Download miễn phí Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của kênh truyền hồi tiếp không lý tưởng lên chất lượng của hệ thống điều chế thích ứng
NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA KÊNH TRUYỀN HỒI TIẾP KHÔNG LÝ TƯỞNG LÊN CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ THÍCH ỨNG
Tóm tắt luận văn
Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu và đánh giá xác suất lỗi của hệ thống điều chế thích ứng với kênh truyền hồi tiếp không lý tưởng. Mô hình hệ thống điều chế thích ứng và mô hình hệ thống điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập được xây dựng và kênh hồi tiếp không lý tưởng được tạo ra. Chất lượng của hệ thống được đánh giá dựa trên kênh truyền hồi tiếp. Chất lượng của hệ thống điều chế thích ứng được đánh giá với các trường hợp xác suất lỗi khác nhau trên kênh hồi tiếp. Hệ thống điều chế thích ứng được nghiên cứu và kết hợp với hệ thống phân tập để tăng tối đa chất lượng kênh truyền cũng được đề cập tới. Phương pháp bù lỗi được đặt ra và cho thấy hiệu quả của phương pháp trong việc truyền dữ liệu, hình ảnh hay âm thanh.
Nội Dung Luận văn
Chương 1 Giới thiệu chung
Điều chế thích ứng có được những ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế do mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao. Có thể thấy ở một một số chuẩn vô tuyến như IEEE 802.11a, mã hóa và điều chế biến đổi tốc độ được dùng với kiểu điều chế thay đổi từ BPSK, QPSK, 16QAM và 64QAM và làm cho tốc độ dữ liệu cực đại là 54Mbps trên mỗi kênh truyền. Cũng có thể thấy điều chế MQAM được dùng trong mạng Ad Hoc. Mạng không dây Ad Hoc là một tập hợp các điểm kết nối di động không dây tự cấu hình thành một mạng không dây mà không cần sự trợ giúp của một cơ sơ hạ tầng thiết lập sẵn. Ngoài ra ta cũng có thể thấy ứng dụng của hệ thống điều chế thích ứng với tín
hiệu MQAM trong WiMAX.
Điều chế thích ứng yêu cầu bộ phát phải biết được trạng thái của kênh truyền và điều này yêu cầu bộ thu ước lượng kênh truyền sau đó gửi thông tin này cho bên phát để lựa chọn kiểu điều chế thích hợp.
Điều chế thích ứng là một giải pháp hiệu quả cho truyền dẫn tin cậy và mang lại hiệu quả về băng thông. Hầu hết những nghiên cứu về điều chế thích ứng trước đây đều giả sử kênh truyền hồi tiếp không có lỗi để dễ phân tích. Tuy nhiên trong hoàn cảnh thực tế, điều giả sử lí tưởng này không hợp lí, ví dụ phương pháp kiểm soát lỗi đủ mạnh không thể thực hiện trên kênh truyên hồi tiếp vì kênh hồi tiếp có hạn chế về băng thông và tốc độ. Khi lỗi hồi tiếp xuất hiện, máy phát sẽ dùng kiểu điều chế khác so với kiểu điều chế mà máy thu đã chọn. Trong trường hợp này cho dù máy thu có thể biết được kiểu điều chế sẽ thu nhờ phần đầu của đoạn dữ liệu được truyền và cấu hình lại bộ thu cho tương ứng, xác suất lỗi tức thời của hệ thống có thể trở nên không chấp nhận được. Gần đây đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của kênh hồi tiếp không lí tưởng lên chất lượng của hệ thống và một số phương pháp phát hiện lỗi hồi tiếp được đưa ra nhằm làm giảm sự suy giảm chất lượng và hạn chế vùng gián đoạn do lỗi đường hồi tiếp. Trong luận văn này, phương pháp được dùng là sử dụng phân tập thu thích ứng để bù cho sự suy giảm chất lượng hệ thống do kênh truyền hồi tiếp không lí tưởng.
Với sự phát triển gần đây của kĩ thuật kết hợp phân tập như tổ hợp chọn lựa suy rộng GSC (Generalized Selection Combining), tổ hợp chọn lựa tối thiểu MS-GSC (Minimum Selection-GSC), và tổ hợp tỉ số cực đại kết hợp ngưỡng ngõ ra (Output threshold-maximum ratio combining), có một số mô hình kết hợp giữa tổ hợp phân tập và điều chế thích ứng AMDC (Adaptive Modulation and Dirversity Combining) được đề xuất và nghiên cứu để cải thiện hiệu suất phổ của hệ thống nhiều hơn dưới cùng điều kiện về xác suất lỗi. Với mô hình AMDC, máy thu quyết định kiểu điều chế thích hợp và cấu trúc tổ hợp phân tập dựa trên chất lượng kênh truyền và yêu cầu về xác suất lỗi.
