Mã không gian tần số thích nghi trong hệ
MIMO – OFDM


Nguyễn Trọng Tấn


Trường Đại học Công nghệ
Luận văn ThS. ngành: Kỹ thuật điện tử; Mã số: 60 52 70
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Viết Kính
Năm bảo vệ: 2011


Abstract. Chương I giới thiệu về OFDM. Chương II giới thiệu các hệ nhiều anten,
làm rõ một số khái niêm cần, quá trình xử lý tín hiệu thích nghi, các đặc tính của
kênh, các thông số chính của hệ thống và đưa ra một số nhược điểm. Chương III giới
thiệu về mã khối không gian thời gian, không gian tần số và một số kỹ thuật thích
nghi khác dựa vào các mã đó. Chương IV giới thiệu các kết quả mô phỏng hệ
MIMO - OFDM sử dụng mã SFBC và so sánh các kết quả thu được.

Keywords. Kỹ thuật điện tử; Mạng truyền thông; Anten; Tần số


Content
Chúng ta đang chứng kiến sự phát triển bùng nổ của thị trường viễn thông từ cuối thế
kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, và đang bắt đầu kỷ nguyên truyền số liệu. Sự phát triển của vi xử lý
góp phần chính vào sự bùng nổ của ngành viễn thông. Tuy nhiên, sự phát triển đó là nguồn
gốc cho hai lĩnh vực mà sau đó chúng phát triển tách rời nhau: Thứ nhất, lĩnh vực máy tính
và công nghệ phần mềm đã hỗ trợ và làm lên sự phát triển thành công nhanh chóng và đặc
biệt của internet. Thứ hai, trong lĩnh vực kỹ thuật truyền thông và xử lý tín hiệu tập trung vào
giải pháp thông tin di động đã được khách hàng đón nhận nhiệt tình.

Các hệ thống di động và internet làm tăng thêm sự mong đợi của người sử dụng về
dung lượng và dịch vụ. Người sử dụng các thiết bị di động có khả năng truyền các bản tin từ
thiết bị của họ. Với internet, các ứng dụng đa truyền thông như webcam xuất hiện, các dịch
vụ thời gian thực sẽ rất được mong đợi trong tượng lai. Để đáp ứng đầy đủ và nhanh chóng
nhu cầu của người sử dụng, các công nghệ nén đa dịch vụ như MPEG(Moving Pictures
Expert Group) và MP(Media Player). VoIP(Voice over the Internet Protocol) là dịch vụ thời
gian thực đầu tiên phát triển cho phép hợp nhất internet và chuẩn mạng điện thoại.

Hiển nhiên là cách để đạt được tốc độ truyền dẫn internet cao là nâng cao sự hỗ trợ
viễn thông. Internet bùng nổ và thành công một phần là vì nó dựa vào nền tảng sẵn có của
mạng điện thoại. Tuy nhiên, mạng điện thoại không thiết kế để truyền tốc độ cao. Cáp điện
thoại chỉ đạt được tốc độ thấp mà các modem internet đã đạt được. Do đó phải tìm ra một
cách truyền dẫn khác để thay thế cáp điện thoại. Cáp quang là một giải pháp khả thi song nó
rất đắt và triển khai tương đối phức tạp và cồng kềnh. Một trong những đặc tính của internet
là sử dụng môi trường băng rộng như đường dây điện thoại. Cải thiên sự hỗ trợ của internet
sẽ làm đa dạng tốc độ truyền dẫn tới người sử dụng. Điều đó có thể ảnh hưởng trực tiếp tới số
lượng thuê bao. Một giải pháp thực tế hơn là internet băng rộng không dây.

Ưu điểm của mạng vô tuyến so với mạng hữu tuyến là khá nhiều. Ví dụ, các hệ thống
không dây dễ dàng nâng cấp với các sản phẩm có phiên bản mới hiệu quả hơn. Hơn nữa, các
hệ thống không dây mềm dẻo hơn cả về lĩnh vực công nghệ và khả năng triển khai mạng.
Ngược lại, để có được băng thông để khai thác và sử dụng rất đắt, một hạn chế khác là sự
phát triển của các hệ thống không dây mới khó và mất nhiều thời gian.

Dựa vào sự thành công của thị trường di động, các tổ chức viễn thông của châu âu và
mỹ cố gắng tập trung phát triển thống nhất một chuẩn cho các hệ thống 3G. Hệ thống thông
tin di động toàn cầu UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) là một trong các
chuẩn đó, đang trong giai đoạn chuẩn hóa và phát triển. Những mong đợi ban đầu về tốc độ
truyền có thể cung cấp trong khoảng 2Mbps của UMTS tại thời điểm đó dường như không

khả thi. Vào thời điểm đó tổ chức chuẩn hóa đã tổ chức các hệ thống di động trong tương lai
mà tốc độ thông tin đạt được vượt 2Mbps. Các hệ thống đó phải hướng tới các hệ thống 3G,
4G. Trong các công nghệ ứng dụng cho các hệ di động băng rộng 4G thì công nghệ ghép
kênh trực giao OFDM mang lại nhiều hứa hẹn.

