Ước lượng mù offset tần số sóng mang trong hệ thống OFDM

LÝ LỊCH KHOA HỌC

LỜI CAM ĐOAN

CẢM TẠ

TÓM TẮT

ABSTRACT

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

DANH SÁCH CÁC BẢNG

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố

1.2. Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tượng nghiên cứu

1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Kế hoạch thực hiện

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Giới thiệu chung

2.2. Cơ bản về OFDM

2.2.1. Sự phát triển của OFDM

2.2.2. Nguyên lý cơ bản của OFDM

2.2.3. Sơ đồ khối hệ thống OFDM

2.2.4. Ánh xạ điều chế

2.2.5. Bộ chuyển đổi nối tiếp – song song

2.2.6. Chuyển đổi miền tần số sang miền thời gian

2.2.7. Chèn khoảng bảo vệ

2.2.8. Điều chế RF

2.2.9. Ưu điểm – nhược điểm hệ thống OFDM

2.2.9.1. Ưu điểm của hệ thống OFDM

2.2.9.2. Nhược điểm của hệ thống OFDM

2.2.10. Offset tần số sóng mang (CFO) trong hệ thống OFDM

2.2.10.1. Độ lệch tần số

2.2.10.2. Nguyên nhân gây ra CFO

2.2.10.3. Ảnh hưởng của CFO

3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG CFO

3.1. Phương pháp ước lượng CFO sử dụng thuật toán dựa vào chuỗi huấn luyện

3.2. Phương pháp ước lượng CFO mù

3.2.1. Ước lượng CFO mù dựa vào tiêu chuẩn “diagonality”

3.2.2. Ước lượng CFO mù dựa vào tiền tố vòng CP (cyclic prefix)

3.3. Phương pháp ước lượng CFO bán mù

3.3.1. Ước lượng CFO bán mù dựa vào tiền mã hóa

3.3.2. Ước lượng CFO bán mù dựa vào pilot

4. CHƯƠNG 4: THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG MÙ CFO DỰA VÀO KHÔNG GIAN CON MỚI TRONG HỆ THỐNG OFDM

4.1. Mô hình hệ thống

4.2. Thuật toán ước lượng CFO

4.3. Tóm tắt thuật toán ước lượng CFO

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

5.1. Sai số bình phương trung bình (MSE)

5.2. Kết quả mô phỏng

5.3. Kết quả mô phỏng MSE của ước lượng mù CFO dựa vào phương pháp không gian con mới

5.4. So sánh phương pháp ước lượng mù CFO đã thực hiện với các phương pháp ước lượng mù khác

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN

6.1. Kết quả đạt được

6.2. Hạn chế của đề tài

6.3. Hướng phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống OFDM

Kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đã trở thành một phần quan trọng trong các hệ thống truyền thông hiện đại. Với khả năng sử dụng phổ tần số hiệu quả, OFDM cho phép truyền tải dữ liệu qua nhiều tần số sóng mang khác nhau mà vẫn duy trì tính trực giao giữa chúng. Điều này giúp giảm thiểu hiện tượng nhiễu liên sóng mang (ICI) và cải thiện chất lượng tín hiệu. Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn nhất mà OFDM phải đối mặt là độ nhạy cảm với độ lệch tần số sóng mang (CFO). Sự xuất hiện của CFO có thể dẫn đến việc mất tính trực giao giữa các sóng mang, gây ra hiện tượng nhiễu và làm tăng tỷ lệ lỗi bit (BER). Do đó, việc ước lượng chính xác CFO là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất của hệ thống. Các phương pháp ước lượng CFO hiện có được chia thành ba loại: ước lượng rõ, ước lượng bán mù và ước lượng mù. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống.

