BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
LÊ XUÂN GIAO
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ
MÔ HÌNH MIMO ÁP DỤNG CHO 4G
Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số : 60.52.70
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học :TS. NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG
Hà Nội - 2008
MỤC LỤC
Trang
IV
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU I
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VI
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII
LỜI NÓI ĐẦU IX
CHƯƠNG I XII
TỔNG QUAN VỀ MIMO MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG HỆ MIMO
XII
1.1 Tổng quan, khái niệm về MIMO, ưu, nhược điểm của hệ thống MIMO XII
1.1.1 Tổng quan, khái niệm về MIMO XII
1.1.2 Ưu điểm MIMO XIV
1.1.3 Nhược điểm MIMO XV
1.2 Một số khái niệm cơ bản trong hệ MIMO XV
1.2.1 Tài nguyên truyền dẫn XV
1.2.2 Trực giao căn bản: Thời gian , tần số, mã XV
1.2.3 Phân tách không gian hay phân cực XV
1.2.4 Beamforming-Kỹ thụật hướng búp sóng, Beamfomer- tạo búp sóng
XV
3.2 Các mô hình hệ thống MIMO sử dụng kỹ thuật phân chia giá trị đơn
SVD(Singular Value Decomposition) XXXV
3.2.1 Mô hình hệ thống SVD MIMO XXXV
3.2.2 Mô hình hệ thống SVD MIMO tối ưu XL
3.2.3 Dung lượng kênh SVD MIMO XLI
3.3 Các mô hình phân tập thu XLIII
3.3.1 Mô hình phân tập anten thu tổng quát XLIII
3.3.2 Mô hình phân tập anten thu kết hợp chọn lọc XLIV
3.3.3 Mô hình phân tập anten thu kết hợp tỷ lệ cực đại XLVI
3.3.4 Mô hình phân tập anten thu kết hợp thu tỷ lệ cực đại với tách sóng khả
giống cực đại (MRRC- Maximum Ratio Receive Combining) XLVII
3.4 Các mô hình phân tập phát XLIX
3.4.1 Mô hình phân tập anten phát tổng quát XLIX
3.4.2 Sơ đồ Alamouti hai anten phát với M anten thu LIII
3.4.3 Mã khối không gian thời gian STBC tổng quát LV
3.4.3.1 Thiết kế STBC LVI
3.4.3.2 Mã Alamouti LVII
3.4.3.3 Các STBC bậc cao LVII
3.4.3.4 Hệ thống phân tập lựa chọn anten thích ứng LX
3.4.3.5 Tiền mã hóa phân tập tuyến tính LXI
3.5 Các mô hình MIMO ghép kênh không gian LXIII
3.5.1 D-BLAST (Diagonal-Bell-Labs Layered Space-Time: Mã không gian
thời gian phân lớp phòng thí nghiêm Bell theo đường chéo) LXIV
3.5.2 V-BLAST (Vertical-Bell-Labs Layered Space-Time: Mã không gian
thời gian phân lớp phòng thí nghiêm Bell theo chiều đứng) LXIV
3.5.3 W-STC (Wrapped STC: Mã không gian thời gian quấn nhau) LXV
CHƯƠNG IV LXVI
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ MÔ HÌNH MIMO KHẢ
DỤNG CHO 4G DỰA TRÊN CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG LXVI
4.1 Cấu hình và các tiêu chí thực hiện mô phỏng để đánh giá LXVII
bốn
ACI Adjacent - Chanel Interference Nhiễu kênh liền kề
AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại DĐ tiên tiến
ARQ Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lặp tự động
AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng
BER Bit Error Rate Tỷ số bit lỗi
BLAST Bell Labs Layered Space-time
architecture
Kiến trúc không gian thời gian
phân lớp của phòng thí nghiệm Bell
BPSK Binary Phase Shift Keying
