CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP -TỰ DO - HẠNH PHÚC
LỜI CAM ĐOAN
“KỸ THUẬT SC-FDMA CHO TUYẾN
LÊN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE SỬ DỤNG THUẬT TOÁN CÂN
BẰNG KÊNH MMSE” !
"#$ %&'
Đà Nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện
1
Phụ lục
LỜI CẢM ƠN
()*+%,-.%,/0-123045%),
"%&67!8 9:';<:)
=>? @0AB0"-?C/=D8#D
%E?'
0?#FG(HI7!0>?/JK(8"CF=
!%LKM=N%:#-/3O=
#>M# P/QGQ>?R-
K#SD%ET.
2
Phụ lục
MỤC LỤC
3
Các từ viết tắt
CÁC TỪ VIẾT TẮT
KÝ TỰ TỪ VIẾT TẮT TÊN TIẾNG ANH
UV55 0 V88 5 8 5 W8
A
XJY XW8J8Y8 Z8 88
X[J X\[JK8 

M
,XJ ,8X8J 
,J_ ,J8
Các từ viết tắt
,JJ_ ,J J8
,,a ,,8aG 8 
,0J_ ,0 ZZJ8
O
eb[, e b 8G8?[K,8
P
5X5` 58AAXK8 8A5c8 `
5^J_ 5?^ J8
5JJ_ 5J J8
5JbYJ_ 5?J b Y J8
5J_ 5J8
5J, 58J8,
5[JJ_ 5?[cJ J8
5[aJ_ 5?[ca 8J8
5_YJ_ 5?_? X`fY J8
5,J_ 5?,J8
5`XJ_ 5?`X8J8
5gJJ_ 5?gJ J8
5gaJ_ 5?ga 8J8
Q
fX, f  8X8,
f5a* f  858aZ*8?
R
`XJ_ `X8J8
`b `b 8G8?
S

được nhiều dịch vụ gia tăng hơn. Tuy nhiên, nhu cầu người sử dụng không dừng
ở việc tốc độ truyền dữ liệu nhanh, mà còn yêu cầu hệ thống hỗ trợ khi thiết bị di
chuyển ở tốc độ cao nhưng vẫn đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu ổn định, để đáp
ứng yêu cầu trên người ta đã đề xuất hệ thống di động LTE. Hệ thống thông tin di
động LTE với ưu điểm là hỗ trợ truyền tải dữ liệu tốc độ cao dù thuê bao đang di
chuyển ở tốc độ chậm hay tốc độ cao, nhiều người sử dụng trong cùng cell hơn.
Các từ viết tắt
Để hệ thống thông tin hoạt động tốt thì cần chú ý tới các kỹ thuật được sử dụng
trong tuyến lên và tuyến xuống của hệ thống. Trong tuyến xuống hệ thống di
động LTE, người ta sử dụng kỹ thuật OFDM. Tuy nhiên, mặc dù kỹ thuật OFDM
cho khả năng chống fading lựa chọn tần số tốt, hiệu suất phổ cao, nhưng điểm
yếu của nó là tỉ số PAPR cao, mà khi tỉ số PAPR cao thì đặt ra yêu cầu bộ khuếch
đại công suất tuyến tính trong các thiết bị phát. Yêu cầu trên dẫn tới làm tăng giá
cả hệ thống, làm tăng công suất tiêu tán trên thiết bị phát. Trong khi những vấn
đề trên cần tránh khi thiết bị phát là các thuê bao di động. Do vậy, đối với tuyến
lên trong hệ thống di động LTE người ta đề xuất sử dụng kỹ thuật SC-FDMA thay
vì kỹ thuật OFDM để tránh nhược điểm trên.
Từ những mục tiêu nhằm cải thiện chất lượng tín hiệu, giảm năng lượng
tiêu tán trên thiết bị di động trong hệ thống thông tin di động LTE, em đã chọn đề
tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là “KỸ THUẬT SC-FDMA CHO TUYẾN LÊN HỆ
THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE SỬ DỤNG THUẬT TOÁN CÂN BẰNG KÊNH
MMSE”.
Đề tài của em bao gồm 4 chương:
Chương 1: Đa truy cập trong hệ thống thông tin di động.
Chương 2: Đa truy cập phân chia theo tần số đơn sóng mang.
Chương 3: SC-FDMA trong hệ thống thông tin di động LTE.
Chương 4: Mô phỏng SC-FDMA trong tuyến lên hệ thống thông tin di động
LTE.
Các từ viết tắt
CHƯƠNG 1

