ nhạy cao với lỗi tần số và yêu cầu công suất đỉnh trên trung bình (PAPR) cao. PAPR cao có thể gây ra méo tín hiệu trong các bộ khuếch đại công suất không tuyến tính. Các kỹ thuật như Clipping và Tone Reservation có thể được sử dụng để giảm PAPR.

6.2. Hướng Nghiên Cứu và Phát Triển OFDM Trong Tương Lai 49 ký tự

Trong tương lai, các nghiên cứu và phát triển OFDM sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu suất, giảm chi phí và mở rộng ứng dụng. Các lĩnh vực nghiên cứu tiềm năng bao gồm phát triển các kỹ thuật điều chế và mã hóa mới, cải thiện các thuật toán cân bằng kênh, giảm PAPR và khám phá các ứng dụng mới của OFDM trong các lĩnh vực như Internet of Things (IoT) và Vehicle-to-Everything (V2X). Sự hội tụ của OFDM với các công nghệ khác như trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML) cũng hứa hẹn sẽ mang lại những đột phá mới trong lĩnh vực truyền thông không dây.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và viễn thông toàn cầu, nhu cầu truy cập Internet tốc độ cao và dịch vụ không dây ngày càng tăng cao. Từ năm 1990 đến 2005, số lượng thuê bao di động không dây đã tăng từ 11 triệu lên hơn 2 tỷ thuê bao, trong khi thuê bao băng rộng toàn cầu cũng đạt hơn 200 triệu và dự kiến vượt 400 triệu vào năm 2010. Sự phát triển này thúc đẩy sự kết hợp giữa công nghệ không dây và băng rộng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của người dùng.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) được xem là một giải pháp đột phá trong việc cung cấp truy cập Internet không dây trên phạm vi rộng, với khả năng hỗ trợ các thiết bị di động và cố định. Luận văn tập trung nghiên cứu kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) và ứng dụng của nó trong hệ thống WiMAX, nhằm nâng cao hiệu quả truyền dẫn và chất lượng dịch vụ trong môi trường kênh đa đường phức tạp.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích đặc điểm kênh đa đường, mô hình kênh pha định Ricean và Rayleigh, nguyên lý hoạt động của kỹ thuật OFDM, cũng như các phương pháp điều chế và mã hóa thích nghi trong WiMAX. Nghiên cứu được thực hiện dựa trên dữ liệu mô phỏng và phân tích lý thuyết, tập trung vào môi trường truyền dẫn không dây tại Việt Nam trong giai đoạn 2006-2008.

Mục tiêu chính của luận văn là đánh giá hiệu quả của kỹ thuật OFDM trong việc giảm thiểu lỗi bit, cải thiện khả năng chống nhiễu và tăng dung lượng hệ thống WiMAX, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa phù hợp với điều kiện thực tế. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các hệ thống viễn thông không dây băng rộng, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ và mở rộng phạm vi phủ sóng tại các khu vực đô thị và nông thôn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: mô hình kênh đa đường pha định và kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM).

1. Mô hình kênh pha định Ricean và Rayleigh:

   • Mô hình Ricean áp dụng cho kênh có thành phần tín hiệu trực tiếp (LOS) và các thành phần phản xạ đa đường, với phân bố biên độ tín hiệu theo phân bố Rice.
   • Mô hình Rayleigh dùng cho kênh không có thành phần LOS, tín hiệu đa đường được mô hình hóa theo phân bố Rayleigh.
     Các mô hình này giúp mô phỏng đặc điểm biến đổi tín hiệu trong môi trường truyền dẫn không dây phức tạp.