Modulation
Điều chế khóa dịch pha hai trạng
thái
CCI Co channel Interference Nhiễu đồng kênh
CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh
CDF Cumulative Distribution Function Hàm phân bố tích lũy
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
D-BLAST Diagonal-Bell-Labs Layered
Space-Time
Mã không gian thời gian phân lớp
phòng thí nghiêm Bell theo đường
chéo
DOA Direction Of Arrival Tạo búp dựa trên phương tới
E-GPRS Enhanced General Packet Radio
Service
Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp cải
tiến
E-RAN Evolved Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
phát triển
MBMS Multimedia Broadcast Multicast
Service
Dịch vụ quảng bá đa phương tiện
ML Maximum Likelihood Khả giống cực đại
MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra
MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động
MMSE Minimum Mean Square Error Sai lỗi bình phương trung bình cực
tiểu
MRC Maximum Ratio Combiner Kết hợp tỉ lệ cực đại
MRRC Maximum Ratio Receive
Combiner
Kết hợp thu tỉ lệ cực đại
MS Mobile Station Trạm gốc
NACK Not Acknowledge Không công nhận nhận
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao
PCRF Polcy and Charging Rules
Function
Chức năng các qui tắc tính cước và
chính sách
PSK Phase Shift Keying Điều chế dịch phase
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên cầu phương
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
Modulation
Điều chế khóa dịch pha cầu
phương
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RX Receiver Máy thu
UPE User Plan Entity Thực thể mặt phẳng người sử dụng
UTRA UMTS Teresstrial Radio Access Truy nhập vô tuyến UMTS
UTRAN UMTS Teresstrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến UMTS
V-BLAST Vertical-Bell-Labs Layered Space-
Time
Mã không gian thời gian phân lớp
phòng thí nghiêm Bell theo chiều
đứng
WCDMA Wideband Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng
WiMAX Worldwide Interoperability for
Microwave Access
Khả năng tương hợp toàn cầu đối
với truy nhập vi ba
W-STC Wrapped STC Mã không gian thời gian quấn nhau
ZF Zero Forcing Ép buộc về không
-IV-
KÝ HIỆU
A Biên độ đỉnh của tín hiệu vượt trội
b Các bít thông tin được phát bởi nguồn phát
B Băng thông tổng
B
C
Băng thông nhất quán
B
d
Độ rộng băng tần của số liệu hay thông tin
C Dung lượng
P Công suất
n
r
P
Xác suất lỗi bít
P
average
Xác suất lỗi trung bình
R
1
, R
2,
R
3
Tên của các điểm tham khảo trong mô hình E-UTRAN
R
b
Tốc độ bit
r
c
Tỷ lệ mã
R
tb
Tốc độ bit tổng của hệ thống
R
S
Tốc độ ký hiệu
R
Source
-VI-
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1 -Mô hình kênh MIMO với Nt anten phát và Nr anten thu XIV
Hình 1.2 - Mảng tuyến tính đồng dạng có nt phần tử cách nhau XVII
Hình 1.3 -Dẫy truyền dẫn đa anten XVII
Hình 1.4 -Kỹ thuật đổ đầy nước và chất tải bit XVIII
Hình 1.5 -Bộ điều chế STTD sử dụng mã khối không gian thời gian trực giao (O-
STBC) 2x2 XXI
Hình 2.1 -Mô hình phát triển của mạng TTDĐ từ 2G trở đi XXIII
Hình 2.2 -Thí dụ về chuyển đổi trạng thái trong kiến trúc E- UTRAN XXV
