ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG

--------------o0o---------------

CHỦ ĐỀ

HỆ THỐNG MIMO-SDM

Giảng viên: TS. Nguyễn Anh Tuấn

Thái nguyên, tháng 11 năm 2012

1

DANH SÁCH NHÓM THẢO LUẬN

1. Lê Đức Minh

2. Vũ Viết Dũng

3. Nguyễn Văn Thông

2

MỤC LỤC

Contents

LỜI MỞ ĐẦU.........................................................................................................4

I. Tổng quan về MIMO..........................................................................................5

1.1. Lịch sử phát triển.............................................................................................5

1.2. Hệ thống MIMO..........................................................................................5

1.3. Mô hình toán học..................................................................................6

II. Phân kênh theo không gian SDM.................................................................9

2.1. Các bộ tách tín hiệu tuyến tính.....................................................................11

2.1.1. Bộ tách tín hiệu ZF(zero forcing) ...........................................................12

2.1.2. Bộ tách tín hiệu MMSE..........................................................................16

2.2. Các bộ tách tín hiệu phi tuyến..................................................................18

2.2.1. Bộ tách tín hiệu QRD.................................................................................18

2.2.2. Bộ tách tín hiệu V-Blast......................................................................20

III. Ý tưởng và câu hỏi môn học......................................................................24

3.1.Ý tưởng.........................................................................................................24

3.2.Câu hỏi.........................................................................................................24

KẾT LUẬN...........................................................................................................25

ĐÁNH GIÁ NHẬN XÉT CỦA THẦY GIÁO....................................................27

3

LỜI MỞ ĐẦU

Như ta đã biết MIMO (Multiple Input Multiple Output ) là hệ thống truyền dẫn vô

tuyến sử dụng cả phân tập phát và thu với N anten phát và M anten thu.

Để đáp ứng được nhu cầu truyền thông dữ liệu tốc độ cao ở thế hệ thứ 4 của thông

tin vô tuyến di động thì các hệ thống truyền dẫn đa đầu vào đa đầu ra (MIMO: Multiple

Input Multiple Output) đang là một trong những cử viên sáng giá nhất.

Trong chủ đề thảo luận “Hệ thống MIMO/SDM” nhóm chúng em tìm hiểu gồm

những nội dung:

I. Tổng quan về hệ thống MIMO

II. Phân kênh theo không gian SDM

III. Ý tưởng và câu hỏi về môn học

Phần 1: Tổng quan về hệ thống MIMO đưa ra cái nhìn tổng quan về mô hình

kênh MIMO, dung năng kênh MIMO cũng như lịch sử phát triển của nó.

Phần 2: Phân kênh theo không gian SDM giới thiệu về các bộ tách tín hiệu

MIMO-SDM tập trung vào việc thiết kế bộ tách tín hiệu tại máy thu.

Bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu xót về kiến thức chúng em rất mong

thầy giáo đánh giá và bổ sung kiến thức giúp chúng em hoàn thiện hơn. Chúng em xin

chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện!

4

I. Tổng quan về MIMO

1.1. Lịch sử phát triển

- Năm 1994: Paulrai & Kaailath giới thiệu kỹ thuật phân chia mặt đất, nêu ra khái

niệm hợp kênh không gian với Patent US năm 1994 nhấn mạnh việc ứng dụng cho phát

thanh quảng bá.

- Năm 1996: Foschini giới thiệu kỹ thuật BLAST nhằm hợp các luồng truyền trên

kênh fading nhanh.

- Năm 1997: Winter trình bày các kết quả nghiên cứu tổng quát đầu tiên về dung

năng kênh MIMO, chứng minh tiềm năng phát triển của nó.

- Năm 1998, sản phẩm mẫu hợp kênh đầu tiên cho tốc độ truyền dẫn cao được làm

bởi Bell labs.

- Năm 2001, sản phẩm thương mại đầu tiên của hãng Jospan Wireless Inc dùng

công nghệ MIMO-OFDMA hỗ trợ cả mã phân tập và hợp kênh không gian.

SDM là giải pháp hứa hẹn cho việc tăng đáng kể dung lượng truyền và hiệu suất

băng thông. Thuật toán SDM khai thác hết mức kênh wireless phân tập nhờ sử dụng các

anten thu phát.