1.2.2. Nhiễu của các kênh lân cận
Trong kỹ thuật FDMA, khi chia băng tần thành các dải tần hẹp hơn thì không
thể có các kênh riêng biệt cách rời nhau, mà nó có phần trùng lên nhau. Các tần
số lân cận chồng lấn này cũng được phát đi với kênh chính từ trạm gốc tới tất cả
các máy thu, tức chúng được xem là nhiễu trên hệ thống. Vì vậy, tại máy thu phải
tiến hành lọc để loại bỏ các nhiễu này, việc lọc được thực hiện dễ dàng hơn khi
phổ của các nhiễu này được phân cách với nhau bởi một băng tần bảo vệ rộng.
Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là khi sử dụng băng tần bảo vệ rộng thì dẫn tới việc sử
dụng không hiệu quả độ rộng băng tần của kênh. Vì vậy, phải thực hiện dung hòa
giữa tiêu chí kỹ thuật và tiết kiệm phổ tần. Dù có chọn một giải pháp dung hòa
nào đi nữa thì một phần công suất của sóng mang lân cận với một sóng mang
cho trước sẽ bị thu bởi máy thu được điều hưởng đến tần số của sóng mang cho
trước nói trên. Điều này dẫn đến nhiễu do sự giao thoa được gọi là nhiễu kênh
lân cận (ACI).Về mặt cấu trúc, FDMA có nhược điểm là mỗi sóng mang tần số vô
tuyến chỉ truyền được một đơn vị lưu lượng Erlang, vì thế nếu các trạm gốc cần
cung cấp N Erlang dung lượng thì phải cần N bộ thu phát cho mỗi trạm. Erlang
(Erl): là đơn vị đo của dung lượng, với công thức đo dung lượng A = (n x t)/ T
Các từ viết tắt
(Erl), A: dung lượng, t: thời gian trung bình cuộc gọi, n: số cuộc gọi, T thường là
T=1h=3600s.
1.2.3. Ưu và khuyết điểm hệ thống FDMA
1.2.3.1. Ưu điểm
A Băng thông của mỗi kênh là tương đối hẹp nên hạn chế được fading
lựa chọn tần số.
A Tính toán trong hệ thống FDMA khá đơn giản.
A Việc đồng bộ khá đơn giản.
1.2.3.2. Khuyết điểm
A Mỗi thuê bao chỉ được cấp một khoảng tần số nhất định nên tốc độ
bit trên được mỗi kênh là cố định, do đó FDMA không thích hợp với
truyền dẫn số.

