Ứng dụng kỹ thuật Vector OFDM trong hệ thống MIMO tại HCMUTE

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

MỤC LỤC

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

1.2. Những kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố

1.3. Mục đích đề tài

1.4. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài

1.5. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Kỹ thuật OFDM

2.2. Nguyên lý kỹ thuật truyền đa sóng mang

2.3. Phổ của tín hiệu OFDM

2.4. Thực hiện OFDM sử dụng biến đổi DFT/IDFT

2.5. Ảnh hưởng của Fading đa đường lên việc thu tín hiệu OFDM

2.6. Thêm CP vào tín hiệu OFDM

2.7. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật OFDM

2.7.1. Nhược điểm

2.8. Kỹ thuật MIMO

2.8.1. Các kỹ thuật phân tập

2.8.1.1. Phân tập thời gian

2.8.1.2. Phân tập tần số

2.8.1.3. Phân tập không gian

2.8.2. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật MIMO

2.8.2.1. Ưu điểm của kỹ thuật MIMO

2.8.2.2. Khuyết điểm của kỹ thuật MIMO

3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG MIMO-Vector OFDM

3.1. Hệ thống MIMO-Vector OFDM

3.1.1. Hệ thống phát MIMO-Vector OFDM

3.1.2. Hệ thống thu MIMO-Vector OFDM

3.1.3. Đặc tính của tín hiệu vào và ra của hệ thống

3.2. Các tham số chất lượng hệ thống

3.2.1. Xác suất lỗi cặp (PEP)

3.2.2. Độ lợi phân tập, độ lợi mã

3.3. Phân tích so sánh V-OFDM với các kỹ thuật OFDM khác

3.3.1. So sánh với Coded OFDM

3.3.2. So sánh với Constellation-Rotated OFDM

3.3.3. So sánh với Precoded OFDM

3.3.4. So sánh với Asymmetric OFDM

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG MIMO-VECTOR OFDM

4.1. Các tham số mô phỏng

4.2. Một số lưu đồ thuật toán của chương trình

4.2.1. Lưu đồ mô phỏng kênh truyền

4.2.2. Lưu đồ mô phỏng thu phát tín hiệu

4.2.3. Lưu đồ mô phỏng thuật toán tính BER

4.3. Mô phỏng Matlab và đánh giá kết quả

4.3.1. Hệ thống MIMO-VOFDM với chiều dài các khối vector khác nhau

4.3.2. BER của hệ thống với chiều dài khối vector thay đổi ở từng mức M_QAM

4.3.3. Đánh giá hệ thống MIMO-Vector OFDM với kênh truyền fading và AWGN

4.3.4. So sánh với các hệ thống MIMO-OFDM khác

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

5.1. Những kết quả đạt được của luận văn

5.2. Hướng phát triển của đề tài

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

DANH SÁCH CÁC HÌNH

I. Tổng quan về kỹ thuật Vector OFDM

Kỹ thuật Vector OFDM (V-OFDM) là một phương pháp tiên tiến trong lĩnh vực truyền thông không dây, được phát triển để cải thiện hiệu suất của hệ thống MIMO (Multi Input Multi Output). V-OFDM được xem như một dạng tổng quát của OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), cho phép chuyển đổi từ kênh can nhiễu liên ký tự (ISI) sang kênh không can nhiễu ISI. Điều này giúp tăng cường khả năng phân tập và giảm thiểu ảnh hưởng của fading trong môi trường truyền dẫn. Theo nghiên cứu, V-OFDM có thể cải thiện đáng kể tỷ lệ lỗi bit (BER) và độ phức tạp mã hóa, từ đó nâng cao chất lượng tín hiệu trong các ứng dụng truyền thông hiện đại. Việc áp dụng V-OFDM trong hệ thống MIMO không chỉ giúp tối ưu hóa băng thông mà còn tăng cường khả năng chống nhiễu, điều này rất quan trọng trong các hệ thống truyền thông di động thế hệ mới.