1.2. Hệ thống MIMO

MIMO là các hệ thống truyền dẫn vô tuyến sử dụng đồng thời nhiều anten ở máy

phát và máy thu, nhằm tăng tốc độ truyền. Chuỗi tín hiệu phát được mã hóa theo cả hai

miền không gian và thời gian nhờ bộ mã hóa không gian thời gian (STE: Space-Time

Encoder). Tín hiệu sau khi được mã hóa không gian - thời gian được phát đi nhờ N

anten phát. Máy thu sử dụng phân tập thu với M anten thu. Kênh tổng hợp giữa máy phát

(Tx) và máy thu (Rx) có N đầu vào và M đầu ra được gọi là kênh MIMO M ×N . Trong

các trường hợp đặc biệt khi N = 1 và M = 1, tương ứng chúng ta có các hệ thống phân tập

thu SIMO và phân tập phát MISO.

5

Hình 1.1. Mô hình hệ thống MIMO

Để tránh ảnh hưởng giữa các anten phát và các anten thu với nhau, khoảng cách yêu cầu

tối thiểu giữa các phần tử anten ở các mảng anten phát hoặc thu là .

1.3. Mô hình toán học

Chúng ta bắt đầu từ trường hợp đơn giản là kênh truyền có hệ số truyền xác định

(không có fading mà chỉ có hệ số suy giảm và ồn) và được biết trước qua phép ước lượng

kênh, băng tần hẹp bất biến với thời gian. Một hệ thống gồm N anten phát và M anten

thường được gọi là hệ thống MIMO MxN. Một hệ thống như vậy thường được mô tả mối

quan hệ ngõ vào - ngõ ra như sau:

y = Hs + z

trong đó:

z là thành phần tạp âm;

H là ma trận các đặc tính kênh truyền như thông tin về độ lớn, về pha của

đường truyền giữa N anetn phát và M anten thu.

Mô hình toán học được diễn tả như sau:

6

Hình 1.2: Quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra của hệ thống MIMO

Ma trận H có dạng:

H =

Các vecto phát, thu và tạp âm tương ứng là:

s =

y =

z =

Phương trình tổng quát:

= H +

Mối quan hệ giữa tín hiệu phát và tín hiệu thu biểu diễn qua phương trình hệ thống:

y = Hs + z

với PT là tổng công suất phát từ N anten phát.

1.4. Dung lượng kênh MIMO

7

Dung lượng kênh truyền là tốc độ có thể truyền dẫn tối đa với một xác suất lỗi tương

đối nhỏ nào đó. Dung lượng của một kênh truyền chịu ảnh hưởng của tạp âm nhiễu cộng

trắng Gauss:

C = W [bits/s]

Trong đó:

W : băng tần của kênh truyền (hz)

: tỉ số công suất tín hiệu trên tạp âm (SNR)

Đối với kênh truyền cố định, dung lượng kênh truyền MIMO có thể biểu điễn tổng

quát như sau:

CMIMO =

Trong thực tế do các tác động của pha-đinh, kênh truyền biến động theo thời gian

và thường được mô phỏng hóa bằng các biến số ngẫu nhiên tuân theo phân bố Rayleigh.

Dung lượng kênh truyền được xác định:

=

II. Phân kênh theo không gian SDM

8

Chuẩn 802.11n đạt được cải tiến đáng kể về tốc độ dữ liệu thông qua việc sử dụng

MIMO/SSM( nhiều đầu vào, nhiều đầu ra-ghép kênh phân chia theo không gian).

Nếu trên đường truyền có sự biến động, anten thu sẽ nhận ra tín hiệu sai khác từ anten

truyền. Anten phát sẽ phát tín hiệu trên một hình vòm rộng, trên đường truyền tín hiệu sẽ

xảy ra hiện tượng phản xạ, tán xạ…do tác động của những vật cản trong môi trường xung

quanh.

Hình 2.1. Phân kênh theo không gian SDM

Hình trên thể hiện 3 đường tín hiệu đến anten thứ 2. Tín hiệu mạnh nhất là a và thông tin

mang trên nó sẽ được giải mã. Hai đường khác đến với mức năng lượng thấp hơn và dịch

đi một khoảng thời gian va pha so với tín hiệu a. Do vậy nó có thể làm suy giảm tỉ số

SNR với a. Mỗi một anten nhận sẽ nhận được một tín hiệu chiếm ưu thế từ một anten

phát khác. Vì vậy hệ thống có thể tận dụng bằng cách truyền những tín hiệu khác nhau

trên một anten. Đây là một ưu điểm nổi bật của MIMO.