Hình 2.3 -Trễ mặt phẳng U XXVI
Hình 2.4 -Kiến trúc mô hình B1 của E-UTRAN cho trường hợp không chuyển
mạng XXIX
Hình 2.5 -Kiến trúc mô hình B2 của E-UTRAN trong đó Rh đảm bảo chức năng
chuẩn bị chuyển giao để giảm thời gian ngắt XXIX
Hình 2.6 -Kiến trúc mô hình E-UTRAN theo TR 23.822 XXX
Hình 2.7 -Kế hoạch nghiên cứu tiêu chuẩn E-UTRAN XXXI
Hình 2.8 -Lộ trình phát triển 3GPP XXXI
Hình 2.9 -Lộ trình phát triển các công nghệ TT di động lên 4G XXXI
Hình 3.1 -Mô hình kênh MIMO với Nt anten phát và Nr anten thu XXXIII
Hình 3.2 -Phân chia kênh phađinh phẳng MIMO thành các kênh phađinh phẳng
song song tương đương dưạ trên SVD XXXVIII
Hình 3.3 -BER cho các kênh không gian phađinh phẳng điều chế BPSK trong
AWGN XL
Hình 3.4 -Mô hình SVD MIMO tối ưu XLI
Hình 3.5 -Mô hình phân tập anten thu kết hợp chọn lọc XLV
Hình 3.6 -Mô hình phân tập anten thu kết hợp tỷ lệ cực đại XLVI
Hình 3.7 -MRRC hai nhánh XLVIII
Hình 3.8 -Sơ đồ phân tập hai nhánh phát với một máy thu của Alamouti L
Bảng 2.1 -So sánh thông số và hiệu suất sử dụng băng tần giữa E- UTRAN trên
đường xuống và HSDPA XXVI
Bảng 2.2 -So sánh thông số bvà hiệu suất sử dụng băng tần giữa E- UTRAN trên
đường lên và HSDPA XXVI
.Bảng 3.1 -Mã hóa và chuỗi ký hiệu phát cho sơ đồ phân tạp phát hai anten LI
Bảng 3.2 -Định nghĩa các kênh giữa anten phát và anten thu LIII
Bảng 3.3 -Ký hiệu các tín hiệu thu tại hai anten thu LIII
Bảng 4.1 -Tập các trường hợp tối thiểu mô phỏng WCDMA/HSPA và LTE LXVII
Bảng 4.2 -Các thông số tham khảo để mô phỏng hệ thống ô vĩ mô LXVIII
Bảng 4.3 -Các mô hình và giả thiết cho đánh giá LXVIII
Bảng 4.4 -Mục tiêu hiệu năng LTE trong TR25.913 LXXII
Bảng 4.5 -Các giả thiết cho các kết quả trên hình 4.5 LXXIV
Bảng 4.6 -Độ lợi MIMO vòng hởi so với MIMO mốc vòng hở đối với AMC trong
kênh người đi bộ B sử dụng hai luồng số liệu (ma trận B) LXXV
Bảng 4.7 -Độ lợi MIMO vòng kín so với MIMO mốc vòng hở đối với AMC trong
kênh 4x2 MIMO người đi bộ B sử dụng hai luồng số liệu (ma trận B) LXXVII
-IX-
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đây cùng với sự lớn mạnh về nhu cầu sử dụng thông tin vô
tuyến nói chung và thông tin di động nói riêng đã thu hút nhiều sự quan tâm,
nghiên cứu nhằm phát triển hoàn thiện các hệ thống mạng không dây tốc độ cao.
Một trong những thách thức chủ yếu trong lĩnh vực này là : “ Tốc độ xử lý cao
đồng thời tiêu thụ ít điện năng trong các thiết bị di động có như vậy mới giảm kích
thước và tăng thời gian hoạt động của các thiết bị MS trong mạng không dây”. Do
đó thúc đẩy hướng nghiên cứu phải cải tiến kỹ thuật điều chế nhằm tăng hiệu suất
giải mã cũng như chất lượng phổ của hệ thống không dây.
Kỹ thuật MIMO trong mạng vô tuyến gần đây thực sự nổi bật và nó là mô
hình duy nhất về băng rộng đáp ứng được thách thức trên, bởi MIMO đáp ứng
được việc truyền tin trên nhiều kênh khác nhau – việc này sẽ giúp chúng ta biểu
diễn, mô phỏng hệ thống dưới dạng ma trận thu gọn và như vậy sẽ hứa hẹn nhiều kỹ
tiêu thụ và đơn giản hóa các vấn đề thiết kế bộ khuếch đại công suất.
