Luận văn: Khử ICI cho hệ thống thông tin di động OFDM

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khử nhiễu ICI cho hệ thống thông tin di động OFDM. Giải pháp nâng cao hiệu suất và giảm lỗi truyền dẫn.

• Tác giả: Bùi Thị Dân
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Viết Kính
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Thông tin di động
• Đề tài: Khử ICI cho hệ thống thông tin di động dùng OFDM
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• BẢNG CHÚ THÍCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• Các hình sử dụng trong đề tài
• Các bảng sử dụng trong đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ MÔI TRƢỜNG
• 1.1. SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG [1]
• 1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G)
• 1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)
• 1.1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2.5G)
• 1.1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G)
• 1.2. Cuộc cách mạng của hệ thống thông tin
• 1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU
• 1.3.1. Đặc tính sóng vô tuyến
• 1.3.2. Suy hao đường truyền
• 1.3.3. Phading
• 2. CHƢƠNG 2: HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG OFDM
• 2.1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG OFDM
• 2.1.1. Đặc điểm
• 2.1.2. Mô tả toán học của tín hiệu OFDM [11]
• 3. CHƯƠNG III
• 3.1. THIẾT KẾ HỆ OFDM VÀ MÔ PHỎNG
• 3.1.1. CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ MỘT HỆ OFDM
• 3.1.2. CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG
• 3.2. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4. CHƯƠNG IV
• 4.1. VẤN ĐỀ CAN NHIỄU GIỮA CÁC SÓNG MANG KHI CÓ OFFSET VÀ DOPPLER
• 4.1.1. ẢNH HƯỞNG CỦA OFFSET VÀ DOPPLER
• 4.1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHỬ ICI
• 4.2. Mô phỏng và kết quả
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về OFDM và ICI Trong Thông Tin Di Động

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và truyền thông đã tạo ra các dịch vụ tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng của con người với độ chính xác và tin cậy cao, đặc biệt trong các hệ thống thông tin vô tuyến. Để đạt được mục tiêu của các dịch vụ vô tuyến tổ ong băng rộng, cần thiết phải chuyển đổi sang các mạng truyền thông vô tuyến thế hệ thứ 4 (4G). Phương pháp ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM), một kỹ thuật điều chế cho các hệ thống truyền thông đa sóng mang, là một ứng cử viên sáng giá. Trong những năm gần đây, các hệ thống truyền thông đa sóng mang đã được ứng dụng nhiều như quảng bá audio số (DAB), quảng bá video số (DVB). Đặc biệt, việc áp dụng OFDM cho các hệ thống Wireless LAN thu được nhiều thành tựu đáng kể. Công nghệ OFDM được sử dụng làm cơ sở tầng vật lý PHY trong các tiêu chuẩn IEEE 802.11a ở Bắc Mỹ và HiPerLAN/2 ở Châu Âu, và đang được xem xét cho các tiêu chuẩn IEEE 802. Tuy nhiên, OFDM cũng đối mặt với những thách thức như tỷ số công suất đỉnh trên trung bình PAPR cao, nhiễu liên sóng mang (ICI) và nhiễu liên ký tự (ISI). Luận văn này đề cập đến vấn đề triệt nhiễu xuyên sóng mang cho hệ thống OFDM. Ba phương pháp được xem xét là các phương pháp tự triệt nhiễu (SC), phương pháp ước lượng gần giống nhất (ML), và phương pháp lọc Kalman mở rộng (EKF).

1.1. Giới Thiệu Hệ Thống OFDM Trong Mạng Di Động 5G

Hệ thống OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là hệ thống truyền thông sử dụng nguyên lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giao. Nó hoạt động bằng cách phân chia luồng dữ liệu thành nhiều luồng dữ liệu song song có tốc độ bit thấp hơn, và sử dụng các luồng con này để điều chế sóng mang với nhiều sóng mang con có tần số khác nhau. Các sóng mang con trong hệ thống OFDM trực giao với nhau, cho phép chúng được tách ở máy thu mà không bị nhiễu từ sóng mang khác. Điều này hạn chế suy hao do kênh truyền dẫn vô tuyến, trong đó suy hao quan trọng nhất là hiện tượng fading. OFDM với nhiều tần số sóng mang con chỉ bị ảnh hưởng hữu hạn bởi fading trên một số sóng mang con, và vì toàn bộ các sóng mang con băng hẹp nên thông tin được điều chế trong chúng được truyền qua kênh một cách tin cậy. Hệ thống OFDM cho phép triển khai máy thu không cần bộ cân bằng hoặc cân bằng đơn giản mà vẫn đảm bảo tính trực giao của các sóng mang con khi thu qua kênh lựa chọn tần số.