Ưu điểm của SDM

- Tăng dung lượng

- Cho phép truyền nhiều luồng dữ liệu.

Nguyên lý: Ở máy phát, dòng dữ liệu phát được bộ DEMUX chia nhỏ thành N luồng s n(t)

song song và truyền đồng thời qua N anten phát. Vì vậy, tốc độ truyền dẫn tăng N lần so

với hệ thống sử dụng một anten phát, một anten thu (SISO) thông thường. Tại máy thu

các luồng tín hiệu sẽ được tách riêng ra rồi ghép lại bằng bộ ghép kênh MUX.

9

Hình 1.1. Phương pháp phân kênh theo không gian.

Tuy nhiên, do các luồng dữ liệu thu được tại máy thu bị nhiễu lẫn nhau nên tăng số lượng

anten phát N đồng nghĩa với việc tăng nhiễu đồng kênh giữa các luồng tín hiệu, vì vậy

làm tăng BER. Để giảm nhỏ BER của hệ thống máy thu sử dụng M ≥ N anten và một bộ

tách tín hiệu hiệu quả để thực hiện tách riêng từng luồng tín hiệu.

Dựa theo tính chất tuyến tính của phương pháp tách tín hiệu, các bộ tách tín hiệu MIMO-

SDM được phân loại thành hai nhóm lớn là các bộ tách tín hiệu tuyến tín và các bộ tách

tín hiệu phi tuyến.

Hình 2.2. Phân loại các bộ tách tín hiệu MIMO-SDM

2.1. Các bộ tách tín hiệu tuyến tính

Một bộ tách tín hiệu tuyến tính là bộ kết hợp tuyến tính biểu diễn bởi ma trận

trọng số W. Dựa trên ma trận trọng số W, vector ước lượng được là:

10

Các giá trị ước lượng được này sau đó được đưa qua bộ quyết định để lựa chọn

đầu ra bộ tách tín hiệu

Hình 2.3 . Sơ đồ bộ tách tín hiệu tuyến tính cho MIMO-SDM

2.1.1. Bộ tách tín hiệu ZF(zero forcing)

Như ta đã biết, trong hệ thống MIMO, kênh truyền được biểu diễn là một ma trận

mà các phần tử của nó là các kênh fading đa đường. Giá trị kênh này không được biết

trước tại bộ thu tín hiệu vô tuyến. Do vậy, người ta thiết kế các bộ ước lượng kênh nhằm

giúp khôi phục giá trị kênh truyền, và nhờ đó khôi phục chính xác tín hiệu đã phát.

Bộ tách tín hiệu ZF còn có tên gọi là bộ tách tín hiệu LS (Least Square: bình

phương nhỏ nhất). Bản chất của bộ tách tín hiệu LS là giả sử tạp âm bằng không rồi sử

dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất để tìm các tín hiệu phát sn. Việc này tương

đương với giải một hệ M phương trình với N ẩn số.

Trong phương pháp tách ZF ta đã bỏ qua thành phần tạp âm, nên ta có phương

trình toán học sau:

Y= Hs (z=0)

Trong đó : Y là tập tín hiệu thu được.

S tín hiệu phát ban đầu.

H là ma trận kênh truyền.

11

Ta giả định rằng ma trận kênh truyền, tín hiệu y thu được đã biết. Vì vậy ta cần

phải đi tìm tín hiệu phát s. Để tìm s ta cần tìm ma trận trọng số W thỏa mãn tính chất

WH=I.

Mặt khác hàm chi phí để tìm s được định nghĩa như sau :

ŝ = arg {||y – Hŝ| }

Trong đó ||.| biểu diễn phép lấy chuẩn (norm) của vector ma trận. Tức là chúng ta

cần tìm ŝ sao cho tối giản hóa giá trị bình phương sai số sau:

= ||y – Hŝ|

Qua các bước triển khai và lấy đạo hàm theo ŝ ta được:

ŝ = (HH H)-1HHy

Trong đó: H†= (HH H)-1HH được gọi là phép đảo ma trận giả bên trái (left pseudo-inverse)

của H.

