I. Ước lượng kênh truyền WiMAX di động
Phần này tập trung vào ước lượng kênh truyền WiMAX trong môi trường di động, một vấn đề phức tạp do ảnh hưởng của nhiễu đa đường và hiệu ứng Doppler. Các phương pháp truyền thống như LS (Least Square) và MMSE (Minimum Mean Square Error) được xem xét như điểm chuẩn. Tuy nhiên, trong điều kiện nhiễu mạnh và kênh truyền biến đổi nhanh, những phương pháp này không đủ hiệu quả. Do đó, đề tài nghiên cứu các giải pháp nâng cao, đặc biệt tập trung vào các thuật toán dựa trên bộ lọc Kalman, nhằm cải thiện độ chính xác và khả năng thích ứng của quá trình ước lượng kênh truyền. Việc phân tích kênh truyền đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn và đánh giá hiệu quả của các thuật toán. Mô hình kênh truyền WiMAX, cụ thể là mô hình ITU-R channel B, được sử dụng làm cơ sở mô phỏng và đánh giá. Kỹ thuật số hóa tín hiệu WiMAX cũng được xem xét để tối ưu hóa quá trình xử lý.
1.1. Ứng dụng bộ lọc Kalman
Bộ lọc Kalman là một giải pháp mạnh mẽ cho ước lượng kênh truyền trong môi trường nhiễu. Tuy nhiên, bộ lọc Kalman cơ bản chỉ hoạt động tốt với nhiễu Gauss. Đề tài đề xuất các cải tiến cho bộ lọc Kalman, bao gồm giải pháp lặp Kalman cải tiến và Unscented Kalman Filter (UKF). Giải pháp lặp Kalman cải tiến được thiết kế để xử lý nhiễu ICI (Inter Carrier Interference) và ISI (Inter Symbol Interference) hiệu quả hơn, bằng cách lặp lại quá trình ước lượng nhiều lần cho đến khi hội tụ. Số lần lặp được xác định dựa trên phân tích MSE (Mean Square Error). UKF, như một lựa chọn khác, được xem xét vì khả năng xử lý các hệ thống phi tuyến tốt hơn so với Extended Kalman Filter (EKF). Thuật toán UKF được áp dụng cho xử lý tín hiệu WiMAX nhằm cải thiện độ chính xác của ước lượng kênh truyền. Việc so sánh hiệu quả giữa các phương pháp được thực hiện thông qua mô phỏng và phân tích kết quả BER (Bit Error Rate) và MSE. Tối ưu hóa tham số của các thuật toán cũng được đề cập để đạt hiệu suất tốt nhất.
1.2. Đánh giá hiệu quả ước lượng
Hiệu quả của các thuật toán ước lượng kênh truyền được đánh giá dựa trên các chỉ số quan trọng như BER và MSE. Kết quả mô phỏng được trình bày dưới dạng đồ thị, cho thấy sự so sánh giữa các phương pháp khác nhau trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Phân tích hiệu suất triệt nhiễu là một phần quan trọng trong đánh giá, đặc biệt là việc giảm thiểu nhiễu liên sóng mang (ICI) và nhiễu liên ký tự (ISI). Các yếu tố như SNR (Signal to Noise Ratio) và vận tốc di động có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất ước lượng. Mô phỏng kênh truyền được thực hiện dựa trên mô hình kênh di động thực tế của chuẩn WiMAX. Phân tích kết quả mô phỏng cho phép so sánh giữa các thuật toán và xác định giải pháp tối ưu nhất trong các trường hợp khác nhau. So sánh các giải pháp triệt nhiễu cũng được thực hiện để đánh giá hiệu quả của việc kết hợp ước lượng kênh và triệt nhiễu.
II. Triệt nhiễu WiMAX di động
Phần này tập trung vào việc triệt nhiễu trong hệ thống WiMAX di động, đặc biệt là nhiễu liên sóng mang (ICI) và nhiễu liên ký tự (ISI). Các phương pháp triệt nhiễu được nghiên cứu bao gồm tối ưu hóa khoảng bảo vệ (Guard Interval - GI), sử dụng các kỹ thuật cân bằng kênh thích ứng, và cải tiến thuật toán Kalman. Giải pháp tối ưu GI nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của ISI bằng cách điều chỉnh độ dài GI phù hợp với điều kiện kênh truyền thay đổi. Kỹ thuật cân bằng kênh thích ứng giúp bù đắp sự méo tín hiệu do kênh truyền gây ra. Các thuật toán Kalman được sử dụng để ước lượng chính xác kênh truyền và từ đó triệt nhiễu ICI hiệu quả hơn. Thiết kế hệ thống WiMAX cần phải xem xét kỹ lưỡng vấn đề triệt nhiễu để đảm bảo chất lượng dịch vụ.
2.1. Tối ưu hóa khoảng bảo vệ GI
Tối ưu hóa khoảng bảo vệ GI là một kỹ thuật quan trọng trong triệt nhiễu ISI trong hệ thống OFDM. Đề tài đề xuất một thuật toán thích ứng độ dài GI dựa trên ước lượng độ trải trễ kênh truyền. Việc ước lượng độ trải trễ được thực hiện dựa trên chuỗi pilot được truyền đi trong mỗi gói OFDM. Kết quả mô phỏng cho thấy việc tối ưu hóa GI có thể giảm thiểu BER hiệu quả, so với việc sử dụng độ dài GI cố định. Phân tích hiệu quả của việc tối ưu GI được thực hiện bằng cách so sánh với các phương pháp truyền thống. So sánh độ dài GI được tính toán bằng các phương pháp khác nhau, như bằng độ trải trễ hoặc 1.5 lần độ trải trễ, cho thấy độ dài GI tối ưu nên bằng với độ trải trễ. Hiệu quả sử dụng phổ cũng được cải thiện nhờ tối ưu hóa GI.
2.2. Kết hợp ước lượng kênh và triệt nhiễu
Đề tài đề xuất kết hợp ước lượng kênh truyền và triệt nhiễu nhằm nâng cao hiệu quả toàn hệ thống. Việc ước lượng chính xác kênh truyền là cơ sở để thực hiện triệt nhiễu ICI và ISI hiệu quả. Kết quả mô phỏng cho thấy việc kết hợp này giúp cải thiện đáng kể BER và MSE, đặc biệt trong điều kiện kênh truyền xấu. So sánh kết quả giữa việc sử dụng thuật toán Kalman đơn thuần và thuật toán kết hợp ước lượng kênh và triệt nhiễu cho thấy sự cải thiện rõ rệt. Các kỹ thuật xử lý tín hiệu số được áp dụng để thực hiện các thuật toán này trên hệ thống WiMAX di động. Hiệu quả của việc kết hợp này được đánh giá dựa trên các chỉ số quan trọng như BER, MSE và hiệu suất sử dụng phổ. Tối ưu hóa tham số của toàn bộ quá trình là chìa khóa để đạt hiệu quả tối đa.