Cho dù OFDM dường như làm thỏa mãn sự mong đợi cho truyền dẫn dung lượng cao,
song nó chỉ có khả năng cải thiện dung lượng truyền dẫn. Một xu hướng công nghệ mới trong
truyền thông không dây đòi hỏi cần khai thác mảng nhiều phần tử (MEA) cả nơi phát và nơi
thu. Các kết quả lý thuyết chỉ ra MEA có khả năng cải thiện hiệu quả dung lượng của hệ
thống. Những tiến bộ gần đây về xử lý tín hiệu và phần cứng mang lại sự hấp dẫn cho công
nghệ MEA. Hiển nhiên là khả năng tăng dung lượng của hệ MEA thúc đẩy các tổ chức chuẩn
hóa lựa chọn MEA là một chuẩn.

Sự phát triển của các hệ thống 4G đang được các tổ chức chuẩn hóa rất quan tâm,
trong đó có các ứng dụng của công nghệ MEA trong môi trường truy cập không dây cố định.
Mục đích đáp ứng nhu cầu về dung lượng cao của người sử dụng băng cách tạo ra một mạng
nội bộ không dây(W_LAN) để kết nối trong nhà, tòa nhà lớn thậm chí là kết nối các máy tình
trong công ty. Tất nhiên không có khả năng di động (hoặc di động cực kỳ chậm) ở cả nơi thu
và phát làm đơn giản hóa thiết kế của hệ thống. Trong hệ FWA môi trường kênh biến đổi rất
chậm có thể khảo sát như hệ tĩnh. Từ đó có thể dành một phần của băng thông để truyền lại
nơi phát một số thông tin ngắn diễn tả chất lượng của nơi nhận. Thông tin đó có thể được sử
dụng để nâng cao các tham số của hệ thống. Trong trường hợp đặc biệt, trạng thái kênh nơi
nhận biết được nơi thu, và thích ứng với tín hiệu truyền để cải thiện tín hiệu nhận được đó là
tín hiệu thích nghi. Tính chất đó của hệ thống gọi là thích nghi.

Nội dung của luận văn này là tìm hiểu về phương pháp thích nghi cho hệ đa anten sử
dụng công nghệ OFDM. Tuy nhiên, rất khó có thể xử lý hết do có nhiều các thông số trong
quá trình xử lý thích nghi, vì vậy ta chỉ khảo sát một vài thông số chính.

Luận văn này được xắp xếp như sau: Chương I giới thiệu về OFDM. Chương II giới

thiệu các hệ nhiều anten, làm rõ một số khái niêm cần thiết cho sự phát triển của luận văn,
giải thích chi tiết quá trình xử lý tín hiệu thích nghi. Giải thích các đặc tính của kênh, các
thông số chính của hệ thống và đưa ra một số nhược điểm. Chương III giới thiệu về mã khối
không gian thời gian, không gian tần số và một số kỹ thuật thích nghi khác dựa vào các mã
đó. Chương IV giới thiệu các kết quả mô phỏng hệ MIMO - OFDM sử dụng mã SFBC và so
sánh các kết quả thu được.
References

1
AntoniosD.V,"Adaptive Space-Time Coding for MIMO-OFDM systems,
2004
2
Trịnh Anh Vũ,”Thông tin di động”, Nhà xuất bản đại học quốc gia Hà Nội
2006.
3
Ngô Quốc Chính, Bùi Văn Chí,”Cải thiện chất lượng và dung lượng trong
hệ thống thông tin không dây dùng kỹ thuật MIMO-OFDM”, luận văn tốt
nghiệp 2008.
4
Stefan Kaiser,”Space Frequency Block Codes and Code Division
Multiplexing in OFDM Systems”, German Aerospace Center(DLR)
Instute of Communications and Navigation 82234 Wessling, Germany.
5
Cristina Ciochina(1)(2), Damien Castelain(1), David Mottier(1) and
Hikmet Sari(2).”Single Carrier Space-Frequency Block Coding”, (1)
Mitsubishi Electric ITE-TCL, 1, allée de Beaulieu. CS 1086. 35708
Rennes 7. France, (2)Supélec. Plateau de Moulon. 1-3 Rue Joliot Curie.
91192 Gif sur Yvette. France
6
Vahid Tarokh, "Space-Time Block Coding for Wireless Communications:

Performance Results",IEEE joural on selected in communications, Vol.17,
No.3, March 1999.
7

8
Phan Duy Thạch, Nguyễn Đào Tấn Hoàng, “Ước lượng và cân bằng thích
nghi cho kênh truyền trong hệ thống OFDM”, luận văn tốt nghiệp 2008.
9
Hồ Văn Sung,”Thực hành xử lý số tín hiệu với Matlab”, NXB khoa học và
kỹ thuật 2008.