Hay bỏ qua thành phần tạp âm z chúng ta có thể biểu diễn lại ŝ như sau :

ŝ = (HH H)-1HH Hs

Qua biểu thức trên ta thấy bộ tách tín hiệu ZF đã tách riêng ra từng tín hiệu phát

Sn và loại bỏ can nhiễu từ tín hiệu khác. Hay can nhiễu từ các anten khác đã bị cưỡng

bức bằng không.

Kết hợp với các biểu thức ở trên ta tìm được ma trận trọng số W như sau

, M ≥ N

Vì giá trị W chỉ phụ thuộc vào ma trận kênh truyền H nên máy thu chỉ cần ước

lượng ma trận H và sử dụng nó để tách các tín hiệu phát sn ở phía thu.

Do H+ là phép đảo ma trận giả bên trái (số hàng phải lớn hơn số cột) tương ứng

với số anten thu lớn hơn số anten phát nên trong trường hợp này chỉ áp dụng khi M> N.

Tuy nhiên, sử dụng phương pháp SVD kết hợp với số nhân Lagrange chúng ta có thể tìm

được ŝ dạng tương tự.

ŝ =HH (HH H)-1y

12

Trong đó H†† = HH (HH H)-1 được gọi là phép đảo ma trận bên phải (right pseudo-inverse)

của H. Và có kết quả tương đương như sau:

, M < N

Trong Matlab, hàm pinv có thể áp dụng cho cả hai phép đảo ma trận giả bên phải và bên

trái.

Ví dụ   :

Xét một kênh MIMO có (N,M)=(3,4) với chòm sao 16QAM có các điểm là S’ ={

}

Ma trận kênh truyền H là

Vector tín hiệu gửi đi là s= (1+i, -1-i, 1+3i)T,

Sau khi tín hiệu đi qua kênh truyền H thì vector Y nhận được sẽ là :

Y=Hs =

Ma trận giả bên trái H+ được tính theo công thức : H+ = (HH.H)-1.HH như sau :

Ta có ma trận H+H là :

13

H+H=

Lối ra bộ ước lượng ZF được tính như sau :

= H+

y =

So sánh với tín hiệu gửi đi đã biết trước trên vị trí giản đồ chùm sao. Ta chọn tín

hiệu là điểm chòm sao gần nhất trong bảng chòm sao ở bên phát ( khoảng cách gần nhất

ứng với xác xuất lớn nhất.)

Sau khi xác định được ta thu được vevtor quyết định sẽ là :

Vậy bên thu đã tách được từng tín hiệu riêng rẽ và giống như tín hiệu đã phát.

Đặc điểm của phương pháp tách ZF

Ưu điểm :

- Bộ tách tín hiệu ZF đơn giản

- Có yêu cầu độ phức tạp tính toán thấp.

Nhược điểm :

- Do tạp âm bị bỏ qua nên khi thiết kế ma trận trọng số W nên bộ tách tín hiệu này

chịu ảnh hưởng của hiệu ứng khuếch đại tạp âm (noise amplification). Vì vậy, bộ tách tín

hiệu ZF thường thích hợp với các kênh truyền có tỷ số SNR cao.

2.1.2. Bộ tách tín hiệu MMSE

Bộ tách tín hiệu MMSE (Minimum Mean Square Error: Sai số trung bình bình

phương tối thiểu) để làm giảm thiểu sai số bình phương trung bình MSE

Khác với bộ tách tín hiệu ZF bộ tách MMSE còn xem xét đến cả đặc tính tạp âm tại các

nhánh anten thu.

Ma trận trọng số: Phân tích hàm chi phí để tìm ma trận trọng số:

14

Tức là chúng ta đi tìm ma trận trọng số W để tối giản hóa giá trị trung bình sai số bình

phương giữa vector phát và vector ước lượng được, nghĩa là :

||s - y||2 = min

Khi phát đi một tập tín hiệu sn € S ở phía phát, tín hiệu phát sau khi thu được ở phía thu

sẽ được trừ đi tín hiệu ước lượng để tìm ra giá trị min.

Ví dụ:

Khi bên phát phát đi một tập tín hiệu có mức điện áp khác nhau (do ảnh hưởng của

fading đa đường) :

1V

2V

3V

4V

5V…

Giả xử như tín hiệu ước lượng được là 3,8V

Để tìm được W min ta sẽ lần lượt thay từng tín hiệu phát trừ đi tín hiệu ước lượng

|1V – 3,8V | = 2,8V

|2V – 3,8V | = 1,8V

|3V – 3,8V | = 0.8V

|4V – 3,8V | = 0.2V

|5V – 3,8V | = 1,8V

Giá trị min = 0,2V vậy là ta tách được tín hiệu phát có mức điện áp là 4V

Đặc điểm của MMSE

Ưu điểm:

- Khắc phục được nhược điểm của phương pháp ZF vì nó có tính đến thành phần tạp

âm z ở phía phát nên không chịu ảnh hưởng của hiệu ứng khuếch đại tạp âm.