1.2. Bản Chất Của Nhiễu Liên Sóng Mang ICI Trong OFDM

Một trong những nhược điểm của OFDM là tính nhạy cảm với dịch chuyển tần số giữa các tín hiệu phát và thu. Dịch chuyển tần số này, thường gọi là độ lệch tần số, có thể được tạo ra bởi dịch chuyển Doppler trong kênh hoặc do sự khác nhau giữa các tần số của bộ tạo dao động nội ở phía phát và phía thu. Dịch chuyển tần số này làm mất tính trực giao giữa các sóng mang con, và các tín hiệu phát trên mỗi sóng mang không còn độc lập với nhau. Đây là lý do chính gây ra nhiễu liên sóng mang ICI. Sự tồn tại của ICI làm giảm hiệu năng của hệ thống OFDM, ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu và chất lượng tín hiệu. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp khử ICI là vô cùng quan trọng để đảm bảo hiệu suất của hệ thống OFDM trong các ứng dụng thực tế.

II. Các Yếu Tố Gây Ra ICI Trong Hệ Thống OFDM Hiện Đại

Nhiễu liên sóng mang (ICI) là một vấn đề nghiêm trọng trong hệ thống OFDM. Có nhiều yếu tố có thể gây ra ICI, bao gồm dịch tần số, dịch Doppler, và hiệu ứng kênh truyền dẫn. Dịch tần số xảy ra khi có sự khác biệt giữa tần số của bộ tạo dao động tại máy phát và máy thu. Dịch Doppler xảy ra do chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu. Hiệu ứng kênh truyền dẫn, đặc biệt là kênh fading, có thể làm méo tín hiệu và gây ra ICI. Theo tài liệu, “OFDM is very sensitive to frequency offset.”, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đồng bộ tần số chính xác trong hệ thống OFDM. Ảnh hưởng của ICI có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng các kỹ thuật đồng bộ tần số và các thuật toán khử ICI phức tạp.

2.1. Ảnh Hưởng Của Doppler và Offset Lên Hiệu Suất OFDM

Trong hệ thống OFDM, Doppler và Offset có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất. Doppler gây ra do chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu, dẫn đến sự thay đổi tần số của tín hiệu. Điều này gây ra nhiễu giữa các sóng mang con, làm giảm chất lượng tín hiệu và tăng tỷ lệ lỗi bit (BER). Offset tần số, do sự khác biệt giữa tần số của bộ tạo dao động tại máy phát và máy thu, cũng gây ra nhiễu tương tự. Để giảm thiểu ảnh hưởng của Doppler và Offset, các kỹ thuật đồng bộ tần số chính xác và các thuật toán bù Doppler thường được sử dụng. Theo tài liệu, “The mobile moves towards the direction of arrival of wave, then the Doppler shift is negative”, thể hiện rõ tác động của vận tốc đối với dịch tần số trong hệ thống OFDM.

2.2. Kênh Truyền Đa Đường và Ảnh Hưởng Đến Inter Carrier Interference

Kênh truyền đa đường là một yếu tố quan trọng gây ra Inter-Carrier Interference (ICI) trong hệ thống OFDM. Trong kênh đa đường, tín hiệu truyền từ máy phát đến máy thu theo nhiều đường khác nhau, mỗi đường có độ trễ và suy hao khác nhau. Điều này dẫn đến hiện tượng chồng lấp giữa các ký hiệu OFDM, gây ra nhiễu và làm giảm chất lượng tín hiệu. Để giảm thiểu ảnh hưởng của kênh đa đường, kỹ thuật chèn khoảng bảo vệ (Cyclic Prefix - CP) được sử dụng. CP là bản sao của phần cuối của ký hiệu OFDM được thêm vào đầu ký hiệu, giúp loại bỏ ISI và giảm thiểu ICI. Theo tài liệu, “For multi path signals will bear other effects, have amplitude and phase different, when aggregated cause increase continuously signal. This phenomenon is called phading”, khẳng định vai trò của môi trường truyền dẫn đối với sự thay đổi tín hiệu.