1.3.2.1. Ưu điểm
A Thích hợp với truyền dẫn số do có thể thay đổi tốc độ bit linh hoạt
cho các kênh.
A Không cần khoảng băng tần bảo vệ như trong FDMA nên tiết kiệm
được băng tần.
A Không cần bộ lọc băng hẹp chất lượng quá tốt, nên giảm giá thành
hệ thống.
A Cho phép tận dụng tất cả các ưu điểm của kỹ thuật số.
Các từ viết tắt
1.3.2.2. Khuyết điểm
A Cần có sự đồng bộ về thời gian chính xác để ghép kênh và tách kênh
tách kênh ở máy phát và máy thu.
A Bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa đường làm suy hao tín hiệu.
1.4. Đa truy cập phân chia theo mã, CDMA
1.4.1. Nguyên lý hoạt động
Hình 1.3 Đa truy cập phân chia theo mã
CDMA là kỹ thuật đa truy cập mà ở đó mỗi kênh được cung cấp một cặp tần
số và một mã duy nhất. Đây là phương thức đa truy nhập là kỹ thuật trong mạng
thông tin di động thế hệ thứ 3. Trong hệ thống CDMA, các tín hiệu cho người sử
dụng khác nhau được truyền đi trong cùng một băng tần tại cùng một thời điểm.
Mỗi tín hiệu người sử dụng đóng vai trò như là nhiễu đối với tín hiệu của người
sử dụng khác, do đó dung lượng của hệ thống CDMA gần như là mức nhiễu và
không có con số lớn nhất cố định nên dung lượng của hệ thống CDMA được gọi là
dung lượng mềm. Kỹ thuật CDMA dựa trên nguyên lý trải phổ như trải phổ theo
chuỗi trực tiếp (DS), trải phổ theo nhảy tần (FH), trải phổ theo nhảy thời gian
(TH).i
Trong các hệ thống thông tin trải phổ (SS: Spread Spectrum) độ rộng băng
tần của tín hiệu được mở rộng, thông thường hàng trăm lần trước khi được
phát. Khi chỉ có một thuê bao trong băng tần trải phổ, sử dụng băng tần như vậy
không có hiệu quả. Tuy nhiên, ở môi trường nhiều thuê bao khác nhau, các thuê

của user
2
Các user truyền
đồng thời các dữ
liệu của họ
3
User 3
Tín hiệu dữ liệu
băng hẹp
Tín hiệu trải phổ
Các từ viết tắt
nhiễu lẫn nhau giữa những thuê bao trong cùng một tế bào, giữa những thuê bao
ở các tế bào cạnh nhau (do việc sử dụng lại tần số ở các tế bào cạnh nhau) là một
vấn đề lớn nhất trong cách truy cập CDMA. Để khắc phục vấn đề này, mỗi thuê
bao trong một tế bào sẽ được gán một mã (code) đặc biệt và không có hai thuê
bao nào trong cùng một tế bào có cùng một mã hay mỗi người có một mã riêng
biệt. Máy thu sẽ căn cứ vào mã của mỗi người sử dụng để khử bớt (không thể
khử hết) nhiễu của những người sử dụng khác trong cùng một tế bào và khôi
phục tín hiệu của người đó.
1.4.2. Ưu và khuyết điểm của kỹ thuật CDMA
1.4.2.1. Ưu điểm
A Chống nhiễu, bảo mật tốt, qui hoạch mạng đơn giản do chung tần
số.
A Khả năng cung cấp băng thông động theo nhu cầu.
A Chất lượng cuộc gọi được nâng cao, kèm theo đó nhiều dịch vụ tiện
ích được cung cấp đến khách hàng với chất lượng tốt hơn.
A Đặc tính phủ sóng được cải thiện, vùng phủ sóng được mở rộng.
A Với CDMA, ở vùng chuyển giao, thuê bao có thể liên lạc với 2 hoặc 3
trạm thu phát cùng một lúc, do đó cuộc gọi không bị ngắt quãng,
làm giảm đáng kể xác suất rớt cuộc gọi.