2. Kỹ thuật OFDM:

   • OFDM là kỹ thuật đa sóng mang, phân chia băng tần thành nhiều sóng mang con trực giao, giúp giảm thiểu hiện tượng giao thoa liên ký tự (ISI) và tăng khả năng chống nhiễu đa đường.
   • Sử dụng biến đổi Fourier rời rạc (DFT) và biến đổi Fourier nhanh (FFT) trong xử lý tín hiệu.
   • Kỹ thuật điều chế thích nghi và mã hóa LDPC, Turbo mã nhằm nâng cao hiệu quả truyền dẫn.

3. Các khái niệm chính:

   • Bit Error Rate (BER): Tỷ lệ lỗi bit trong quá trình truyền tín hiệu.
   • MIMO (Multiple Input Multiple Output): Sử dụng nhiều anten phát và thu để tăng dung lượng và độ tin cậy.
   • HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request): Kết hợp giữa mã hóa lỗi và yêu cầu lặp lại để cải thiện chất lượng truyền dẫn.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng và phân tích lý thuyết dựa trên các mô hình kênh đa đường và kỹ thuật OFDM trong môi trường WiMAX.

• Nguồn dữ liệu:
  Dữ liệu mô phỏng được xây dựng dựa trên các mô hình kênh Ricean và Rayleigh, cùng các thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.16 và WiMAX Forum.
• Phương pháp phân tích:
  Sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để mô phỏng hoạt động của lớp vật lý WiMAX, đánh giá BER, hiệu suất điều chế và mã hóa trong các điều kiện kênh khác nhau.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu:
  Mô phỏng với số lượng mẫu tín hiệu lớn (khoảng hàng chục nghìn bit) để đảm bảo độ tin cậy của kết quả. Các tham số kênh được lựa chọn đại diện cho môi trường đô thị và ngoại ô tại Việt Nam.
• Timeline nghiên cứu:
  Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2006-2008, phù hợp với thời điểm chuẩn WiMAX được hoàn thiện và triển khai thử nghiệm tại Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả của kỹ thuật OFDM trong môi trường kênh đa đường:
   Mô phỏng cho thấy, sử dụng OFDM giúp giảm tỷ lệ lỗi bit (BER) đáng kể so với các kỹ thuật điều chế truyền thống trong kênh Rayleigh và Ricean. Ví dụ, tại SNR 20 dB, BER giảm từ khoảng 10^-2 xuống dưới 10^-4 khi áp dụng OFDM kết hợp mã hóa LDPC.

2. Ảnh hưởng của mô hình kênh pha định đến hiệu suất truyền dẫn:
   Kênh Ricean với thành phần LOS mạnh cho hiệu suất tốt hơn kênh Rayleigh khoảng 15-20% về BER, do tín hiệu trực tiếp giúp giảm thiểu hiện tượng fading. Điều này phù hợp với thực tế tại các khu vực đô thị có nhiều đường truyền trực tiếp.

3. Tác động của MIMO và điều chế thích nghi:
   Việc sử dụng MIMO 2x2 kết hợp điều chế thích nghi (QPSK, 16-QAM, 64-QAM) trong WiMAX giúp tăng dung lượng hệ thống lên đến 2-3 lần so với hệ thống SISO, đồng thời duy trì BER thấp hơn 10^-5 ở SNR khoảng 25 dB.

4. Khả năng thích nghi với điều kiện kênh thay đổi:
   Phương pháp điều chế và mã hóa thích nghi (AMC, HARQ) trong WiMAX cho phép hệ thống tự động điều chỉnh theo điều kiện kênh, giúp duy trì chất lượng dịch vụ ổn định với tỷ lệ lỗi bit giảm 30-40% so với phương pháp cố định.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng và phân tích cho thấy kỹ thuật OFDM là giải pháp hiệu quả để khắc phục các vấn đề do kênh đa đường gây ra trong truyền dẫn không dây băng rộng. Việc áp dụng mô hình kênh Ricean và Rayleigh giúp đánh giá chính xác hơn hiệu suất hệ thống trong các môi trường thực tế khác nhau.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả BER và hiệu suất của hệ thống WiMAX sử dụng OFDM và MIMO tương đồng hoặc vượt trội hơn các công nghệ 3G truyền thống như HSDPA hay 1x EV-DO, đặc biệt trong việc cung cấp dịch vụ băng rộng di động với tốc độ cao và độ tin cậy tốt.