III. Phương Pháp Tự Triệt ICI SC Nâng Cao Hiệu Suất OFDM

Phương pháp tự triệt nhiễu (SC) là một kỹ thuật hiệu quả để giảm thiểu ICI trong hệ thống OFDM. Phương pháp này dựa trên việc điều chế ký hiệu dữ liệu lối vào trên một nhóm các sóng mang con với các hệ số đã được định trước, sao cho các tín hiệu ICI tạo ra trong nhóm sẽ triệt lẫn nhau. Sơ đồ tự triệt ICI yêu cầu bắt buộc các tín hiệu phát phải thoả mãn một số điều kiện nhất định, ví dụ, X(1)=-X(0), X(3)=-X(2),... Điều này cho phép tín hiệu thu được trên sóng mang con thứ k và k+1 là Y'(k) = Σ X(l)[S(l-k) - S(l+1-k)] + n. Điều này giúp giảm đáng kể các thành phần ICI trong tín hiệu thu được.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Sơ Đồ Tự Triệt ICI SC

Sơ đồ tự triệt nhiễu ICI (Self-Cancellation - SC) hoạt động dựa trên nguyên lý tạo ra các thành phần nhiễu có biên độ bằng nhau và pha ngược nhau, từ đó triệt tiêu lẫn nhau. Để đạt được điều này, dữ liệu được điều chế trên các sóng mang con lân cận theo một quy luật nhất định. Ví dụ, nếu sóng mang con thứ k mang dữ liệu X, thì sóng mang con thứ k+1 sẽ mang dữ liệu -X. Khi tín hiệu truyền qua kênh, ICI sẽ xuất hiện do dịch tần số. Tuy nhiên, nhờ cách điều chế đặc biệt này, các thành phần ICI từ sóng mang k và k+1 sẽ có pha ngược nhau và triệt tiêu lẫn nhau. Điều này giúp giảm đáng kể mức độ ICI trong tín hiệu thu được.

3.2. Ưu Điểm và Nhược Điểm Của Phương Pháp Tự Triệt ICI SC

Ưu điểm chính của phương pháp tự triệt ICI SC là khả năng giảm thiểu ICI một cách hiệu quả mà không cần các thuật toán phức tạp. Phương pháp này cũng tương đối đơn giản để triển khai. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là làm giảm hiệu suất băng thông. Do mỗi cặp sóng mang con chỉ truyền một ký hiệu dữ liệu, hiệu suất băng thông giảm đi một nửa. Theo tài liệu, “The ICI self-cancellation scheme has an inherent bandwidth reduction of one-half.”, nhấn mạnh sự đánh đổi giữa hiệu suất băng thông và khả năng khử nhiễu.

IV. Ước Lượng ML Giảm ICI OFDM Trong Môi Trường Thay Đổi

Phương pháp ước lượng gần giống nhất (ML) là một phương pháp thống kê hiệu quả để giảm thiểu ICI trong hệ thống OFDM. Trong phương pháp này, độ lệch tần số đầu tiên được ước lượng thống kê dùng thuật toán gần giống nhất, và sau đó được triệt tại lối thu. Phương pháp này cần phải tạo một phiên bản OFDM trước khi truyền và so sánh pha của mỗi sóng mang con giữa các ký hiệu kế tiếp. Khi một ký hiệu OFDM của dãy có độ dài N được tái tạo, phía thu thu lại chuỗi 2N điểm {r(n)}. Dịch tần số là sự sai pha giữa R1(k) và R2(k), đó là R2(k)=R1(k) ej2πϵ.

4.1. Thuật Toán Ước Lượng Gần Giống Nhất ML Cho ICI

Thuật toán ước lượng gần giống nhất (ML) để giảm ICI trong hệ thống OFDM hoạt động bằng cách ước lượng độ lệch tần số một cách chính xác và sau đó bù trừ độ lệch này. Thuật toán này dựa trên việc tìm ra giá trị độ lệch tần số mà tối đa hóa hàm khả năng (likelihood function) của tín hiệu thu được. Để thực hiện điều này, thuật toán ML cần thông tin về kênh truyền và các đặc tính thống kê của nhiễu. Tuy nhiên, trong thực tế, thông tin này thường không có sẵn hoặc không chính xác. Do đó, thuật toán ML thường phải được kết hợp với các thuật toán ước lượng kênh và ước lượng nhiễu.