Tín hiệu từ các anten phát hoàn toàn khác biệt nhau tại vị trí của các anten thu. Khi
truyền qua các kênh không tương quan giữa hệ thống phát và thu, tín hiệu từ mỗi
anten phát tại vị trí thu có sự khác nhau về tham số không gian. Hệ thống máy thu
có thể sử dụng sự khác biệt này để tách các tín hiệu có cùng tần số được phát đồng
thời từ các anten khác nhau.
Khái niệm “phân tập phát/thu” ( như ở trên chính là một trong những dạng của mô
hình MIMO) đều được sử dụng cho các hệ thống 3G như WCDMA, CDMA2000.
Đây cũng là một trong số các lý do tại sao các hệ thống thế hệ 3 như WCDMA lại
cung cấp dung lượng, dịch vụ tốt hơn nhiều so với các hệ thống 2G như GSM và
IS-95
Hiện nay các tiêu chuẩn vô tuyến được phát triển liên tục, vì thế có thể tiên đoán
rằng các chuẩn lớp vật lý tương lai sẽ chứa đựng nhiều tăng cường trong các giải
pháp sử dụng nhiều anten. Một giải pháp được tiếp nhận cho hệ thống nhiều anten
thực tế là cân nhắc giữa ghép kênh phân tập, nhiễu đa người dùng và lập biểu thông
qua các mô hình MIMO, mỗi mô hình này cũng có những ưu nhược điểm nhất định
đòi hỏi phải vừa nghiên cứu lý thuyết vừa có triển khai thực tiễn.
Tại Việt Nam hiện nay việc nghiên cứu lý thuyết để nâng cấp mạng từ 2G lên 3G
đã được định hướng theo một lộ trình đúng đắn. Ứng dụng triển khai hệ thống
WCDMA và CDMA2000 ở một số Công ty Viễn thông di động mang lại hiệu quả
và lợi ích cho khách hàng rất cao, với các ứng dụng truyền thông hữu ích như điện
thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu
dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao cùng nhiều ứng dụng
dịch vụ viễn thông tiên tiến khác chính là mục tiêu và động lực để người ta cung
cấp và sử dụng mạng di động 3G.
Trong tương lai rất gần một số mô hình MIMO đã tích hợp trong WiMax sẽ được
triển khai trên diện rộng toàn quốc. Trên thực tế hiện nay công nghệ MIMO là công
nghệ nền tảng của hệ thống 3G, 4G và các mạng không dây khác (WLAN,
WiMax…). Hiện nay trên thế giới có rất nhiều sản phẩm của nhiều hãng ứng dụng
cho mạng không dây theo chuẩn 802.11a/b/g đã tích hợp MIMO nhằm tăng tốc độ (
thông Hải Dương nơi Tôi đang công tác.
Cuối cùng, Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè của Tôi, những
người đã động viên, khuyến khích Tôi rất nhiều trong cuộc sống cũng như trong
qúa trình công tác và học tập.
Với năng lực và thời gian hạn chế Luận văn này không thể tránh khỏi những
khiếm khuyết. Tôi mong muốn nhận được sự chỉ bảo, góp ý chân thành của các
Thầy Cô giáo cùng các anh chị đồng nghiệp.
-XII-
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MIMO
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG HỆ MIMO
1.1 Tổng quan, khái niệm về MIMO, ưu, nhược điểm của hệ thống MIMO
1.1.1 Tổng quan, khái niệm về MIMO
Từ những thập niên 90 của thế kỷ trước người ta đã cảnh báo rằng nhu cầu
người dùng mạng vô tuyến sẽ gia tăng rất mạnh trong các thập niên tiếp theo, vấn
đề đặt ra là làm thế nào cải thiện tốc độ số liệu, chất lượng, dung lượng và độ linh
hoạt của hệ thống. Khi tốc độ truyền số liệu của hệ thống mạng vô tuyến được cải
thiện sẽ đồng nghĩa việc thu hút người dùng sử dụng các dịch vụ gia tăng tốc độ
cao trên mạng khác ngoài thoại thông thường như:
- Video conferencing
- Video surveillance
- Streaming video, music
- Interactive gaming
- Mobile IP
- VoIP
Có rất nhiều Viện nghiên cứu, nhóm nghiên cứu, phòng thí nghiệm đã tập
chung nghiên cứu rất sâu sắc về MIMO bởi người ta cho rằng: công nghệ MIMO
thực sự là nền tảng của hệ thống 3G, 4G và các mạng không dây khác.