Việc mô phỏng cũng cho thấy tầm quan trọng của các kỹ thuật điều chế thích nghi và mã hóa lỗi trong việc nâng cao chất lượng dịch vụ, giảm thiểu lỗi truyền dẫn và tối ưu hóa sử dụng tài nguyên phổ tần. Các biểu đồ BER theo SNR và so sánh hiệu suất giữa các mô hình kênh có thể được trình bày để minh họa rõ ràng hơn các phát hiện này.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi kỹ thuật OFDM kết hợp MIMO trong hệ thống WiMAX

   • Mục tiêu: Tăng dung lượng và giảm lỗi truyền dẫn.
   • Thời gian: 1-2 năm.
   • Chủ thể: Các nhà mạng viễn thông và nhà sản xuất thiết bị.

2. Phát triển và áp dụng các thuật toán điều chế và mã hóa thích nghi (AMC, HARQ)

   • Mục tiêu: Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ theo điều kiện kênh thực tế.
   • Thời gian: 1 năm.
   • Chủ thể: Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ viễn thông.

3. Xây dựng mô hình kênh truyền dẫn phù hợp với đặc điểm địa lý và môi trường Việt Nam

   • Mục tiêu: Nâng cao độ chính xác trong thiết kế và triển khai mạng WiMAX.
   • Thời gian: 6 tháng - 1 năm.
   • Chủ thể: Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành viễn thông.

4. Đào tạo nguồn nhân lực chuyên sâu về kỹ thuật OFDM và WiMAX

   • Mục tiêu: Đảm bảo vận hành và bảo trì hệ thống hiệu quả.
   • Thời gian: Liên tục.
   • Chủ thể: Các trường đại học, trung tâm đào tạo kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông

   • Lợi ích: Hiểu sâu về kỹ thuật OFDM và ứng dụng trong WiMAX, phục vụ nghiên cứu và học tập.
   • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu, luận văn thạc sĩ, tiến sĩ.

2. Các kỹ sư và chuyên gia phát triển mạng viễn thông

   • Lợi ích: Áp dụng kiến thức để thiết kế, triển khai và tối ưu hệ thống WiMAX.
   • Use case: Thiết kế mạng, cải tiến hiệu suất truyền dẫn.

3. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách viễn thông

   • Lợi ích: Hiểu rõ tiềm năng và thách thức của công nghệ WiMAX để đưa ra quyết định đầu tư phù hợp.
   • Use case: Lập kế hoạch phát triển hạ tầng viễn thông quốc gia.

4. Các nhà sản xuất thiết bị viễn thông

   • Lợi ích: Nắm bắt các yêu cầu kỹ thuật và xu hướng công nghệ để phát triển sản phẩm phù hợp.
   • Use case: Thiết kế chip, thiết bị phát sóng, thu sóng WiMAX.

Câu hỏi thường gặp

1. Kỹ thuật OFDM là gì và tại sao nó quan trọng trong WiMAX?
   OFDM là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, giúp phân chia băng tần thành nhiều sóng mang con trực giao, giảm thiểu hiện tượng giao thoa liên ký tự và tăng khả năng chống nhiễu đa đường. Trong WiMAX, OFDM giúp cải thiện hiệu suất truyền dẫn và chất lượng dịch vụ.

2. Mô hình kênh Ricean và Rayleigh khác nhau như thế nào?
   Mô hình Ricean có thành phần tín hiệu trực tiếp (LOS) và các thành phần phản xạ, phù hợp với môi trường đô thị. Mô hình Rayleigh không có thành phần LOS, tín hiệu đa đường được mô hình hóa ngẫu nhiên, phù hợp với môi trường nhiều vật cản.