4.2. Ưu và Nhược Điểm Của Ước Tính Maximum Likelihood Trong OFDM

Ưu điểm của phương pháp ước lượng gần giống nhất (ML) là khả năng ước lượng độ lệch tần số một cách chính xác, đặc biệt trong môi trường nhiễu thấp. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là độ phức tạp tính toán cao. Thuật toán ML đòi hỏi phải thực hiện nhiều phép tính phức tạp, đặc biệt khi số lượng sóng mang con lớn. Điều này có thể gây khó khăn trong việc triển khai phương pháp ML trong các hệ thống OFDM thời gian thực.

V. Lọc Kalman Mở Rộng EKF Giảm Thiểu ICI Thích Ứng Cao

Các bộ lọc Kalman rất phổ biến trong các tài liệu về truyền thông và xử lý tín hiệu. Lọc Kalman là một thuật toán ước lượng đệ quy mạnh và có nhiều ứng dụng đặc biệt mà chúng ta đã biết trong viễn thông, như cân bằng thích nghi trong các kênh thoại, cân bằng thích nghi với các kênh phân tán fading và mạng anten thích nghi. Khi là một bộ lọc đệ quy, nó đặc biệt thích hợp với các quá trình không ổn định như các tín hiệu phát trong kênh vô tuyến thay đổi theo thời gian. Trong việc ước lượng các quá trình không dừng, bộ lọc Kalman tính toán lượng ước đoán hiệu năng riêng của nó như một phần phép đệ quy và sử dụng thông tin này để cập nhật các giá trị ước lượng trong mỗi bước. Bởi vậy, quy trình ước lượng được điều chỉnh theo đặc tính thống kê thay đổi theo thời gian của các quá trình ngẫu nhiên.

5.1. Ứng Dụng Lọc Kalman EKF Cho ICI Trong Thông Tin Di Động

Lọc Kalman mở rộng (EKF) là một công cụ mạnh mẽ để giảm thiểu ICI trong hệ thống OFDM, đặc biệt trong môi trường thông tin di động nơi kênh truyền thay đổi liên tục theo thời gian. EKF hoạt động bằng cách ước lượng trạng thái của hệ thống (ví dụ, độ lệch tần số) một cách đệ quy, sử dụng các phép đo (ví dụ, tín hiệu thu được) và mô hình trạng thái của hệ thống. Ước lượng này sau đó được sử dụng để bù trừ ICI trong tín hiệu thu được. EKF đặc biệt hữu ích trong các kênh fading nơi độ lệch tần số thay đổi nhanh chóng. Theo tài liệu, “The fact is an estimation recursion is particularly suited for non-stationary process such as the radio signal that change of time channel”, nhấn mạnh khả năng thích ứng tốt của thuật toán với môi trường thay đổi.

5.2. Ưu Nhược Điểm Lọc Kalman Mở Rộng EKF Khử Inter Carrier Interference

Ưu điểm chính của lọc Kalman mở rộng (EKF) là khả năng thích ứng với các kênh truyền thay đổi theo thời gian. EKF cũng có thể cung cấp ước lượng chính xác về độ lệch tần số ngay cả trong môi trường nhiễu cao. Tuy nhiên, nhược điểm của EKF là độ phức tạp tính toán cao và yêu cầu bộ nhớ lớn. EKF cũng đòi hỏi phải có mô hình trạng thái chính xác của hệ thống, điều này có thể khó khăn trong thực tế.

VI. So Sánh Hiệu Năng Các Phương Pháp Khử ICI Trong OFDM

Để so sánh hiệu năng của ba sơ đồ triệt nhiễu khác nhau (SC, ML, EKF), các đường cong BER được sử dụng để đánh giá hiệu năng của mỗi sơ đồ. Để mô phỏng, phần mềm Matlab với các công cụ truyền thống đã được sử dụng. Hệ thống thu phát OFDM được sử dụng theo mô hình đã trình bày trước đó. Độ dịch tần số được đưa ra như là sự quay pha. Các sơ đồ điều chế là khoá dịch pha (BPSK) và điều chế biên độ cầu phương (4- QAM) được lựa chọn.

