Luận văn Kĩ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM của WIMAX

Công nghệ OFDM hiện nay đã tìm được sự ứng dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn viễn thông như hệ thống truyền hình số DVB-T, phát thanh số DAB, hay mạng truy nhập Internet băng thông rộng ADSL, Hiện nay công nghệ này đang được ứngdụng trong hệ thống truy nhập Internet không dây băng rộng WIMAX theo các tiêu chuẩn IEEE 802.16 và trong hệ thống di động toàn cầu thế hệ thứ 4 cũng như nhiều hệ thống viễn thông khác. WIMAX là một công nghệ không dây băng thông rộng mang lại tốc độ kếtnối nhiều Megabit và thông lượng cao cho phép truy cập một khối lượng lớn các dữ liệu như phim và các nội dung đa phương tiện, đồng thời có phạm vi phủ sóng rộng giúp mang lại khả năng truy cập tới các dữ liệu trong khoảng cách xa. Hiện nay nhiều hãng sản xuất các thiết bị điện tử như Laptop, điện thoại và các thiết bị văn phòng khác đã tích hợp các phần cứng cũng như các phần mềm ứng dụng của công nghệ WIMAX vào các sản phẩm của mình để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao và phong phú của khách hàng. Các thiết bị WIMAX này đã được kiểm tra về khả năng tương thích với nhau sẽ giúp khách hàng dễ dàng hơn khi chuyển vùng từ hệ thống mạng này sang hệ thống mạng khác với các thiết bị Internet của mình, mang lại cho người sử dụng một trải nghiệm di động luôn được kết nối . Để tiếp cận và tìm hiểu về công nghệ WIMAX chúng ta hãy đi vào tìm hiểu cơ sở và các ứng dụng của kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDMOthogonal Frequency Division Multiplex ) trong hệ thống WIMAX mà điển hình là kĩ thuậtước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM của WIMAX. Vì còn nhiều hạn chế về khả năng lẫn kiến thức nên đề tài chỉ nghiên cứu các phương pháp ước lượng kênh trong hệ thống OFDM của WiMAX đề làm nền tảng cho các vấn đề chuyên sâu sau này.Rất mong được sự góp ý của thầy cô và bạn bè trong khoa Điện Tử Viễn Thông-Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng.

pdf65 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 2631 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Kĩ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM của WIMAX, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 1 Lớp: 03DT1 LUẬN VĂN Kĩ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM của WIMAX. Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 2 Lớp: 03DT1 LỜI MỞ ĐẦU 1) Đặt vấn đề Công nghệ OFDM hiện nay đã tìm được sự ứng dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn viễn thông như hệ thống truyền hình số DVB-T, phát thanh số DAB, hay mạng truy nhập Internet băng thông rộng ADSL, …Hiện nay công nghệ này đang được ứng dụng trong hệ thống truy nhập Internet không dây băng rộng WIMAX theo các tiêu chuẩn IEEE 802.16 và trong hệ thống di động toàn cầu thế hệ thứ 4 cũng như nhiều hệ thống viễn thông khác. WIMAX là một công nghệ không dây băng thông rộng mang lại tốc độ kết nối nhiều Megabit và thông lượng cao cho phép truy cập một khối lượng lớn các dữ liệu như phim và các nội dung đa phương tiện, đồng thời có phạm vi phủ sóng rộng giúp mang lại khả năng truy cập tới các dữ liệu trong khoảng cách xa. Hiện nay nhiều hãng sản xuất các thiết bị điện tử như Laptop, điện thoại và các thiết bị văn phòng khác đã tích hợp các phần cứng cũng như các phần mềm ứng dụng của công nghệ WIMAX vào các sản phẩm của mình để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao và phong phú của khách hàng. Các thiết bị WIMAX này đã được kiểm tra về khả năng tương thích với nhau sẽ giúp khách hàng dễ dàng hơn khi