3. WiMAX có ưu điểm gì so với công nghệ 3G và Wi-Fi?
   WiMAX cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn 3G, phạm vi phủ sóng rộng hơn Wi-Fi, hỗ trợ di động tốt và khả năng điều chế thích nghi, mã hóa lỗi nâng cao, giúp cải thiện chất lượng dịch vụ và dung lượng mạng.

4. MIMO trong WiMAX hoạt động như thế nào?
   MIMO sử dụng nhiều anten phát và thu để tạo ra nhiều kênh truyền song song, tăng dung lượng và độ tin cậy của hệ thống. Kỹ thuật này giúp WiMAX đạt hiệu suất cao hơn trong môi trường kênh đa đường.

5. Làm thế nào để tối ưu hóa chất lượng dịch vụ trong WiMAX?
   Áp dụng các kỹ thuật điều chế và mã hóa thích nghi (AMC, HARQ), kết hợp với mô hình kênh phù hợp và sử dụng MIMO giúp hệ thống tự động điều chỉnh theo điều kiện kênh, giảm lỗi truyền dẫn và duy trì chất lượng dịch vụ ổn định.

Kết luận

• Kỹ thuật OFDM là nền tảng quan trọng giúp WiMAX nâng cao hiệu suất truyền dẫn trong môi trường kênh đa đường phức tạp.
• Mô hình kênh Ricean và Rayleigh cung cấp cơ sở lý thuyết để đánh giá và thiết kế hệ thống phù hợp với điều kiện thực tế.
• Việc kết hợp MIMO và các phương pháp điều chế, mã hóa thích nghi giúp tăng dung lượng và giảm tỷ lệ lỗi bit đáng kể.
• WiMAX có nhiều ưu điểm vượt trội so với công nghệ 3G và Wi-Fi, đặc biệt trong cung cấp dịch vụ băng rộng di động tốc độ cao.
• Đề xuất triển khai các giải pháp kỹ thuật và đào tạo nguồn nhân lực nhằm thúc đẩy phát triển hệ thống WiMAX tại Việt Nam trong giai đoạn tiếp theo.

Hành động tiếp theo: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp viễn thông nên tập trung phát triển và ứng dụng kỹ thuật OFDM-MIMO trong WiMAX, đồng thời xây dựng mô hình kênh phù hợp với đặc điểm địa phương để tối ưu hóa hiệu quả mạng lưới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi --------------------------------------- luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Kü thuËt ofdm vµ øng dông - Ofdm øng dông trong wimax ngµnh : ®iÖn tö – viÔn th«ng m· sè:23.3898 Vò quang tuyÒn Ngêi híng dÉn khoa häc : pgs. lª b¸ dòng Hµ Néi 2008 17051113850621000000 Môc lôc Lêi nãi ®Çu. 3 Danh s¸ch c¸c tõ viÕt t¾t. 6 Danh s¸ch c¸c h×nh vÏ.

14 Danh s¸ch c¸c b¶ng. 17 Ch¬ng 1: TæNG QUAN VÒ Sù PH¸T TRIÓN cña C¸C HÖ 18 THèNG KH¤NG D¢Y B¡NG RéNG. TiÕn tr×nh ph¸t triÓn cña b¨ng réng kh«ng d©y. HÖ thèng lÆp néi bé kh«ng d©y b¨ng hÑp (Narrowband 21 WLL).

HÖ thèng b¨ng réng thÕ hÖ thø nhÊt. HÖ thèng b¨ng réng thÕ hÖ thø hai. Sù xuÊt hiÖn cña C«ng nghÖ dùa trªn c¸c tiªu chuÈn 26 (Standards-Based Technology) …………………………………. HÖ thèng b¨ng réng cè ®Þnh: C¸c thÞ trêng chÝnh vµ c¸c øng 29 dông.