Luận văn này cũng sẽ xem ảnh hưởng của kênh hồi tiếp không lí tưởng và làm giảm nhẹ ảnh hưởng của nó trong điều kiện của hệ thống AMDC. Cụ thể là giả sử lỗi hồi tiếp gây nên kiểu điều chế thích ứng dùng cho máy phát là khác so với kiểu được chọn bởi máy thu sau khi máy thu ước lượng kênh truyền. Trong trường hợp có lỗi hồi tiếp, máy thu có thể nhận dạng chính xác kiểu điều chế thực sự dùng để truyền ban đầu và thực hiện cấu trúc lại bộ giải điều chế tương ứng. Trước tiên ta đánh giá ảnh hưởng của lỗi kênh hồi tiếp lên chất lượng của hệ thống AMDC. Sau đó, ta điều chỉnh số đường phân tập ở máy thu để làm giảm sự suy giảm chất lượng hệ thống do lỗi và tiết kiệm thêm công suất sử dụng qua việc hạn chế các đường phân tập được dùng. Trong trường hợp nhất định, máy thu có thể kết hợp nhiều đường hơn nếu có thể để bù cho việc xác suất lỗi BER tăng khi máy phát chuyển dữ liệu ở kiểu điều chế cao hơn kiểu được chọn bởi máy thu. Mặt khác, máy thu có thể dùng ít đường hơn để tiết kiệm năng lượng xử lí khi kiểu điều chế được dùng thấp. Vì thế số đường kết hợp có thể thay đổi thích ứng tùy thuộc vào đặc tính lỗi của kênh hồi tiếp. Ta nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp bù lỗi này bằng việc phân tích số đường kết hợp trung bình, hiệu suất phổ trung bình và xác suất lỗi BER trung bình của mô hình điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập AMDC. Việc bù lỗi có thể chấp nhận với sự mất mát về mặt năng lượng xử lí và hiệu suất phổ so với trường hợp không bù.
Phần tiếp theo trong chương này giới thiệu về ba loại kênh truyền fading cơ bản mà sẽ nói đến trong các chương sau. Chương 2 sẽ trình bày cụ thể đặc tính của ba loại kênh truyền này và phương pháp mô phỏng. Chương 3 sẽ trình bày hệ thống điều chế thích ứng, trong đó các phương pháp thích ứng được thực hiện dựa trên các loại kênh truyền này. Chương 4 trình bày sơ lược về một số phương pháp phân tập. Chương 5 sẽ đánh giá chẩt luợng của hệ thống điều chế thích ứng khi có lỗi hồi tiếp và trình bày phương pháp điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập AMDC và giải thuật bù lỗi, so sánh kết quả bù lỗi với trường hợp không bù lỗi và thực hiện truyền một đoạn âm thanh và
một bức hình để có thể đánh giá khách quan và chủ quan. Chương 6 sẽ kết luận về kết quả đạt được và hướng phát triển của đề tài.
Chương 2 Đặc tính của kênh truyền và mô hình kênh truyền
2.1 Giới thiệu
2.2 Kênh truyền AWGN
2.3 Kênh truyền fading
2.4 Giải thuật mô phỏng và kết quả
Chương 3 Điều chế thích ứng
3.1 Giới thiệu
3.2 Mô hình hệ thống
3.3 Các phương pháp điều chế thích ứng
3.4 Khoảng thời gian fading trung bình
3.5 Xác suất lỗi trung bình của phương pháp thích ứng công suất liên tục, tốc độ rời rạc
3.6 Ước lượng kênh truyền trễ và lỗi
3.7 Điều chế thích ứng tổng quát
3.8 Code mô phỏng
Chương 4 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
4.1 Giới thiệu
4.2 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
4.3 Phương pháp AMDC option 2
Chương 5 Ảnh hưởng của kênh hồi tiếp không lý tưởng lên chất lượng của hệ thống điều chế thích ứng
5.1 Giới thiệu
5.2 Ước lượng lỗi trên kênh hồi tiếp
5.3 Lỗi đường hồi tiếp trong hệ thống điều chế thích ứng
5.4 Lỗi đường hồi tiếp trong hệ thống điều chế thích ứng kết hợp phân tập AMDC option 2
Chương 6 Kết luận và hướng phát triển của đề tài
6.1 Kết luận
6.2 Hướng phát triển của đề tài
http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/23/nghien_cuu_danh_gia_anh_huong_cua_kenh_truyen_hoi.Yo9yU0Y1CP.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30631/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
G ĐÌNH CHIẾN 74
tương tự như vậy trong trường hợp SC/EGC là các đường có tỷ số tín hiệu trên nhiễu
lớn nhất được kết hợp theo kiểu EGC.
