Giải pháp ánh xạ thích nghi cho hệ thống OFDM bằng mã BICM-ID với các bộ ánh xạ tín hiệu 16-QAM khác nhau

Bài báo này trình bày các tính toán và kết quả mô phỏng chứng minh cho giải pháp thích nghi hệ thống OFDM dùng mã BICM-ID với các bộ ánh xạ 16-QAM khác nhau trong điều kiện kênh pha đinh đa đường có sự tác động đồng thời của tạp âm Gauss. Để biết rõ hơn về nội dung chi tiết, mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải pháp ánh xạ thích nghi cho hệ thống OFDM bằng mã BICM-ID với các bộ ánh xạ tín hiệu 16-QAM khác nhauGiải pháp ánh xạ thích nghi cho hệ thống OFDMbằng mã BICM-ID với các bộ ánh xạ tín hiệu16-QAM khác nhauĐỗ Công HùngKhoa CNKT Điện tử-Viễn thôngĐại học Thành ĐôEmail: conghung@thanhdo.edu.vn, doconghung2000@gmail.comAbstract— Yêu cầu nâng cao chất lượng lỗi bít và tốc độ truyềndẫn của một hệ thống thông tin bất kỳ luôn mâu thuẫn với nhau.Trong điều kiện kênh fading chọn lọc theo tần số, kỹ thuậtOFDM và các giải pháp thích nghi theo bậc điều chế hay ratematching cho mã Turbo đã được ứng dụng cho hệ thống 4G LTEkhông đảm bảo được yêu cầu cố định về tốc độ truyền dẫn cho hệthống.So với các phương thức mã kênh truyền thống, việc sử dụngmã BICM- ID không chỉ chứng tỏ khả năng về tăng ích mã hóa[12] mà còn có khả năng thích nghi để đảm bảo tốc độ truyền dẫnkhông đổi nhờ việc sử dụng các bộ ánh xạ khác nhau.Tiếp theo các kết quả chứng minh cho giải pháp thích nghidung BICM-ID với các bộ ánh xạ 8-PSK khác nhau được trìnhbày trong bài báo [13] tại REV10-2006. Bài báo này trình bày cáctính toán và kết quả mô phỏng chứng minh cho giải pháp thíchnghi hệ thống OFDM dùng mã BICM-ID với các bộ ánh xạ 16QAM khác nhau trong điều kiện kênh pha đinh đa đường có sựtác động đồng thời của tạp âm Gauss.Keywords- Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM),Adaptive OFDM (AOFDM), Bit Interleaved Coded Modulationwith Iterative Decoding (BICM-ID).I. GIỚI THIỆUNhư đã biết, là một trường hợp đặc biệt của phương thứcphát đa sóng mang, trong những năm gần đây OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) không ngừngđược nghiên cứu và mở rộng phạm vi ứng dụng nhờ những ưuđiểm của nó trong tiết kiệm băng tần và khả năng chống lại phađinh chọn lọc theo tần số cũng như xuyên nhiễu băng hẹp.Cùng với sự ra đời của các chíp FFT (Fast FourierTransformers) có dung lượng lớn, OFDM đã được ứng dụngrộng rãi trong hệ thống truyền hình kỹ thuật số DVB-T, cácmạng không dây theo chuẩn IEEE 802.11a, b, g, n, các hệthống Wimax theo chuẩn 802.16 ...và hệ thống thông tin 4Gtheo cả hướng LTE và Wimax.Nhằm khai thác tối đa dung lượng của hệ thống OFDMtrên các kênh pha đinh băng hẹp, cho đến nay các nghiên cứuvà ứng dụng về OFDM thích nghi (AOFDM) được tiến hànhtheo các hướng: điều chế đa mức trên các băng con [2]; thayđổi thích nghi các tham số OFDM [11]; thích nghi các mãRSSC, mã turbo cho OFDM [2].Tuy nhiên, các phương pháp thích nghi truyền thống làmthông lượng dữ liệu của hệ thống thay đổi nên là một hạn chếvới các hệ thống yêu cầu tốc độ dữ liệu không đổi như truyềnAudio-Video hai chiều trong thời gian thực. Mặt khác, do quátrình thích nghi đa mức bị giới hạn bởi ngưỡng SNR mà tại đócác bộ giải mã vẫn làm việc tốt, do đó việc nghiên cứu các bộmã tốt cho hệ thống OFDM luôn là một công việc cần thiết.Sau mã Turbo, gần đây mã BICM-ID (Bit Interleaved CodedModulation with Iterative Decoding) được đề suất sử dụng kếthợp với OFDM nhằm đạt được chất lượng lỗi bít tốt nhất[4].Qua phân tích lý thuyết và các kết quả mô phỏng, chúngtôi thấy rằng hệ thống BICM-ID OFDM khi sử dụng các phépánh xạ symbol Gray, SP, MSEW (Maximum SquaredEuclidean Weight)... sẽ cho các đặc tính lỗi bít khác nhau tạicác vùng SNR (Signal to Noise Rate) khác nhau. Dựa trên đặctính này, bài báo đề xuất một giải pháp thích nghi mới cho hệthống OFDM là thay đổi thích nghi các bộ ánh xạ theo cácngưỡng SNR khác nhau, cho phép tối đa hóa đặc tính lỗi bíttrên toàn dải SNR. Giải pháp này mang lại hiệu quả về đáng kểvề tỉ lệ lỗi bít mà vẫn đảm bảo được thông lượng thông tinkhông đổi, phù hợp cho các ứng dụng 2 chiều trong thời gianthực. Sau khi tính toán và tiến hành các thí nghiệm mô phỏngthành công cho hệ thống BICM-ID- OFDM với bộ điều chế 4QAM và 8-PSK, chúng tôi tiếp tục tiến hành xây dựng môhình mô phỏng để chứng minh cho hệ thống BICM-ID- OFDMvới các bộ điều chế 16-QAM.Các nội dung tiếp theo của bài báo được sắp xếp như sau:Phần II trình bày cơ sở lý thuyết về OFDM và BICM-ID. PhầnIII trình bày mô hình mô phỏng hệ thống OFDM-BICM-ID vớicác bộ ánh xạ khác nhau. Phần IV là các kết quả mô phỏngchứng minh cho giải pháp thích nghi được đề xuất. Phần V làcác kết luận được rút ra.II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1. Lý thuyết cơ bản về OFDM và AOFDMVề bản chất, OFDM là một trường hợp đặc biệt của phươngthức phát đa sóng mang theo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốcđộ cao thành các dòng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồngthời trên một số các sóng mang được phân bổ trực giao vớinhau. Phổ của tín hiệu OFDM được mô tả ở hình 1.Hình 1: Phổ của sóng mang và tín hiệu OFDMHình 1 cho thấy do tính trực giao, các sóng mang con không bịxuyên nhiễu bởi các sóng mang con khác. Với kỹ thuật đasóng mang dựa trên IFFT và FFT, hệ thông OFDM đạt đượchiệu quả không phải bằng các bộ lọc giải thông mà bằng xử lýbăng gốc.Trong hệ thống OFDM, nhờ thực hiện biến đổi chuỗi dữ liệu từnối tiếp sang ...