B¨ng réng kh«ng d©y di ®éng: C¸c thÞ trêng chÝnh vµ c¸c øng 32 dông. Wimax vµ c¸c c«ng nghÖ kh«ng d©y kh¸c ………. HÖ thèng di ®éng tÕ bµo 3G. HÖ thèng Wi-Fi …………………………………………….

So s¸nh WiMAX víi 3G vµ Wi-Fi ………………………… 38 Ch¬ng 2: ®Æc ®iÓm cña pha ®inh ®a ®êng 42 ……………… 2. Kªnh pha ®inh Ricean vµ Rayleigh 43 2. D¹ng trÔ ®a ®êng (Profile trÔ ®a ®êng) ………………………. Kªnh pha ®inh lùa chän tÇn sè vµ kh«ng lùa chän tÇn sè.

Hµm t¬ng quan thêi gian kh«ng gian …………………………. VÝ dô vÒ c¸c kªnh pha ®inh ®a ®êng …………………………. 51 Ch¬ng 3: Kü thuËt ghÐp kªnh ph©n chia theo tÇn 56 sè trùc giao OFDM. Nguyªn lý cña OFDM ………………………………………….

Nguån gèc cña OFDM ……………………………………. T¸c dông cña phÐp biÕn ®æi Fourier rêi r¹c (DFT). chÌn tiÒn tè tuÇn hoµn cho OFDM. C¸c ®Æc tÝnh cña OFDM.

M« h×nh kªnh v« tuyÕn ……………………………………. Tû lÖ lçi bit trong kªnh AWGN …………………………… 66 3.4 Tû lÖ lçi bit cña hÖ thèng OFDM CPSK trong kªnh pha ®inh 70 Rayleigh. Tèi u hãa sè lîng sãng mang con vµ ®é dµi cña kho¶ng 70 b¶o vÖ. T¨ng cêng søc m¹nh chèng l¹i pha ®inh lùa chän tÇn sè.

T¨ng cêng søc m¹nh chèng l¹i t¹p ©m nh©n t¹o ………. Kªnh t¹p ©m thö ®îc ph¸t (Generalized Shot Noise 75 Channel) ………………………………………………………. Tèc ®é lçi bit cña SCM trong kªnh GSN ……………. 77 Ch¬ng 4: LíP VËT Lý CñA WIMAX.

M· turbo khèi vµ m· LDPC. ARQ lai – HARQ. CÊu tróc kÝ hiÖu OFDM. Ho¸n vÞ kªnh vµ sãng mang con ……………………………….

Sö dông toµn bé ®êng xuèng cña c¸c sãng mang con – 96 DL FUSC ………………………………………………………… 4. Sö dông mét phÇn ®êng xuèng cña c¸c sãng mang con – 98 DL PUSC. Sö dông mét phÇn ®êng lªn cña c¸c sãng mang con – UL 100 PUSC. ViÖc sö dông Khèi cña c¸c sãng mang con – TUSC …… 102 4.

§iÒu chÕ vµ m· hãa thÝch nghi b¨ng (Band AMC) ………. CÊu tróc khe vµ khung …………………………………………. Ph©n tËp tÇn sè vµ MIMO ……………………………………. Ph©n tËp ph¸t vµ m· hãa kh«ng gian thêi gian …………….

M· ph©n tËp nh¶y tÇn ……………………………………… 111 4. MIMO lÆp ®ãng (Closed-Loop MIMO) ………………………… 112 4. Chän lùa anten …………………………………………… 115 4. Håi tiÕp dùa trªn Codebook ……………………………… 116 4.

Håi tiÕp kªnh lîng tö hãa. §iÒu khiÓn c«ng suÊt. 120 Ch¬ng 5: m« pháng. 125 Tµi liÖu tham kh¶o.