Trong hệ thống CDMA băng rộng kết hợp, những mô hình này làm cho máy thu ít
phức tạp hơn máy thu MRC RAKE thông thường vì chúng có số lượng cố định các
đường phân tập được sử dụng trong số nhiều đường. Kỹ thuật SC/MRC được thực
hiện để đạt được đặc tính của MRC, trong khi đó SC/EGC được thực hiện để làm tốt
hơn trong một vài trường hợp EGC truyền thống trước đây vì nó ít nhạy hơn với mất
mát do kết hợp của những đường truyền có nhiều nhiễu tạp âm (SNR thấp).
SSC (Switch and Stay Combining) đây là kỹ thuật mà chỉ dùng một bộ thu, nhưng bộ
thu đó sẽ kiểm tra tuần tự tất cả các nhánh. Nhánh đầu tiên được kiểm tra có tỷ số tín
hiệu trên nhiễu SNR cao hơn mức ngướng sẽ được chọn. Sau đó nếu SNR trên nhánh
đó giảm thấp hơn mức ngưỡng thì bộ thu sẽ chuyển ngẫu nhiên sang một nhánh khác.
Có thể có nhiều tiêu chuẩn để chọn nhánh tiếp theo. Kỹ thuật này không dùng nhiều bộ
thu, sẽ cho hiệu quả về sử dụng phần cứng.
MS-GSC (Minimum Selection-Generalized Selective Combining) với phương pháp
này thì bộ thu sẽ chỉ chọn lấy số nhánh cực tiểu mà làm cho SNR cao hơn mức
ngưỡng. Điều này có ý nghĩa về mặt công suất. Sử dụng càng nhiều nhánh thì đồng
nghĩa với việc tiêu hao nhiều công suất hơn cho bộ thu. Các nghiên cứu về kỹ thuật
này nhằm tạo ra một mô hình kết hợp Rake thích ứng để tiết kiệm công suất tiêu thụ
của máy thu Rake di động cho hệ thống băng rộng CDMA. Mô hình MS-GSC dự kiến
cho thấy một sự chênh lệch nhỏ về tiêu chuẩn xác suất lỗi bit . Các nghiên cứu cho
thấy rằng mô hình kết hợp thích ứng được đưa ra giảm thiểu công suất tiêu thụ của
máy thu Rake di động đến 67,8% chủ yếu bằng việc bỏ những đường không được
chọn lựa trong mô hình Rake.
Trong thực tế, số đường trong máy thu Rake là khoảng từ hai đến năm. Thay vì chọn
lựa tất cả các đường chính yếu như đối với trường hợp của kết hợp tỉ số cực đại
(MRC), phương pháp kết hợp chọn lựa suy rộng (GSC) chọn một số đường chính yếu
tốt nhất trong số L đường tùy thuộc vào SNR hay độ mạnh tín hiệu. Chú ý rằng MRC
Chương 4 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
GVHD: HOÀNG ĐÌNH CHIẾN 75
là một trường hợp đặc biệt của GSC khi mà số đường chọn lựa là cố định đối với L.
Có một số cách tiếp cận khác trong đó số đường được chọn biến đổi tự động, dựa trên
một mức ngưỡng tuyệt đối (AT-GSC) chọn những đường chính có hệ số SNR cao hơn
mức ngững cho trước. Ngoài ra có thể chọn những đường chính có hệ số SNR cực đại
trong số tất cả những đường lớn hơn mức ngưỡng cho trước (NT-GSC) .Ta có thể thấy
các phương pháp phân tập GSC hướng đến tiết kiệm phần cứng và công suất tiêu tán.
Các phân tích gần đây cho thấy là có thể cải thiện hiệu suất phổ bằng cách dùng kết
hợp kỹ thuật điều chế thích ứng và tổ hợp phân tập AMDC (Adaptive Modulation and
Diversity Combining). Có nhiều kỹ thuật AMDC được sử dụng. Có thể kể đến là ba kỹ
thuật, AMDC lợi về công suất, AMDC lợi về băng thông và AMDC lợi về băng thông
và công suất. Kỹ thuật AMDC lợi về công suất thì cho hiệu suất về công suất cao,
AMDC lợi về băng thông thì cho hiệu suất phổ cao. AMDC lợi về băng thông và công
suất thì cho cả hiệu suất phổ và công suất cao nhưng lại có tỷ lệ lỗi cao hơn. Mô hình
AMDC lợi về băng thông và công suất sẽ được phân tích ở chương sau.