15

- Đơn giản hơn và trong thực tế dễ triển khai nhờ các thuật toán thích nghi như

LMS, RLS…

- Độ tính toán phức tạp thấp

- Có phẩm chất BER hay SNR tốt hơn so với bộ tách ZF

Nhược điểm:

- Số lượng anten sử dụng lớn

- Đạt được tỉ số lỗi bit BER tương đối thấp

2.2. Các bộ tách tín hiệu phi tuyến

2.2.1. Bộ tách tín hiệu QRD

Phương pháp này phân tích ma trận kênh truyền H thành tích của hai ma trận Q và

R (M≥N):

H= Q.R

Trong đó:

R Є C NxN là ma trận tam giác trên có dạng:

Q Є C MxN là một ma trận đơn nhất có tính chất QH.Q= Q-1.Q =1.

Nhân cả 2 vế của phương trình hệ thống y= H.s + z với QH ta có:

QH.y = QH.H.s + QH.z

Thay H= Q.R và phương trình trên

QH.y = QH.Q.R.s + QH.z

y.QH = R.s + QH.z

Đặt y’ = y.QH và z’ = QH.z , ta được phương trình hệ thống mới là:

y’ = R.s + z’

16

y’1 = R1,1. S1 + R1,2 S2 +. . . + R1,N. SN + z’1

y’2 = R2,2. S2 + R2,3 S3 +. . . + R2,N. SN + z’2

.

.

.

y’N-1 = RN-1,N-1. SN-1 + RN-1,N SN + z’N-1

y’N = RN,N .SN + z’N

Với z’: thành phần tạp âm Gauss độc lập. Do R và một ma trận tam giác trên nên phần tử

y’i chỉ phụ thuộc và thành phần dưới y’j với j >i. Hay ta có thể biểu diễn phần tử dưới

dạng như sau y’i như sau:

yi’ = Ri,jsi + Ri,jsi + z’i

Trong đó phần tử Ri,i .si là tín hiệu mong muốn thu được, phần tử thứ 2 là tổng hợp nhiễu

từ các anten khác ( tức là tín hiệu của các anten lân cận), còn phần tử z’ i biểu diễn tạp âm

của hệ thống.

Từ các phương trình trên ta dễ dàng tách được tín hiệu mong muốn từ thành phần

y’N , do thành phần y’ của lớp cuối cùng N không chịu ảnh hưởng nhiễu từ các anten

trước nên nó được tách dầu tiên. Sau đó nó được thay thế vào để khử nhiễu cho các thành

phần lớp trên nó. Và như vậy ta tách lần lượt được các tín hiệu thu ở các anten tương

ứng.

2.2.2. Bộ tách tín hiệu V-Blast

17

Về nguyên lý bộ tách tín hiệu V-Blast cũng tương tự như bộ tách QRD. Nó sử

dụng phương pháp tách tín hiệu vòng lặp triệt nhiễu nối tiếp, tức là tại mỗi vòng lặp, sẽ

chỉ có tín hiệu của một lớp được tách ra. Tín hiệu vừa tách được phản hồi lại vòng tiếp

theo để triệt tiêu hoàn toàn khỏi tín hiệu thu nhằm loại bỏ ảnh hưởng của nó đến quá trình

tách các tín hiệu ở các lớp còn lại. Như vậy tín hiệu của lớp sau cùng được tách sẽ không

bị ảnh hưởng của các lớp khác, do vậy càng tách sau thì tín hiệu có phẩm chất càng tốt

(tức là ít lỗi hơn).