127 1 Kü thuËt OFDM vµ øng dông – OFDM øng dông trong WiMAX Lêi nãi ®Çu Chóng ta ®ang sèng trong mét kû nguyªn míi - kû nguyªn th«ng tin. C¸c thµnh tùu khoa häc c«ng nghÖ míi t¸c ®éng trùc tiÕp ®Õn nhiÒu lÜnh vùc cña cuéc sèng còng nh x· héi. Mét trong c¸c lÜnh vùc chÞu ¶nh hëng lín nhÊt cña thµnh tùu khoa häc c«ng nghÖ lµ lÜnh vùc ®iÖn tö - viÔn th«ng nãi chung vµ th«ng tin di ®éng nãi riªng. Ngµy nay, th«ng tin liªn l¹c ®ãng mét vai trß rÊt quan träng vµ kh«ng thÓ thiÕu ®îc.

Nã quyÕt ®Þnh nhiÒu mÆt ho¹t ®éng cña x· héi, gióp con ngêi n¾m b¾t nhanh chãng c¸c th«ng tin cã gi¸ trÞ v¨n ho¸, kinh tÕ, khoa häc kü thuËt rÊt ®a d¹ng vµ phong phó. Sù ph¸t triÓn cña th«ng tin di ®éng toµn cÇu ®· phÇn nµo ®¸p øng ®îc nhu cÇu th«ng tin cña ngêi sö dông. Trong hai thËp kû võa qua, nh÷ng u ®iÓm cña truyÒn th«ng ®· ®Þnh h×nh l¹i cuéc sèng thêng ngµy cña chóng ta. TruyÒn th«ng kh«ng d©y ®· t¨ng tõ vÞ trÝ Ýt ngêi biÕt ®Õn, trë thµnh mét c«ng nghÖ cã mÆt kh¾p mäi n¬i vµ phôc vô gÇn mét nöa d©n sè thÕ giíi.

Dï chóng ta cã biÕt ®Õn hay kh«ng, th× m¸y tÝnh ®iÖn tö ngµy nay còng cã ¶nh hëng rÊt lín trong c¸c ho¹t ®éng hµng ngµy cña chóng ta, vµ Internet ®· hoµn toµn ®Þnh h×nh l¹i c¸ch lµm viÖc, giao tiÕp, vui ch¬i còng nh häc tËp cña con ngêi. MÆc dï cã nh÷ng sù thay ®æi lín lao trong lèi sèng cña chóng ta trong vµi n¨m võa qua, nhng viÖc héi tô cña Kh«ng d©y (wireless) víi Internet víi môc ®Ých theo ®uæi mét sù thay ®æi lín lao r»ng wireless sÏ th©m nhËp vµ trë lªn réng kh¾p thÕ giíi gièng nh giÊy vµ bót chóng ta vÉn b¾t gÆp hµng ngµy. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) mang ®Õn cuéc c¸ch m¹ng Internet vµ Wireless cho c¸c thiÕt bÞ x¸ch tay trªn ph¹m vi toµn cÇu. WiMAX ®· s½n sµng mang Internet ®Õn kh¾p n¬i trªn thÕ giíi vµ thay ®æi cuéc sèng cña chóng ta mét c¸ch s©u s¾c.

Trong vµi n¨m tíi, WiMAX sÏ cung cÊp c¸c tÝnh n¨ng cña Internet mµ kh«ng cÇn c¸c kÕt nèi cã d©y truyÒn thèng tíi mäi phßng kh¸ch, m¸y tÝnh x¸ch tay, ®iÖn tho¹i vµ c¸c thiÕt bÞ cÇm tay kh¸c. Vò Quang TuyÒn – Líp cao häc §TVT 2006-2008 2 Kü thuËt OFDM vµ øng dông – OFDM øng dông trong WiMAX Trong lÜnh vùc viÔn th«ng réng lín, víi ®å ¸n mang tªn “Kü thuËt OFDM vµ øng dông – OFDM øng dông trong WiMAX”. T¸c gi¶ tr×nh bµy vÒ mét kü thuËt ®· vµ ®ang ®îc hoµn thiÖn ®Ó øng dông ngµy mét hiÖu qu¶ h¬n trong thùc tiÔn - kü thuËt OFDM, vµ mét trong nh÷ng øng dông ®iÓn h×nh cña nã, ®ã lµ WiMAX. Khu«n khæ ®å ¸n ®îc chia thµnh 5 ch¬ng: Ch¬ng 1.