4.2 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
4.2.1 Mô hình tín hiệu và kênh truyền
Ta giả thiết rằng các khoảng an toàn được sử dụng đối với tín hiệu được truyền.
Trong suốt những khoảng an toàn này, bộ thu sẽ tiến hành các hoạt động như ước
lượng các đường, so sánh tỷ số tín hiệu trên nhiễu với mức ngưỡng SNR được định
trước. Sau khi quyết định kiểu điều chế thích ứng và cấu trúc bộ tổ hợp phân tập được
sử dụng tiếp theo, bộ thu báo cho bộ phát thông qua đường hồi tiếp trước khi kết thúc
khoảng an toàn. Ta giả thiết hệ số fading là hằng số trong mỗi khoảng khối dữ liệu.
4.2.2 Mô hình AMDC lợi về băng thông
Với mô hình AMDC lợi về băng thông, bộ thu cố gắng để đạt được hiệu suất phổ là
cao nhất. Nghĩa là bộ thu sẽ dùng đường có tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR lớn nhất, so
sánh với giá trị (là giá trị SNR ngưỡng ứng với kiểu truyền truyền lớn nhất, ta có
Chương 4 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
GVHD: HOÀNG ĐÌNH CHIẾN 76
các kiểu truyền truyền là ), nếu giá trị này cao hơn thì bộ thu sẽ tổ hợp thêm
đường có SNR lớn thứ nhì.
Cứ như vậy cho đến khi tất cả các đường được tổ hợp. Nếu cuối cùng mà SNR tổ hợp
không cao hơn giá trị SNR ngưỡng, thì bộ thu sẽ dựa vào các vùng tương ứng với các
kiểu truyền để chọn ra kiểu truyền truyền cao nhất có thể mà vẫn đảm bảo đạt được
một tỷ lệ bit lỗi cho trước. Nếu không có kiểu truyền truyền nào đảm bảo được tỷ lệ bit
lỗi cho trước, ta có hai option. Với option 1 thì ta sẽ truyền kiểu truyền truyền thấp
nhất, bất kể tỷ lệ bit lỗi. Với option 2 thì ta sẽ không truyền kiểu truyền nào, và chờ
cho đến khi điều kiện kênh truyền tốt hơn. Hình 4.1 vẽ cụ thể giải thuật lựa chọn số
đường tổ hợp phân tập và tính toán tỷ số tín hiệu trên nhiễu ngõ ra cho mô hình này.
Chương 4 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
GVHD: HOÀNG ĐÌNH CHIẾN 77
Hình 4.1 Mô hình AMDC lợi về băng thông.
4.2.3 Mô hình AMDC lợi về công suất
Với mô hình AMDC lợi về công suất, bộ thu cố gắng để đạt được công suất tiêu thụ
bé nhất. Ở đây công suất tiêu thụ bé nhất nghĩa là sử dụng ít đường phân tập nhất, vì
mỗi đường phân tập sẽ cần thêm một bộ tính toán cho đường phân tập đó. Nghĩa là bộ
Kết thúc
Đúng
Đúng
Sai
Sai
Chọn kiểu truyền
Bắt đầu
Ước lượng
Tính lại
Chương 4 Điều chế thích ứng kết hợp tổ hợp phân tập
GVHD: HOÀNG ĐÌNH CHIẾN 78
thu sẽ dùng đường có tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR lớn nhất, so sánh với giá trị (là
giá trị SNR ngưỡng ứng với kiểu truyền truyền bé nhất), nếu giá trị này thấp hơn thì bộ
thu sẽ tổ hợp thêm đường có SNR lớn thứ nhì. Cứ như vậy cho đến khi tất cả các
đường được tổ hợp. Ngay khi giá trị SNR ngõ ra cao hơn mức ngưỡng thì quá trình tổ
hợp dừng lại và bộ thu sử dụng số đường phân tập như đã tính toán. Nếu không có
kiểu truyền truyền nào đảm bảo được tỷ lệ bit lỗi cho trước, ta có hai option như mô
hình AMDC lợi về băng thông. Hình 4.2 vẽ cụ thể giải thuật lựa chọn số đường tổ hợp
phân tập và tính toán tỷ số tín hiệu trên nhiễu ngõ ra cho mô hình này. Điểm khác biệt
so với mô hình lợi về băng thông là giá trị so sánh là kiểu truyền bé nhất.
4.2.4 Mô hình AMDC lợi về băng thông và công suất
Với mô hình AMDC lợi về băng thông và công suất, bộ thu ưu tiên đạt được hiệu
suất phổ cao nhất...