1.1. Nguyên lý hoạt động của V OFDM

V-OFDM hoạt động dựa trên nguyên lý phân chia tần số, trong đó các sóng mang phụ được sắp xếp một cách trực giao với nhau. Điều này cho phép các sóng mang chồng lấn mà không gây ra hiện tượng giao thoa giữa các ký hiệu (ISI). Kỹ thuật này sử dụng ma trận kênh thay vì các hệ số kênh đơn giản, giúp tăng cường khả năng phân tập và cải thiện hiệu suất truyền dẫn. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng V-OFDM trong hệ thống MIMO có thể giảm chi phí truyền tải dữ liệu một cách đáng kể, đồng thời cải thiện yếu tố Peak to Average Power Ratio (PAPR). Điều này có nghĩa là hệ thống có thể hoạt động hiệu quả hơn trong các điều kiện kênh phức tạp, đặc biệt là trong môi trường có fading chọn lọc tần số.

II. Phân tích hiệu suất của hệ thống MIMO V OFDM

Hệ thống MIMO-V-OFDM đã được phân tích và đánh giá qua nhiều mô phỏng khác nhau. Các tham số như độ lợi phân tập và độ lợi mã được xem xét kỹ lưỡng để xác định hiệu suất của hệ thống. Kết quả cho thấy rằng việc kết hợp giữa MIMO và V-OFDM không chỉ cải thiện chất lượng tín hiệu mà còn giảm thiểu tỷ lệ lỗi bit (BER) trong các kênh truyền fading. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng chi phí truyền tải dữ liệu của hệ thống giảm M lần so với hệ thống OFDM thông thường. Điều này chứng tỏ rằng V-OFDM có khả năng tối ưu hóa băng thông và nâng cao hiệu suất truyền dẫn trong các ứng dụng thực tế. Hệ thống này đặc biệt hữu ích trong các mạng không dây, nơi mà yêu cầu về tốc độ và độ tin cậy ngày càng cao.

2.1. So sánh với các kỹ thuật OFDM khác

Khi so sánh V-OFDM với các kỹ thuật OFDM khác như Coded OFDM hay Precoded OFDM, V-OFDM cho thấy những ưu điểm vượt trội trong việc giảm thiểu ảnh hưởng của fading và cải thiện BER. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng V-OFDM có thể cung cấp hiệu suất tốt hơn trong các kênh truyền phức tạp, nhờ vào khả năng xử lý ma trận kênh. Điều này không chỉ giúp tăng cường độ tin cậy của hệ thống mà còn mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực như truyền hình số, phát thanh và mạng di động 4G. Việc áp dụng V-OFDM trong hệ thống MIMO hứa hẹn sẽ mang lại những bước tiến mới trong công nghệ truyền thông không dây.

III. Ứng dụng thực tiễn của V OFDM trong hệ thống MIMO tại HCMUTE

Tại HCMUTE, việc nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật V-OFDM trong hệ thống MIMO đã mang lại nhiều kết quả khả quan. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng V-OFDM có thể cải thiện đáng kể hiệu suất truyền dẫn trong các môi trường có nhiều nhiễu và fading. Hệ thống này không chỉ giúp tối ưu hóa băng thông mà còn nâng cao khả năng phục hồi tín hiệu trong các điều kiện kém. Các ứng dụng thực tiễn của V-OFDM tại HCMUTE bao gồm phát triển các giải pháp truyền thông không dây cho các dịch vụ đa phương tiện, cũng như cải thiện chất lượng dịch vụ trong các mạng di động. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của V-OFDM trong việc nâng cao hiệu quả truyền thông tại các cơ sở giáo dục và nghiên cứu.

3.1. Kết quả nghiên cứu và triển khai

Các kết quả nghiên cứu tại HCMUTE đã chỉ ra rằng việc triển khai MIMO-V-OFDM có thể giảm thiểu tỷ lệ lỗi bit (BER) và cải thiện độ tin cậy của hệ thống truyền thông. Các mô phỏng cho thấy rằng hệ thống có thể hoạt động hiệu quả trong các điều kiện kênh phức tạp, từ đó mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực như truyền hình số và mạng di động. HCMUTE đã tiến hành nhiều dự án nghiên cứu nhằm phát triển và ứng dụng V-OFDM trong các hệ thống truyền thông hiện đại, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

Luận văn thạc sĩ về ứng dụng kỹ thuật Vector OFDM trong hệ thống MIMO tại HCMUTE