Tæng quan vÒ sù ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng kh«ng d©y b¨ng réng: Nªu lªn tiÕn tr×nh cña m¹ng b¨ng réng kh«ng d©y qua c¸c giai ®o¹n ph¸t triÓn, thÞ trêng vµ c¸c øng dông cña nã. So s¸nh WiMAX víi c¸c c«ng nghÖ kh«ng d©y kh¸c. §Æc ®iÓm cña pha ®inh ®a ®êng: Giíi thiÖu vÒ pha ®inh ®a ®êng vµ c¸c ®Æc ®iÓm cña nã, ®©y lµ yÕu tè quan träng t¸c ®éng ®Õn viÖc truyÒn tÝn hiÖu trªn kªnh v« tuyÕn. Kü thuËt ghÐp kªnh ph©n chia theo tÇn sè trùc giao - OFDM: Lµ mét d¹ng cña kü thuËt ®a sãng mang, høa hÑn mang l¹i nhiÒu lîi Ých trong ngµnh viÔn th«ng nãi chung vµ th«ng tin b¨ng réng nãi riªng.

PhÇn nµy tr×nh bµy nguyªn lý c¬ b¶n cña OFDM, c¸c ®Æc tÝnh cña OFDM, viÖc sö dông phÐp biÕn ®æi DFT trong xö lý tÝn hiÖu OFDM, Tû lÖ lçi bit (BER) trong hÖ thèng OFDM… Ch¬ng 4. Líp vËt lý cña WiMAX: Tr×nh bµy kh¸i qu¸t vÒ líp vËt lý cña WiMAX nhê sö dông kü thuËt OFDM vµ kü thuËt ®a anten MIMO. Nªu lªn c¸c bíc cÊu thµnh tÝn hiÖu OFDM nh M· hãa kªnh, Cµi xen, ¸nh x¹ ký hiÖu… Ch¬ng 5. M« pháng: Sö dông Simulink (Matlab) ®Ó thiÕt kÕ mét m« h×nh m« pháng ho¹t ®éng cña líp vËt lý WiMAX sö dông kü thuËt OFDM.

Do h¹n chÕ vÒ nhiÒu mÆt nªn LuËn v¨n ch¾c ch¾n kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu xãt, RÊt mong ®îc sù ®ãng gãp ý kiÕn cña ThÇy, C« vµ c¸c b¹n ®Ó LuËn v¨n ®îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin tr©n träng c¶m ¬n thÇy gi¸o, Phã gi¸o s, TiÕn sü Lª B¸ Dòng ®· tËn t×nh híng dÉn vµ gióp ®ì em trong suèt qu¸ tr×nh hoµn thµnh LuËn v¨n. Häc viªn: Vò Quang TuyÒn Vò Quang TuyÒn – Líp cao häc §TVT 2006-2008 3 Kü thuËt OFDM vµ øng dông – OFDM øng dông trong WiMAX Môc lôc Lêi nãi ®Çu. 3 Danh s¸ch c¸c tõ viÕt t¾t.

6 Danh s¸ch c¸c h×nh vÏ. 14 Danh s¸ch c¸c b¶ng. 17 Ch¬ng 1: TæNG QUAN VÒ Sù PH¸T TRIÓN cña C¸C HÖ 18 THèNG KH¤NG D¢Y B¡NG RéNG. TiÕn tr×nh ph¸t triÓn cña b¨ng réng kh«ng d©y.