Cũng ngay từ những năm 90, nhóm nghiên cứu gồm Greg Raleigh và VK
Jones đã chỉ ra những đặc tính, ưu điểm của: “truyền sóng vô tuyến đa đường”
là "phân tập phát" hay "điều chế MIMO". Phân tập phát không hoàn toàn là một
khái niệm mới. Các khái niệm do Witneben và Hiroike đề xuất cũng các tác giả
khác sử dụng phân tập thông qua các giải pháp xử lý hiệu quả tín hiệu. Các bài báo
đầu tiên này thiếu các nét mã hóa của vấn đề thiết kế tín hiệu nhưng thường dễ ràng
thực hiện và vì thế nhận được sự quan tâm của các kỹ sư không phải là các học giả
mã hóa. Các giải pháp phân tập phát hay MISO (Multi-input single-output: nhiều
đầu vào một đầu ra) đảm bảo phân tập và độ lợi hiệu năng nhưng không nhất thiết
là độ lợi phổ. Độ lợi phổ đòi hỏi khai thác chặt chẽ các kênh MIMO và bao hàm cả
sử dụng các kỹ thuật truyền dẫn nhiều anten.
Năm 1998 Phòng thí nghiệm Bell nghiên cứu đưa ra mô hình ghép kênh
không gian (spatial multiplexing) nhằm cải tiến hiệu suất hệ MIMO.
Như vậy ta có thể định nghĩa MIMO trong hệ thống thông tin vô tuyến như
sau: “Nếu một hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng nhiều anten ở cả phía phát lẫn
phía thu thì ta gọi nó là một hệ thống MIMO”.
-XIV-
Hình 1.1 -Mô hình kênh MIMO với N
t
anten phát và N
r
anten thu
Hiện nay IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) đã đưa
ra các chuẩn 802.11n là chuẩn cho mạng vô tuyến thế hệ sau. Trong chuẩn này tốc
độ truyền số liệu có thẻ lên tới 100Mb/s hoặc hơn nữa – đây là con số mà tại thời
điểm hiện nay chỉ có áp dụng MIMO thì mạng vô tuyến theo chuẩn 802.11a/b/g
mới đạt được. Trong chuẩn này qui định sóng radio sử dụng cho anten để truyền
một dòng dữ liệu –đây là dạng điển hình của anten thông minh thay cho một hệ
anten. Anten thông minh là kỹ thuật anten mảng, nhưng MIMO lại ghép nhiều
mảng anten thành một mảng anten thông minh để truyền đồng thời dòng dữ liệu rát
lớn – đây là yếu tố làm tăng dung lượng mạng vô tuyến. Qui định trong thiết kế của
chuẩn này cũng làm giảm méo tín hiệu và nhiễu thông qua các chuẩn về chuyển
h
1,N
r
h
-XV-
1.1.3 Nhược điểm MIMO
- Chi phí giá thành cho thiết bị cao hơn (do sử dụng nhiều ăng-ten thu phát, và phải
dùng các bộ vi xử lý đặc biệt chuyên dụng…)
- Giải thuật xử lý tín hiệu phức tạp hơn.
1.2 Một số khái niệm cơ bản trong hệ MIMO
1.2.1 Tài nguyên truyền dẫn
Tài nguyên truyền dẫn đựơc chia thành hai loại: "không gian" và "thời gian".