chuyển vùng từ hệ thống mạng này sang hệ thống mạng khác với các thiết bị Internet của mình, mang lại cho người sử dụng một trải nghiệm di động luôn được kết nối . Để tiếp cận và tìm hiểu về công nghệ WIMAX chúng ta hãy đi vào tìm hiểu cơ sở và các ứng dụng của kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM- Othogonal Frequency Division Multiplex ) trong hệ thống WIMAX mà điển hình là kĩ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM của WIMAX. Vì còn nhiều hạn chế về khả năng lẫn kiến thức nên đề tài chỉ nghiên cứu các phương pháp ước lượng kênh trong hệ thống OFDM của WiMAX đề làm nền tảng cho các vấn đề chuyên sâu sau này. Rất mong được sự góp ý của thầy cô và bạn bè trong khoa Điện Tử Viễn Thông-Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng. 2) Kết cấu của đề tài Đề tài chia làm 4 chương, trong đó 2 chương đầu là những khái niệm lý thuyết cơ bản, chương 3 trình bày các phương pháp và những biểu thức tính toán của ước lượng kênh. Chương 4 là phần mô phỏng để làm rõ những biểu thức tính toán ở chương 3. Nội dung chính của từng chương như sau: Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 3 Lớp: 03DT1 Chương 1: Tổng Quan Về Hệ Thống WiMAX Trình bày những vấn đề liên quan đến mô hình của một hệ thống WiMAX cơ bản, những đặc điểm và các ứng dụng của nó đối với quá trình truyền tin trên lý thuyết và trên thực tế. Chương 2: Kĩ Thuật OFDM Và OFDMA Trong WiMAX Phần này giới thiệu về cơ sở, đặc điểm cơ bản của kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao và ứng dụng công nghệ OFDM trong WiMAX điển hình là kĩ thuật OFDMA. Chương 3: Kĩ Thuật Ước Lượng Kênh Trong Hệ Thống OFDM Mô tả các phương pháp ước lượng kênh và những biểu thức toán học của nó dựa trên đáp ứng xung của kênh. Chương 4: Mô Phỏng Ước Lượng Kênh Mô phỏng so sánh sự khác nhau giữa ước lượng MMSE và ước lượng LS. Đề xuất phương pháp giảm kích thước FFT trong ước lượng MMSE và LS. 3) Phương pháp nghiên cứu Đề tài làm rõ những khái niệm về ước lượng kênh trong OFDM, từ đó dựa vào những biểu thức tính toán, thực hiện mô phỏng so sánh sự khác nhau của ước lượng MMSE và LS. 4) Mục tiêu của đề tài Từ những kết quả mô phỏng đạt được, rút ra những nhận xét về những ưu điểm cũng như nhược điểm của 2 phương pháp và đề xuất phương pháp giảm kích thước FFT với 2 phương pháp ước lượng trên. CHƯƠNG 1 : Tổng Quan Về Hệ thống WIMAX 1.1 Giới thiệu chương Trước khi đi vào tìm hiểu các vấn đề về ước lượng kênh trong hệ thống OFDM của WiMAX, ta sẽ tìm hiểu hệ thống WiMAX là gì?, nó có những đặc điểm gì?, và nó có những ưu điểm nào trong các ứng dụng thực tế. 1.2 Giới thiệu hệ thống WIMAX : 1.2.1 WIMAX là gì ? WIMAX là từ viết tắt của Worldwide Interoperability For Microwave Access-khả năng kết nối không dây trên diện rộng với truy nhập vi ba. Nó cho phép truy nhập băng Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 4 Lớp: 03DT1 thông rộng vô tuyến đến đầu cuối (last mile) như một phương thức thay thế cho cáp là DSL. WIMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, mang xách tay được, di động mà không cần thiết ở trong tầm nhìn thẳng (line of sight) trực tiếp đến một trạm. WIMAX có 2 phiên chính : WIMAX cố định (Fixed WIMAX) WIMAX di động(Mobile WIMAX) 1.2.2 Lịch sử ra đời : Chuẩn 802.16 được xây dựng từ viện kĩ thuật điện và điện tử từ năm 1999, nhưng tiêu chuẩn đầu tiên được đưa ra và được cả thế giới công nhận vào năm 2001. 