6.1. Phân Tích So Sánh Hiệu Quả Các Thuật Toán Giảm ICI

Việc phân tích và so sánh hiệu quả của các thuật toán giảm ICI là rất quan trọng để lựa chọn thuật toán phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Các thuật toán khác nhau có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau về độ phức tạp tính toán, khả năng thích ứng với kênh truyền thay đổi, và khả năng giảm thiểu ICI. Các tiêu chí quan trọng để so sánh hiệu quả của các thuật toán bao gồm tỷ lệ lỗi bit (BER), tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR), và độ phức tạp tính toán.

6.2. Lựa Chọn Phương Pháp Khử ICI Tối Ưu Cho Hệ Thống OFDM

Việc lựa chọn phương pháp khử ICI tối ưu cho hệ thống OFDM phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm yêu cầu về hiệu suất, độ phức tạp tính toán, và điều kiện kênh truyền. Đối với các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao và có khả năng xử lý tính toán lớn, các thuật toán phức tạp như ML hoặc EKF có thể là lựa chọn tốt. Đối với các ứng dụng yêu cầu độ phức tạp thấp và có thể chấp nhận hiệu suất thấp hơn, các thuật toán đơn giản như SC có thể phù hợp hơn. Điều kiện kênh truyền cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phương pháp khử ICI. Trong các kênh thay đổi nhanh chóng, các thuật toán thích ứng như EKF có thể hoạt động tốt hơn so với các thuật toán tĩnh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và truyền thông đã tạo ra các dịch vụ tốc độ cao, nhờ đó đáp ứng các nhu cầu trao đổi thông tin ngày một tăng của con người với độ chính xác và tin cậy cao, đặc biệt trong các hệ thống thông tin vô tuyến, với đặc điểm môi trường nói chung không thuận lợi như truyền thông hữu tuyến, yêu cầu thiết kế hệ thống hợp lý để cung cấp hiệu năng hệ thống truyền thông tin cậy là vấn đề khó khăn. Để đạt được mục tiêu của các dịch vụ vô tuyến tổ ong băng rộng cần thiết phải chuyển đổi sang các mạng truyền thông vô tuyến thế hệ thứ 4 (4G). Phương pháp ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, một kỹ thuật điều chế cho các hệ thống truyền thông đa sóng mang, là một ứng cử viên cho các chuẩn truyền thông 4G. Trong những năm gần đây, các hệ thống truyền thông đa sóng mang đã được ứng dụng nhiều như quảng bá audio số DAB, quảng bá video số DVB.

Đặc biệt trong những năm gần đây, việc áp dụng OFDM cho các hệ thống Wireless LAN thu được nhiều thành tựu đáng kể, công nghệ OFDM được sử dụng làm cơ sở tầng vật lý PHY trong các tiêu chuẩn IEEE 802.11a ở Bắc Mỹ và HiPerLAN/2 ở Châu Âu, được xem xét cho các tiêu chuẩn IEEE 802. Điều chế đa sóng mang có nhiều ưu điểm so với các hệ đơn sóng mang như kháng nhiễu tốt trên kênh fading đa đường, nâng cao hiệu suất phổ. nhưng mặt khác nó cũng có những nhược điểm như tỷ số công suất đỉnh trên trung bình PAPR cao, hay nhiễu ISI, ICI. Luận văn này đề cập đến vấn đề triệt nhiễu xuyên sóng mang cho hệ thống OFDM.

3 phương pháp được xem xét đó là các phương pháp tự triệt nhiễu SC, phương pháp ước lượng gần giống nhất ML, phương pháp lọc Kalman mở rộng EKF. 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1 : HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ MÔI TRƢỜNG TRUYỀN DẪN 1. SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG [1] Kể từ khi được triển khai vào những năm đầu của thập niên 1980 cho đến nay, thông tin vô tuyến di động đã và đang phát triển với tốc độ hết sức nhanh chóng trên phạm vi toàn cầu. Kết quả thống kê cho thấy ở một số quốc gia, số luợng thuê bao di động đã vượt hẳn số lượng thuê bao cố định.