Trong chiều "không gian", đơn vị rời rạc được coi là "anten", còn trong chiều "thời
gian" đơn vị rời rạc được coi là " chu kỳ ký hiệu" hay "thời gian ký hiệu". Sự khác
biệt căn bản giữa hai kích thước này là kích thước thời gian về căn bản là trực giao
trong khi đó kích thước không gian: các ký hiệu được phát đồng thời từ các anten
đồng kênh gây nhiễu cho nhau
1.2.2 Trực giao căn bản: Thời gian , tần số, mã.
Ngoài khái niệm ghép kênh phân chia theo thời gian, chiều "thời gian" trực
giao căn bản có thể chỉ thị ghép kênh phân chia theo tần số hoặc ghép kênh phân
chia theo mã. Để đảm bảo tính trực giao trong chiều thời gian, cần loại bỏ nhiều
giữa các ký hiệu trong các kênh đa đường. Điều này có nghĩa cần sử dụng cân bằng
hợp lý khi ghép kênh phân chia theo thời gian hoặc khoảng bảo vệ khi ghép kênh
phân chia theo tần số trực giao (OFDM).
1.2.3 Phân tách không gian hay phân cực
Chiều "không gian" có thể chỉ thị các anten hoạt động trong các vùng cách ly
không gian hay trong các phân cực khác nhau. Do môi trường tán xạ địa phương
khác nhau, các anten được đặt đủ cách ly trong không gian sẽ tạo ra các kênh
phađinh hầu như độc lập. Điều kiện "đủ" ở đây phụ thuộc và môi trường. Trong các
ô vĩ mô ở vùng nông thôn, có thể cần cách ly vài bước sóng để các anten không
trong không gian đến người sử dụng nhờ vậy giảm nhiễu đến các người sử dụng
khác trong ô. Trong trường hợp này phương phát (hay mẫu phát xạ) trùng với
phương thu cực đại và các búp có hướng được tạo ra bởi các dàn anten được hiệu
chỉnh chẳng hạn bằng mảng tuyến tính đồng dạng (Hình 1.2) hoặc mảng tròn đồng
dạng. Kỹ thuật tạo búp thực hiện điều chỉnh pha và biên độ nguồn sóng cáp cho các
phần tử anten mảng để điều chỉnh phương pháp phát/thu của anten mảng. Việc
điều chỉnh này thực hiện bằng cách chọn các trọng số cho từng laọi anten. Có hai
laọi tạo búp cơ bản: Tạo búp dựa trên phương tới (DOA: Direction of Arrival)
hay vật lý và tạo búp eigen hay toán học
-XVII-
Hình 1.2 - Mảng tuyến tính đồng dạng có n
t
phần tử cách nhau
1.2.5 Khái niệm thiết kế hệ MIMO theo dạng Modul
Giải pháp thiết kế modul là giải pháp trong đó số lượng anten được tăng nhưng gây
ảnh hưởng ít nhất đến các bộ phận khác của hệ thống. Dẫy truyền dẫn
MIMO/MISO bao gồm các phần tử sau (xem hình 1.3):
• Nguồn phát các bit thông tin b với tốc độ nguồn R
source
. Từ nguồn này các bit
thông tin được đưa đến mạch mã hóa và đan xen. Thông thường các mạch
này là bộ lập mã có tỷ lệ mã r
c
và bộ đan xen có độ sâu N
i
. Đầu ra là một
luồng (hay một vectơ) của các bit được mã hóa
• Các bit được mã hóa được đưa đến bộ điều chế để ánh xạ M bit vào vectơ
điều chế phức x. Ta ký hiệu số ký hiệu phức được phát đồng thời trong
tần số vô tuyến và được phát vào không gian
1.2.6 Kỹ thuật đổ dầy nước và chất tải bit
Đổ đầy nước (water lling) là kỹ thuật trong đó công suất của
các kênh không gian được điều chỉnh dựa trên độ lợi của các kênh.
Các kênh có độ lợi cao hơn sẽ được cấp nhiều công suất hơn.
Nhược điểm của phương pháp này là nó làm tăng thêm PAPR (Peak
to Average Power Ratio – Tỷ số công suất đỉnh trên công suất)
trung bìnhtrong OFDM
.