1.5.2.1. Ưu điểm
A Hệ thống OFDM có thể loại bỏ hoàn toàn hiện tượng giao thoa giữa các kí
hiệu(ISI) nếu độ dài chuỗi bảo vệ (guard interval leght) lớn hơn trễ truyền
dẫn lớn nhất của kênh.
A Phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng, do ảnh hưởng
của sự phân tập về tần số đối với chất lượng của hệ thống được giảm
nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang.
A Hệ thống có cấu trúc bộ thu đơn giản.
1.5.2.2. Khuyết điểm
A Đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng. Điều này gây ra
méo phi tuyến ở các bộ khuyếch đại công suất ở máy phát và máy thu.
A Sử dụng chuỗi bảo vệ tránh được nhiễu phân tập đa đường nhưng làm
giảm đi một phần hiệu suất sử dụng đường truyền, do bản thân chuỗi bảo
vệ không mang thông tin có ích.
A Do yêu cầu về điều kiện trực giao giữa các sóng mang phụ, hệ thống OFDM
rất nhạy cảm với hiệu ứng Doopler cũng như sự dịch tần (frequency offset)
và dịch thời gian (time offset) do sai số đồng bộ.
Các từ viết tắt
1.6. Các đặc tính kênh truyền của hệ thống thông tin di động
1.6.1. Suy hao
Sự suy hao là sự suy giảm công suất tín hiệu khi truyền từ điểm này đến
điểm khác. Nó có thể được gây ra bởi chiều dài đường truyền, các vật cản trong
đường dẫn tín hiệu, và các hiệu ứng đa đường. Hình 1.7 cho thấy một số các ảnh
hưởng sự lan truyền sóng vô tuyến gây ra sự suy giảm. Bất kỳ vật cản dòng của
tín hiệu trực tiếp từ máy phát đến người nhận có thể gây ra suy giảm.
Hình 1.7 Sự ảnh hưởng của môi trường trong lan truyền sóng vô tuyến
Sự che khuất xảy ra nặng nề nhất trong khu vực bị xây dựng, do sự che
khuất từ các tòa nhà. Tín hiệu radio nhiễu xạ ra khỏi ranh giới của chướng ngại
vật, do đó ngăn ngừa sự che khuất tổng cộng của các tín hiệu phía sau các vật
chắn. Tuy nhiên, số lượng của sự nhiễu xạ phụ thuộc vào tần số sóng vô tuyến

10 99
0 50
-10 5
Các từ viết tắt
-20 0,5
-30 0,05
1.6.2.2. Fading lựa chọn tần số
Trong bất cứ sự truyền sóng vô tuyến nào, thì đáp ứng phổ kênh không bao
giờ là phẳng. Nó xuống hoặc mất dần trong các đáp ứng do sự phản xạ gây ra sự
loại bỏ tần số nhất định ở máy thu. Phản xạ tắt gần các vật (ví dụ như mặt đất,
các tòa nhà, cây cối, …) có thể dẫn đến giá trị vô ích trong công suất tín hiệu nhận
được do giao thoa triệt tiêu. Đối với truyền băng thông hẹp nếu giá trị không
trong đáp ứng tần số xảy ra tại tần số phát sau đó toàn bộ các tín hiệu có thể bị
mất. Bằng cách truyền tín hiệu băng thông rộng, trải phổ như trong CDMA, bất
kỳ sự đi xuống trong phổ chỉ trong một mất mát nhỏ của công suất tín hiệu, chứ
không phải là mất toàn bộ. Tín hiệu ban đầu được lan truyền trên một băng
thông rộng và giá trị không trong phổ có thể chỉ ảnh hưởng đến một số lượng
nhỏ của các sóng mang chứ không phải là toàn bộ tín hiệu. Các thông tin trong
các sóng mang bị mất có thể được phục hồi bằng cách sử dụng các kỹ thuật sửa
lỗi. Khi băng thông của tín hiệu là B mà nhỏ hơn nhiều so với băng thông kết hợp
B
C
giữa các sóng mang thì loại fading trên gọi là fading phẳng. Tại vì, với B << B
C
,
hay 1/B >> 1/B
C
lúc này trễ đa đường nhỏ so với thời gian tín hiệu, nên ảnh
hưởng suy giảm tín hiệu trên các tần số trong băng thông B là gần như nhau.
Nếu B>>B