1.1 Đặc điểm của kỹ thuật OFDM

Kỹ thuật OFDM có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng chống lại fading chọn lọc theo tần số và tiết kiệm băng thông. Tuy nhiên, OFDM cũng gặp phải một số nhược điểm như tỷ số công suất đỉnh trung bình (PAPR) cao và độ nhạy với CFO. Đặc biệt, CFO có thể xuất hiện do nhiều nguyên nhân khác nhau, bao gồm hiệu ứng Doppler và sự khác biệt tần số giữa các bộ dao động. Việc hiểu rõ về các nguyên nhân gây ra CFO sẽ giúp các nhà nghiên cứu phát triển các phương pháp ước lượng hiệu quả hơn. Các nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng việc sử dụng các phương pháp ước lượng mù có thể giúp giảm thiểu ảnh hưởng của CFO mà không cần sử dụng thêm dữ liệu bổ sung, từ đó tối ưu hóa băng thông sử dụng.

II. Phương pháp ước lượng mù CFO

Phương pháp ước lượng mù CFO dựa vào không gian con mới đã được nghiên cứu và phát triển để cải thiện hiệu quả ước lượng trong các hệ thống OFDM. Phương pháp này khai thác nullspace của ma trận giảm bậc để thực hiện ước lượng mà không cần sử dụng chuỗi huấn luyện. Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp này có khả năng ước lượng CFO tốt hơn so với các phương pháp ước lượng mù khác, như ước lượng mù dựa vào Cyclic Prefix (CP) và tiêu chuẩn “Diagonality”. Việc sử dụng các kiểu điều chế khác nhau như QPSK, 16-QAM, và 64-QAM trong mô phỏng cho thấy rằng phương pháp này có thể duy trì hiệu suất cao ngay cả trong môi trường có nhiễu. Điều này chứng tỏ rằng phương pháp ước lượng mù CFO dựa vào không gian con mới có thể là một giải pháp khả thi cho các hệ thống truyền thông hiện đại.

2.1 Ưu điểm của phương pháp ước lượng mù

Phương pháp ước lượng mù CFO không chỉ giúp tiết kiệm băng thông mà còn giảm thiểu độ phức tạp trong việc triển khai. Bằng cách không yêu cầu chuỗi huấn luyện, phương pháp này cho phép hệ thống hoạt động liên tục mà không bị gián đoạn. Hơn nữa, khả năng ước lượng chính xác trong môi trường có nhiễu là một yếu tố quan trọng, giúp cải thiện chất lượng tín hiệu và giảm tỷ lệ lỗi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp này có thể đạt được sai số bình phương trung bình (MSE) thấp hơn so với các phương pháp truyền thống, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống OFDM.

III. Kết quả mô phỏng và đánh giá

Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp ước lượng mù CFO dựa vào không gian con mới mang lại hiệu quả ước lượng tốt hơn so với các phương pháp khác. Các chỉ số như MSE được sử dụng để đánh giá chất lượng ước lượng, cho thấy rằng phương pháp này có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau. Việc so sánh với các phương pháp ước lượng mù khác cho thấy rằng phương pháp này không chỉ cải thiện độ chính xác mà còn giảm thiểu ảnh hưởng của CFO trong các hệ thống OFDM. Điều này mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực ước lượng CFO, đồng thời khẳng định giá trị thực tiễn của phương pháp này trong các ứng dụng truyền thông hiện đại.

3.1 Đánh giá hiệu quả của phương pháp

Đánh giá hiệu quả của phương pháp ước lượng mù CFO cho thấy rằng nó có thể cải thiện đáng kể chất lượng tín hiệu trong các hệ thống OFDM. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng phương pháp này có thể duy trì hiệu suất cao ngay cả trong môi trường có nhiễu, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng thực tế. Hơn nữa, việc không yêu cầu chuỗi huấn luyện giúp giảm thiểu độ phức tạp và chi phí triển khai, từ đó làm cho phương pháp này trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các nhà nghiên cứu và kỹ sư trong lĩnh vực truyền thông.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE về ước lượng mù offset tần số sóng mang trong hệ thống OFDM