Trong tương lai số luợng thuê bao di động và cố định sẽ tiếp tục tăng lên và song song với nó là sự gia tăng về nhu cầu của người sử dụng. Điều này đã khiến các nhà khai thác cũng như các tổ chức viễn thông không ngừng nghiên cứu, cải tiến và đưa ra các giải pháp kỹ thuật để cải tiến và nâng cấp các hệ thống thông tin. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) Hệ thống mạng di động thế hệ thứ nhất (1G) được phát triển vào những năm cuối thập niên 70, hệ thống này sử dụng kỹ thuật analog. Tất cả các hệ thống 1G sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA.

Các hệ thống mạng di động 1G được dùng cho dịch vụ thoại với chất lượng khá thấp nguyên do tình trạng nghẽn mạch và nhiễu xảy ra thường xuyên. Các hệ thống mạng di động 1G bao gồm các hệ thống : • AMPS • ETACTS • NMT. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) Hệ thống mạng 2G được triển khai vào năm 1990 và hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi. Là một mạng thông tin di động số băng hẹp, phương pháp đa truy cập TDMA (Time Division Multiple Access) và CDMA (Code 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Division Multiple Access) được sử dụng kết hợp FDMA.

Hệ thống mạng di động 2G sử dụng cho dịch vụ thoại và truyền số liệu. Hệ thống mạng 2G bao gồm các hệ thống : • IS-95 • GSM. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2.5G) Hệ thống mạng 2.5G là mạng chuyển tiếp giữa hệ thống mạng di đ ộng thế hệ thứ 2 (2G) và thứ 3 (3G). Nâng cấp hệ thống mạng 2G lên 2.5G nhanh hơn và có chi phí thấp hơn so với việc nâng cấp mạng từ 2G lên 3G.5G như một bước đệm chuyển tiếp, không đòi hỏi sự thay đổi có tính chất đột biến.

Các hệ thống mạng 2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) Là thế hệ thông tin di động số cho phép chuyển mạch bất kỳ, có khả năng truyền thông đa phương tiện chất lượng cao. Các hệ thống 3G được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp với TDMA, có khả năng cung cấp một băng tần rộng theo yêu cầu, do đó có thể hỗ trợ các dịch vụ có nhiều tốc độ khác nhau. Ở thế hệ thứ 3, các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn chung duy nhất và phục vụ lên đến 2Mbps.

Mặc dù 3G được tính toán sẽ là một chuẩn mang tính toàn cầu nhưng chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng cho hệ thống này rất tốn kém. Các hệ thống mạng 3G: 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] • WCDMA • UMTS 1. Cuộc cách mạng của hệ thống thông tin Hệ thống thông tin di động thương mại được đưa vào ứng dụng tại Mỹ năm 1946, sử dụng băng tần 150MHz với khoảng cách kênh là 60KHz và số lượng kênh bị hạn chế là 3 kênh. Đó là hệ thống bán song công.

Sau khi cải tiến, hệ thống IMTS MJ bao gồm 11 kênh ở băng tần 150Mhz và hệ thống ITMS MK bao gồm 12 kênh ở băng tần 459Mhz đã được sử dụng vào năm 1969. Đây là hệ thống song công, trong đó một trạm gốc BS có thể phục vụ cho vùng bán kính rộng đến 80km. Cho đến nay, công nghệ thông tin vô tuyến đã có những phát triển vượt bậc trong những năm gần đây. Hầu hết các hệ thống WLAN hiện nay dùng theo chuẩn IEEE802.11b, cung cấp tốc độ dữ liệu cực đại 11Mbps.

Các tiêu chuẩn WLAN mới như IEEE802.11a và HyperLAN2 dựa trên công nghệ OFDM cung cấp tốc độ dữ liệu tới 54Mbps. Tuy nhiên trong tương lai gần các hệ thống sẽ yêu cầu các mạng WLAN có tốc độ dữ liệu lớn hơn 100Mbps. Do vậy cần phải cải thiện hơn nữa hiệu quả phổ và dung lượng dữ liệu của các hệ thống OFDM trong các ứng dụng WLAN. Mạng di động thế hệ thứ ba và bốn cung cấp cho khách hàng tốc độ dữ liệu cao, phạm vi dịch vụ lớn như thông tin thoại, điện thoại truyền hình và truy cập Internet với tốc độ cao.