1.6.4. Trễ lan truyền
Các tín hiệu radio nhận được từ máy phát bao gồm tín hiệu trực tiếp, cộng
với tín hiệu phản xạ ra khỏi các đối tượng như các tòa nhà, khung, và các cấu
trúc khác. Các tín hiệu phản xạ đến sau một thời gian sau đó tín hiệu trực tiếp bởi
vì thêm chiều dài đường đi, tạo ra một thời gian đến khác nhau, mở rộng năng
lượng nhận được trong thời gian. Trễ lan truyền là thời gian lây lan giữa sự xuất
hiện của các tín hiệu đa đường đầu tiên và cuối cùng đáng kể bởi máy thu.
Trong một hệ thống kỹ thuật số, sự lây lan chậm trễ có thể dẫn đến nhiễu
xuyên kí tự ISI. Điều này là do các tín hiệu đa đường chậm chồng chéo với các kí
tự theo sau. Điều này có thể gây ra lỗi đáng kể trong hệ thống tốc độ bit cao. Hình
1.9 cho thấy ảnh hưởng của nhiễu xuyên kí tự ISI do sự trễ lan truyền trên các tín
hiệu nhận được. Vì tốc độ bit truyền tăng nên nhiễu xuyên kí tự cũng tăng theo.
Hiệu ứng này bắt đầu trở nên đáng kể khi sự lây lan chậm trễ là lớn hơn gần
50% của thời gian bit.
Các từ viết tắt
Hình 1.9 Hiệu ứng trễ lan truyền đa đường
1.7. Một số kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu
1.7.1. Kỹ thuật truyền đơn sóng mang
Truyền dẫn đơn sóng mang là phương pháp truyền dẫn trong đó thông tin
được điều chế chỉ trên một sóng mang , điều chế hiệu chỉnh pha hoặc biên độ của
sóng mang hoặc cả hai.
Hình 1.10 Mô hình truyền đơn sóng mang
Tuy nhiên, kỹ thuật đơn sóng mang đối phó kém hiệu quả đối với pha đinh
và truyền lan đa đường đặc biệt trong trường hợp tốc độ bit rất cao. Ở các
phương pháp điều chế truyền thống M-QAM, M-PSK…, khi tốc độ dữ liệu truyền
cao thì kéo theo độ rộng ký hiệu sẽ giảm, đến một giá trị mà độ rộng ký hiệu nhỏ
hơn trải trễ cực đại của kênh, khi đó kênh sẽ là kênh lựa chọn tần số và gây ISI
cho tín hiệu thu. Đây là một nhược điểm chính khiến các hệ thống sử dụng các
phương pháp điều chế truyền thống không thể truyền dữ liệu với tốc độ cao, hoặc
giá thành rất cao đối với những dịch vụ yêu cầu tốc độ dữ liệu cao.

-23
(J/
o
K)
T : nhiệt độ môi trường xung quanh ,
o
K
Trong hệ thống với băng thông B (Hz) thì công suất nhiễu sẽ là :
N
w
=N
o
B

(W) (1.3)
1.8.2. Nhiễu xuyên kí tự ISI
Trong môi trường truyền dẫn vô tuyến, nhiễu xuyên ký tự (ISI) gây bởi tín
hiệu phản xạ có thời gian trễ khác nhau từ các hướng khác nhau từ phát đến thu
là điều không thể tránh khỏi. Ảnh hưởng này sẽ làm biến dạng hoàn toàn mẫu tín
hiệu khiến bên thu không thể khôi phục lại được tín hiệu gốc ban đầu. Thành
phần tính toán chung của nhiễu xuyên kí tự ISI là trải trễ rms, τ
rms
(s). Nó là hàm
phụ thuộc vào độ lớn của các thành phần đáp ứng xung và sự khác biệt về thời
gian của các đáp ứng xung đó. Trải trễ biết trước lớn nhất τ
max
(s) là độ trễ khác
nhau giữa đường tín hiệu ngắn nhất và đường tín hiệu dài nhất. Nó tỉ lệ đối với
sự khác nhau về độ dài đường truyền tín hiệu. Nếu sự khác nhau lớn nhất về độ
Hình 1.12 Tín hiệu nhiễu trắng

đề trên cho ta được dịch vụ thông tin di động ngày càng hoàn thiện hơn, chất
lượng tốt hơn.

Trích đoạn SC-FDMA DFT Các khối nguồn phát LTE trong miền tần số Tỉ số công suất đỉnh tín hiệu trên công suất trung bình tín hiệu Mô phỏng với các kỹ thuật điều chế khác nhau Mô phỏng so sánh tỉ số PAPR của SC-FDMA với OFDM

---