2003 > 802.16a 2004 > 802.16d 2005 > 802.16e Chuẩn được thiết kế hỗ trợ cho cả phương thức song công theo thời gian (Time Division Duplex-TDD) và song công theo tần số (Frequency Division Duplex-FDD). TDD, tại đó đường lên và đường xuống dùng chung một kênh nhưng không truyền cùng một lúc. FDD, tại đó đường lên và đường xuống hoạt động trong những kênh riêng biệt. 1.2.3 Đặc điểm của WIMAX: WIMAX di đông cũng có các đặc điểm giống EV-DO hoặc HSxPA nhằm tăng tốc độ truyền thông (Data Rate). Những đặc điểm đó bao gồm: mã hoá và điều chế thích nghi (Adaptive Modulation and coding-AMC), kĩ thuật sửa lỗi bằng dò lặp (Hybrid Automatic Repeat Request-HARQ). Phân bố nhanh (Fast Scheduling) và chuyển giao mạng (Handover) nhanh và hiệu quả. Không giống như công nghệ 3G dựa trên CDMA được xây dựng nhằm vào dịch vụ thoại, WIMAX được thiết kế để đáp ứng dịch vụ truyền dữ liệu dung lượng lớn (trong đó có cả dịch vụ thoại VoIP). WIMAX sử dụng kĩ thuật trải phổ SOFDMA và hạ tần mạng xây dựng trên nền IP. WIMAX cung cấp khả năng kết nối Internet không dây nhanh hơn WIFI, tốc độ uplink và downlink cao hơn, sử dụng được nhiều ứng dụng hơn, và quan trọng là vùng phủ ong rộng hơn và không bị ảnh hưởng bởi địa hình. WIMAX có thể thay đổi một cách tự động phương thức điều chế để có thể tăng vùng phủ ong bằng cách giảm tốc độ truyền và ngược lại. Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 5 Lớp: 03DT1 Để tăng vùng phủ ong, chuẩn WIMAX hoặc sử dụng mạng Mesh hoặc sử dụng anten thông minh hoặc MIMO. Dữ liệu truyền trong mạng WIMAX được phân chia thành 5 lớp dịch vụ với những ưu tiên khác nhau nhằm cung ứng QoS. Ngoài ra bảo mật cũng là một đặc điểm nổi trội của WIMAX so với WIFI. 1.3 Các chuẩn của WIMAX: 1.3.1 Chuẩn cơ bản 802.16 : Chuẩn 802.16 được tạo ra với mục đích là tạo ra những giao diện (Interface) không dây dựa trên một giao thức MAC (Media Access Control) chung. Kiến trúc mạng cơ bản của 802.16 bao gồm một trạm phát BS (Base Station) và người sử dụng ( SS-Subcribe Station ). Trong một vùng phủ ong, trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dữ liệu (Traffic). Điều đó có nghĩa là sẽ không có sự trao đổi truyền thông giữa 2 SS với nhau. Nối kết giữa BS và SS sẽ gồm một kênh Downlink và Uplink. Kênh Uplink sẽ chia sẽ cho nhiều SS trong khi kênh Downlink có đặc điểm Broadcast. Trong trường hợp không có vật cản giữa BS và SS ( Line of sight ), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao. Ngược lại, thông tin sẽ được trao đổi ở băng tần thấp để chống lại nhiễu. 1.3.2 Các chuẩn bổ sung (Amendments) của WIMAX :  Chuẩn 802.16a: Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền từ 2-11 Ghz. Đây là băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các chướng ngại trên đường truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (Terminal) có thể liên lạc với BS thông qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ ong của 802.16a BS sẽ được nới rộng.  Chuẩn 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần 5-6Ghz với mục đích cung ứng dịch vụ với chất lượng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin của những ứng dụng Video, thoại, Real-time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau (Class of Service).  Chuẩn 802.16c: Chuẩn này định nghĩa ong các Profile mới cho dải băng tần từ 10-66 Ghz với mục đích cải tiến Interoperability.  Chuẩn 802.16d: Có một số cải tiến nhỏ so với 802.16a. Chuẩn này được chuẩn hoá 2004. Các thiết bị Pre-WIMAX có trên thị trường là dựa vào chuẩn này. Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 6 Lớp: 03DT1  Chuẩn 802.16e: Đang trong giai đoạn hoàn thiện và chuẩn hoá. Đặc điểm nổi bật của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động ( vận tốc di chuyển lớn nhất mà có thể sử dụng dịch vụ này lên đến 100 Km/h ). Ngoài ra, còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hoá như 802.16g, 802.16f, 802.16h… 1.4 Các công nghệ sử dụng trong WIMAX: 1.4.1 Điều chế thứ tự cao hơn: Ngược với công nghệ tương tự có trước đây (FM,AM) và biểu đồ điều chế số hóa hiệu suất thấp. (PSK, BPSK, và QPSK) được sử dụng rộng rãi trong các mạng ngày nay, công nghệ băng rộng không dây yêu cầu sử dụng các biểu đồ điều chế theo thứ tự cao hơn với hiệu quả trải phổ tốt hơn. Tuy nhiên biểu đồ điều chế theo thứ tự cao hơn này rất dễ bị tác động bởi nhiễu (Interference) và hiện tượng đa đường dẫn. Cả hai yếu tố này đều phổ biến trong các triển khai mạng không dây có mặt khắp nơi với số lượng người ong lớn. Hình 1.1: Một số lược đồ điều chế theo thứ tự khác nhau Để biết được những tác động này, công nghệ OFDM, OFDMA và SOFDMA là những công nghệ truy cập mới cải tiến hỗ trợ kênh cần thiết để đạt được hiệu quả trải phổ cao hơn với thông lượng kênh cao hơn. Những công nghệ mới này là nền tản cho WIMAX di động và các hệ thống băng rộng di động thế hệ tiếp theo khác. 1.4.1.1 Công nghệ OFDM: Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 7 Lớp: 03DT1 Nhu cầu về các dịch vụ băng thông rộng tin cậy trong điều kiện truyền không dây bị che chắn (tầm nhìn khuất–NLOS, đặc biệt bị ảnh hưởng bởi hiện tượng đa đường dẫn và can thiệp từ các nhà cung cấp dịch vụ không dây khác) đã đưa công nghệ không dây vào triển khai rộng khắp sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM trong các chuẩn và sản phẩm . Hình 1.2: Công nghệ OFDM Công nghệ OFDM chia luồng dữ liệu ra thành nhiều đường truyền băng hẹp trong vùng tần số sử dụng các ong mang con trực giao với một ong mang con khác. Những ong mang con này sau đó ghép thành các kênh tần số để truyền vô tuyến. Hình 1.3 : Lược đồ các ong mang con trong OFDM. Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 8 Lớp: 03DT1 Các đường truyền băng hẹp này sử dụng các kí tự có khoảng thời gian dài (Long- Duration-Sysbol) trong miền thời gian để làm cho các kí tự không bị méo do hiện tượng đa đường dẫn. Bằng cách sử dụng các khoảng thời gian của kí tự xấp xỉ 100 ms với khoảng bảo vệ khoảng 10 ms, công nghệ OFDM cho phép khắc phục được các tác động của hiện tượng đa đường . Hình 1.4 : Sự nguyên vẹn của kí tự được sử dụng làm chậm trễ hiện tượng đa đường dẫn với khoảng bảo vệ thời gian. Để đảm bảo khả năng trực giao, khoảng dãn cách giữa các ong mang con phải được chọn lựa sao ong đảo ngược với khoảng thời gian của kí tự . Hình 1.5 : Khoảng dãn cách giữa các ong mang con được lựa chọn để mỗi ong mang con trực giao với các ong mang con khác. Độ dãn cách giữa các ong mang con phải cân bằng với sự đảo ngược các khoảng thời gian của kí tự . Số lượng các ong mang con phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ rộng kênh và mức độ nhiễu. Con số này tương ứng với kích thước FFT ( Fast-Fourier-Transformer ). Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 9 Lớp: 03DT1 Chuẩn giao tiếp vô tuyến 802.16-2004 xác định rõ 256 sóng mang con, tương ứng với kích cỡ FFT từ 512 đến 2048 phù hợp với các độ rộng kênh từ 5 tới 20 Mhz để duy trì tương đối khoảng thời gian không đổi của kí tự và khoảng dãn cách giữa các ong mang con độc lập với độ rộng kênh . Vì thế với công nghệ OFDM, sự kết hợp của các ong mang con trực giao truyền song song với các kí tự có khoảng thời gian dài đảm bảo rằng lưu lượng băng thông rộng không bị hạn chế do môi trường bị che chắn tầm nhìn (NLOS) và nhiễu do hiện tượng đa đường dẫn. 1.4.1.2 Công nghệ OFDMA: Truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA ) là công nghệ đa ong mang phát triển từ công nghệ OFDM, ứng dụng như một công nghệ đa truy cập. Được diễn tả như biểu đồ dưới đây, OFDMA hỗ trợ các nhiệm vụ của các ong mang con đối với các thuê bao nhất định. Mỗi một nhóm ong mang con được biểu thị như một kênh con (sub-channel), và mỗi thuê bao được chỉ định một hoặc nhiều kênh con để truyền phát dựa trên mỗi yêu cầu cụ thể và lưu lượng của mỗi thuê bao. Hình 1.6 : Công nghệ OFDM và OFDMA Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 10 Lớp: 03DT1 OFDMA có một số ưu điểm như khả năng linh hoạt tăng, thông lượng và tính ổn định được cải tiến. Bằng việc ấn định các kênh con cho các thuê bao cụ thể, việc truyền phát của các thuê bao có thể xảy ra đồng thời mà không cần sự can thiệp nào, do đó sẽ giảm thiểu tác động như ảnh hưởng đa truy cập –MAI (Multiplex Access interference). Hơn nữa, hiện tượng các kênh con cho phép tập trung công suất phát qua một số lượng các ong mang con ít hơn. Kết quả này làm tăng số đường truyền dẫn đến tăng phạm vi và khả năng phủ ong . Việc sửa đổi bổ sung chuẩn IEEE 802.16e-2005 được triển khai nhằm mở rộng chuẩn vô tuyến 802.16 đáp ứng các ứng dụng di động. Sự bổ sung này cho phép công nghệ OFDMA đáp ứng nhiều tính năng sử dụng một cách linh hoạt và các thách thức về việc các thuê bao di động di chuyển nhanh trong môi trường NLOS. Chuẩn 802.16e-2005 hỗ trợ 3 tuỳ chọn phân phối kênh con, tùy theo tình huống sử dụng như sau :  Các ong mang con có thể được tán xạ thông qua kênh tần số. Điều này liên quan đến việc sử dụng phân hoá kênh con (sub-channelization) hoặc FUSC.  Một số nhóm ong mang con tán xạ có thể được sử dụng để tạo thành một kênh con. Điều này liên quan 1 phần đến việc sử dụng phân hoá kênh con (sub- channelization) hoặc PUSC.  Các kênh con có thể được tạo ra bởi các nhóm ong mang con tiếp theo. Điều này liên quan đến sự điều biến và mã hoá tuỳ ứng hoặc AMC. Với PUSC hoặc FUSC, việc phân phối các ong mang con tới các kênh con được thực hiện theo mô hình giả ngẫu nhiên mà ở đó các ong mang con của một kênh con nhất định trong một cell nhất định khác với các ong mang con tại cùng một kênh con đó trong một cell khác (VD : ong mang con trong kênh con 1 của cell 1 sẽ hoàn toàn khác với ong mang con của kênh con 1 trong cell 2). Sự hoán đổi giả ngẫu nhiên này có ảnh hưởng tương đối đến nhiễu. Điều này làm giảm tác động đối nghịch của hiện tượng nhiễu giữa các cell. Nhìn chung, FUSC và PUSC là 2 tuỳ chọn tốt nhất cho các ứng dụng di động, trong khi AMC hoàn toàn phù hợp cho các ứng dụng cố định, mang xách hoặc di chuyển chậm. Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 11 Lớp: 03DT1 1.4.1.3 Công nghệ SOFDMA: Việc mở rộng OFDMA (SOFDMA) hỗ trợ khả năng điều chỉnh OFDMA cho phù hợp với độ rộng kênh đang được sử dụng. Theo nguyên tắc khi ấn định số lượng dải phổ dành cho các nhà cung cấp dịch vụ khác, các thông số công nghệ OFDMA có thể được tối ưu hóa sao cho tỷ lệ với dải băng tần cấp cho một nhà cung cấp dịch vụ cụ thể. Với S-OFDMA, kích cỡ FFT khác với độ rộng kênh dựa trên các thông số theo chuẩn 802.16e-2005. Trong kênh tần số 5Ghz một FFT kích cỡ 512 sóng mang con được xác định còn một kênh 10Mhz, một FFT kích cỡ 1024 được xác định. Điều đó đảm bảo rằng cả 2 hệ thống 5Mhz và 10Mhz có cùng khoảng thời gian của kí tự và do đó có cùng khả năng chống méo đa đường kể cả khi 2 hệ thống khác nhau về kích cỡ. 1.4.1.4 Các công nghệ anten sử dụng trong WIMAX: 1.4.1.4.1 Hệ thống anten thông minh: Hệ thống công nghệ anten thông minh có liên quan đến loại anten được thiết kế để tăng cường độ tín hiệu