Hình 1.4 -Kỹ thuật đổ đầy nước và chất tải bit
2/
0
2
N=
σ
là mật độ phổ công suất tạp âm song biên.
Chất tải bit (bit loading) là kỹ thuật điều chỉnh tăng số lượng các
ký hiệu cho các kênh có độ lợi cao hơn. Điều này có thể thực hiện
bằng cách tăng tỷ lệ mã và (hoặc) thay đổi sơ đồ điều chế. Để sử
dụng kỹ thuật này ta phải tạo lập một bảng theo dõi độ lợi kênh và
các điều kiện SNR . Nhược điểm của phương pháp này là tăng độ
phức tạp trong máy thu vì máy thu phải giải mã và giải điều chế
trong các kênh khác nhau.
1.2.7 Các khái niệm về phân tập
Trong hệ thống vô tuyến, kỹ thuật phân tập được sử dụng để hạn chế ảnh
hưởng của fading đa đường, tăng độ tin cậy của việc truyền tin mà không phải gia
tăng công suất phát hay băng thông.
Như vậy có thể khẳng định rằng phân tập – là một trong những kỹ thuật quan
trọng được đưa ra áp dụng trong MIMO. Trong quá trình nghiên cứu và triển khai,
-XIX-
phân tập lựa chọn trạm). SSDT nhằm giảm nhiễu đến các người sử dụng khác trong
hệ thống bằng cách phân bổ công suất tối ưu hơn trong ô. Trong SSDT, các ô (các
BS) được ấn định một nhận dạng tạm thời (ID). MS định kỳ thông báo ID của ô sơ
cấp đến các BS bằng cách sử dụng trường báo hiệu (hồi tiếp) đường lên. Kênh dành
-XX-
riêng này trong các ô khác (được gọi là các ô không phải sơ cấp) bị tắt. ID của ô sơ
cấp này được thông báo từ 1 đến 5 lần trong khung 10ms, tùy thuộc vào khuôn dạng
báo hiệu được chọn.
1.2.7.3 Phân tập thời gian
Các hệ thống thông tin di động thế hệ sau đều hỗ trợ giao thức HARQ
( Hybrid Automatic Repeat Request). Trong các giao thức này. Khi nhận được
không công nhận (NACK) từ phía thu, máy phát phía phát sẽ phát lại hoặc toàn bộ
bản tin bị lỗi kể cả các bit chẵn lẻ hoặc chỉ phát bổ sung thêm các các bit chẵn lẻ.
Phân tập thời gian hay chọn lọc thời gian của kênh có thể được khai thác nếu khung
phát lại đến phía thu sau một khoảng thời gian đủ dài (sau thời gian nhất quán
kênh). Ngoài HARQ, một dạng phân tập thời gian thông thường được sử dụng là
việc kết hợp giữa đan xen và mã hóa kênh hiệu chỉnh lỗi trước (FEC Forward Error
Correction).
1.2.7.4 Phân tập anten thu
Khi nhiều anten thu được sử dụng, ta nói máy thu sử dụng phân tập anten thu
(Rx). Phân tập Rx có thể được sử dụng tại BS để tăng dung lượng đường lên và
vùng phủ sóng. Do giá thành và không gian chiếm, phân tập anten thu không phổ
biến tại máy đầu cuối. Tuy nhiên phân tập Rx là một trong các kỹ thuật phân tập
hiệu suất nhất và thường dược sử dụng khi cần cải thiện hiệu năng cũng như vùng
phủ.
1.2.7.5 Phân tập anten phát
Các phương pháp phân tập anten thu cung cấp phân tập không gian cho các
đầu cuối chỉ có một anten thu và cải thiện hiệu năng cũng như vùng phủ đường
xuống mà không gây phức tạp cho máy đầu cuối. Thông thường các phần tử anten
phát được đặt khá gần nhau. Trong trường hợp này lý lịch trễ gần như giống nhau
*
2 1
,x x
Copyright: Tài liệu đại học ©