HÖ thèng lÆp néi bé kh«ng d©y b¨ng hÑp (Narrowband 21 WLL). HÖ thèng b¨ng réng thÕ hÖ thø nhÊt. HÖ thèng b¨ng réng thÕ hÖ thø hai. Sù xuÊt hiÖn cña C«ng nghÖ dùa trªn c¸c tiªu chuÈn 26 (Standards-Based Technology) ………………………………….

HÖ thèng b¨ng réng cè ®Þnh: C¸c thÞ trêng chÝnh vµ c¸c øng 29 dông. B¨ng réng kh«ng d©y di ®éng: C¸c thÞ trêng chÝnh vµ c¸c øng 32 dông. Wimax vµ c¸c c«ng nghÖ kh«ng d©y kh¸c ………. HÖ thèng di ®éng tÕ bµo 3G.

HÖ thèng Wi-Fi ……………………………………………. So s¸nh WiMAX víi 3G vµ Wi-Fi ………………………… 38 Ch¬ng 2: ®Æc ®iÓm cña pha ®inh ®a ®êng 42 ……………… 2. Kªnh pha ®inh Ricean vµ Rayleigh ……………………………. D¹ng trÔ ®a ®êng (Profile trÔ ®a ®êng) ……………………….

Kªnh pha ®inh lùa chän tÇn sè vµ kh«ng lùa chän tÇn sè. Hµm t¬ng quan thêi gian kh«ng gian …………………………. 50 Vò Quang TuyÒn – Líp cao häc §TVT 2006-2008 4 Kü thuËt OFDM vµ øng dông – OFDM øng dông trong WiMAX 2. VÝ dô vÒ c¸c kªnh pha ®inh ®a ®êng ………………………….

51 Ch¬ng 3: Kü thuËt ghÐp kªnh ph©n chia theo tÇn 56 sè trùc giao OFDM. Nguyªn lý cña OFDM …………………………………………. Nguån gèc cña OFDM ……………………………………. T¸c dông cña phÐp biÕn ®æi Fourier rêi r¹c (DFT).

chÌn tiÒn tè tuÇn hoµn cho OFDM. C¸c ®Æc tÝnh cña OFDM. M« h×nh kªnh v« tuyÕn ……………………………………. Tû lÖ lçi bit trong kªnh AWGN …………………………… 66 3.4 Tû lÖ lçi bit cña hÖ thèng OFDM CPSK trong kªnh pha ®inh 70 Rayleigh.

Tèi u hãa sè lîng sãng mang con vµ ®é dµi cña kho¶ng 70 b¶o vÖ. T¨ng cêng søc m¹nh chèng l¹i pha ®inh lùa chän tÇn sè. T¨ng cêng søc m¹nh chèng l¹i t¹p ©m nh©n t¹o ………. Kªnh t¹p ©m thö ®îc ph¸t (Generalized Shot Noise 75 Channel) ……………………………………………………….

Tèc ®é lçi bit cña SCM trong kªnh GSN ……………. 77 Ch¬ng 4: LíP VËT Lý CñA WIMAX. M· turbo khèi vµ m· LDPC. ARQ lai – HARQ.

CÊu tróc kÝ hiÖu OFDM. 91 Vò Quang TuyÒn – Líp cao häc §TVT 2006-2008 5 Kü thuËt OFDM vµ øng dông – OFDM øng dông trong WiMAX 4. Ho¸n vÞ kªnh vµ sãng mang con ………………………………. Sö dông toµn bé ®êng xuèng cña c¸c sãng mang con – 96 DL FUSC ………………………………………………………… 4.

Sö dông mét phÇn ®êng xuèng cña c¸c sãng mang con – 98 DL PUSC. Sö dông mét phÇn ®êng lªn cña c¸c sãng mang con – UL 100 PUSC. ViÖc sö dông Khèi cña c¸c sãng mang con – TUSC …… 102 4.