nhận được trong mạng truy cập không dây. Mục đích để làm tăng CINR (Carrier-to-interference plus noise radio). Sử dụng công nghệ anten thông minh có thể vừa làm tăng cường độ tín hiệu nhận được và làm giảm mức độ nhiễu để tăng phần lớn công dụng của một mạng giao tiếp di động. Cường độ tín hiệu nhận được dao động khi các thuê bao di động trong vùng phủ ong và việc sử dụng nhiều anten hoặc anten thông minh để tăng chất lượng đường truyền đã được nghiên cứu ngay từ khi các hệ thống di động đầu tiên mới ra đời. Bước đầu tiên là sử dụng nhiều anten để cung cấp độ phân tập thu “receiver diversity ”. Hệ thống này hoặc lựa chọn một anten với cường độ tín hiệu mạnh nhất hoặc tối ưu phối hợp các tín hiệu nhận được từ tất cả các anten. Chuẩn WIMAX hỗ trợ nhiều loại công nghệ anten thông minh, bao gồm đa cổng vào ra ( MIMO ) và hệ thống anten thông minh cải tiến (hoặc thích nghi) (ASS) trên cả hai loại thiết bị đầu cuối khách ong và trạm gốc. Trong khi MIMO đề cập đến việc sử dụng nhiều anten và kết quả quá trình yêu cầu các tín hiệu bổ sung, ASS tùy thuộc hoặc vào công nghệ “ mã hóa không gian-thời gian ” (Space-time coding) hoặc tạo chum tia “ beam-forming ”. Với beam-forming, tín hiệu với năng lượng phát đi, sẽ định hình theo dạng vật lý và truyền phát trực tiếp đến một thuê bao cụ thể dẫn đến độ lợi cao hơn, thông lượng cao Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 12 Lớp: 03DT1 hơn và khả năng chống nhiễu tốt hơn. Do công nghệ OFDMA chuyển một kênh dài tần rộng thành nhiều ong mang con phẳng và độ rộng kênh hẹp, ASS có thể được hỗ trợ với độ phức tạp ít hơn nhiều so với yêu cầu của các hệ thống băng rộng không dây khác. 1.4.1.4.2 Công nghệ đa cổng vào ra : Công nghệ đa cổng vào ra (MIMO) miêu tả các hệ thống sử dụng nhiều hơn 1 radio và hệ thống anten tại một điểm cuối của các đường kết nối không dây. Trước đây, chi phí để kết hợp nhiều anten và các radio trong một đầu cuối khách ong là rất cao. Các cải tiến gần đây trong công nghệ tích hợp và triển khai quy mô nhỏ cho hệ thống vô tuyến làm tăng tính khả thi và chi phí hiệu quả. Phối hợp nhiều tín hiệu nhận được sẽ đạt được các lợi ích tức thời khi tăng cường độ tín hiệu nhận được, tuy nhiên công nghệ MIMO cũng cho phép truyền phát các luồng dữ liệu song song để đạt được thông lượng lớn hơn. Ví dụ, trong một MIMO 2x2 (tức là gồm 2 phần tử phát và thu) với hệ thống điểm- điểm 2 phân cực, các tần số cấp cho carrier có thể được sử dụng 2 lần, làm tăng tốc độ truyền dữ liệu gấp 2 lần. Trong hệ thống điểm-đa điểm sử dụng MIMO, mỗi anten trạm gốc phát đi luồng dữ liệu khác nhau và mỗi thiết bị đầu cuối khách ong nhận nhiều thành phần của tín hiệu phát khác nhau với mỗi anten thiết bị thuê bao khách ong được minh họa trong hình dưới đây. Bằng cách sử dụng thuật toán thích hợp, thiết bị đầu cuối khách ong có thể phân chia và giải mã các luồng dữ liệu nhận được trong cùng một lúc. Chuẩn WIMAX di động bao gồm công nghệ mã hóa MIMO cho tới 4 anten tại mỗi điểm cuối đường kết nối (4x4 MIMO). Đề Tài Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Duy Nhật Viễn SVTH: Lê Tiến Dũng Trang 13 Lớp: 03DT1 Hình 1.7: Công nghệ anten MIMO. 1.4.1.5 Mã hóa không gian-thời gian: Mã hóa không gian-thời gian (Space-time coding) là kĩ thuật thực hiện phân tập truyền phát (Transmission diversity). WIMAX sử dụng kĩ thuật phân tập truyền phát trên đường Downlink để phân tập từng phần nhằm tăng cường chất lượng tín hiệu truyền đến một thuê bao cụ thể nằm tại bất cứ điểm nào trong dải chùm tia anten phát ra. Mặc dầu cung cấp độ lợi tín hiệu thấp hơn beam-forming nhưng đối với ng