OFDM là một ứng cử viên tiềm năng của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU 1. Đặc tính sóng vô tuyến Đối với đường truyền tín hiệu vô tuyến lý tưởng, thì tín hiệu nhận chỉ bao gồm các đường truyền tín hiệu đơn trực tiếp, nó sẽ được tái tạo hoàn chỉnh như ban đầu. Tuy nhiên, trên thực tế tín hiệu sẽ bị thay đổi trong suốt 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] quá trình truyền.

Điều này thể hiện, tín hiệu nhận được bao gồm các tín hiệu suy giảm, phản xạ và tán xạ từ các đối tượng ở gần như đồi núi, cao ốc, nhà cửa, xe cộ. Ta sẽ xem xét các đặc điểm cơ bản là vấn đề suy hao và phading Phía phát Bộ chuyển đổi Tín hiệu phản xạ Tín hiệu trực tiếp 1. Suy hao đường truyền Suy hao đường truyền tăng theo khoảng cách và theo tần số. Trong không gian tự do thì suy hao này tỷ lệ với bình phương khoảng cách.

Tuy nhiên các hiệu ứng về che khuất bởi các vật cản nên biên độ tín hiệu thu được sẽ thăng giáng ngẫu nhiên. Hiện tượng này được gọi là phading logarit chuẩn. Okumura và Hata đã xây dựng công thức thực nghiệm để mô hình hoá loại phading này [2] d Lp ( d )( dB )  Ls ( dB )  10nlg( )  X  ( dB ) d0 (1.1) với Lp : hàm của khoảng cách d giữa nơi phát và nơi thu d0 : khoảng cách chuẩn từ 1m đến 1km tuỳ theo mô hình được chọn Ls : suy hao tại điểm có khoảng cách chuẩn d0 n : hệ số mũ suy hao X : là một giá trị ngẫu nhiên phân bố chuẩn có phương sai  1. Phading Truyền dẫn vô tuyến có những tiện lợi rất lớn, bên cạnh đó cũng có những hạn chế không nhỏ làm ảnh hưởng đến sự truyền dẫn sóng vô tuyến.

9 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Không giống như các kênh truyền dẫn hữu tuyến là ổn định, có thể biết trước thì các kênh truyền dẫn vô tuyến là rất ngẫu nhiên và rất khó khăn cho việc phân tích, tính toán. Có hai loại mô hình truyền dẫn đã được sử dụng để nghiên cứu là: -Mô hình truyền dẫn phading quy mô lớn (large-scale phading) -Mô hình truyền dẫn phading quy mô nhỏ (small-scale phading) Ta chỉ xem xét các hiện tượng phading trong mô hình truyền dẫn phading quy mô nhỏ.Khái niệm phading Trong thông tin vô tuyến, tín hiệu từ nơi phát đến nơi thu có thể được truyền đồng thời trên hai nhiều đường truyền sóng do các hiện tượng vật lý như phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ.Tín hiệu từ các sóng đa đường sẽ chịu các ảnh hưởng khác nhau, có biên độ và pha khác nhau, khi tổng hợp lại gây nên thăng giáng tín hiệu một cách liên tục. Hiện tượng này gọi là phading.Truyền đa đường Truyền đa đường trong kênh vô tuyến tạo ra các hiệu ứng phading quy mô nhỏ, trong đó có 3 hiệu ứng quan trọng sau: - Sự thay đổi nhanh độ mạnh của tín hiệu trên cự ly nhỏ hay trong khoảng thời gian ngắn - Tín hiệu bị điều tần do độ dịch Doppler trên các đường truyền khác nhau - Sự lệch thời gian gây ra bởi độ trễ của các tín hiệu truyền đa đường. Trong các vùng đô thị, suy giảm xảy ra do chiều cao của anten di động thấp hơn các công trình xây dựng xung quanh, nên không có đường truyền thẳng từ trạm cơ sở đến máy thu, thậm chí khi tồn tại đường truyền thẳng, đa đường vẫn xảy ra do phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh.

Tín hiệu thu được tại máy di động gồm một số lớn sóng phẳng có phân bố biên độ, pha 10 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] và góc tới ngẫu nhiên. Thậm chí máy di động đứng yên, tín hiệu nhận được vẫn có thể suy giảm do sự chuyển động của các vật cản trong kênh vô tuyến.