Hình sau mô tả nguyên lý làm việc của bộ tách tín hiệu V-Blast

Hình 2.4. Mô tả nguyên lý tách tín hiệu của bộ tách V-Blast

Dựa vào mô hình trên ta có thể giải thích nguyên lý tách như sau:

Tập các tín hiệu thu được từ các nhánh sẽ được đưa đồng thời vào bộ tách tín hiệu tuyến

(có thể là tách bằng phương pháp ZF hoặc MMSE). Khối Order and Select sẽ cho phép

chọn và sắp xếp ưu tiên thứ tự nhánh nào được tách trước, khối này sẽ đưa ra chỉ số k i

của nhánh có sai số bình phương trung bình MSEmin để thực hiện tách ra nhánh đó bằng

một trong hai phương pháp tách tuyến tính trên bằng việc tính toán các hàm chi phí tương

ứng đối với từng phương pháp.

Tín hiệu tương ứng với lớp đã xác định được :

Trong đó wki là cột thứ ki của ma trận trọng số W đã được tính toán

18

Tín hiệu sau khi tách được ở vòng này sẽ được phản hồi lại IC để triệt tiêu khỏi tập tín

hiệu thu. Tập tín hiệu còn lại sẽ được tách lần lượt ở các vòng tiếp theo.

Trong đó hki là vector được xây dựng từ cột ki của ma trận H .

Ở các vòng sau thì tập tín hiệu giảm dần, do vậy tín hiệu tách được sẽ tốt hơn. Do vậy

khi thực hiện tách, để đảm bảo chất lượng cho tín hiệu ở các nhánh thì ta ưu tiên tách các

tín hiệu “khỏe” trước và các tín hiệu “yếu” được tách sau.

Đặc điểm V-Blast

V-Blast được nói đến với kênh truyền MIMO đạt được tốc độ dữ liệu cao. Luồng

data được chia thành các luồng data nhỏ hơn độc lập nhau và gửi đi trên các anten khác

nhau. Khi nghiên cứu V-Blast ta thấy chưa đạt được sự trao đổi phân tập hợp kênh tối đa

tại tốc độ thấp: khả năng phân tập lớn nhất của các luồng dữ liệu bị giới hạn bởi số anten

thu. Tuy nhiên, V-blast cũng không phải là tối đa cho kênh truyền tốc độ cao. Ví dụ cho

kênh truyền 2x1 cho rằng một trong số các kênh truyền có hệ số là 0 và các kênh còn lại

thỏa mãn (0,1). Khi đó phân tập đạt được bởi luồng dữ liệu được gửi trên anten phát đầu

tiên với độ lợi phân tập và độ lợi hợp kênh nên kiến trúc này không đạt được sự trao đổi

tối ưu cho kênh truyền MIMO.

So sánh giữa ZF, MMSE, QR và V-Blast

19

Hình 2.5. Sơ đồ so sánh phẩm chất của các phương pháp tách.

Nhìn sơ đồ so sánh phẩm chất của các phương pháp tách ta thấy rằng V-Blast đạt

được tỉ số BER tốt hơn.

Ưu điểm của các bộ tách tín hiệu tuyến tính có độ tính toán phức tạp thấp. Nhưng nhược

điểm của các bộ tách tín hiệu tuyến tính là phẩm chất tách tín hiệu tương đối thấp, đặc

biệt khi sử dụng nhiều anten. So với bộ tách tín hiệu tuyến tính, các bộ tách tín hiệu phi

tuyến có ưu điểm là có phẩm chất BER tốt hơn nhưng lại có nhược điểm về độ tính toán

phức tạp hơn.

- Bộ tách tín hiệu ZF thực hiện đơn giản hơn, tuy nhiên khi sử dụng phương pháp

ZF không tính đến thành phần tạp âm nên khi thiết kế ma trận trọng số W thì bộ tách tín

hiệu này chịu ảnh hưởng của hiệu ứng khuếch đại tạp âm, vì vậy mà bộ tách tín hiệu ZF

thường thích hợp với các kênh truyền có tỉ số SNR cao.

- Bộ tách tín hiệu MMSE có xét đến cả các thành phần tạp âm nên khắc phục được

nhược điểm của phương pháp ZF

- Bộ tách tín hiệu QR có phẩm chất kém hơn nhưng có ưu điểm đơn giản và không

yêu cầu độ tính toán cao.

- Bộ tách tín hiệu V-Blast yêu cầu mức độ tính toán lớn hơn nhưng vẫn có thể chấp

nhận được. Với yêu cầu tính toán cao như vậy thì bộ tách V-Blast kết hợp MMSE hay V-

Blast kết hợp ZF cho phẩm chất BER cải thiện rất nhiều so với bộ tách tín hiệu khác.

Với bộ tách QR: nhánh đầu tiên được tách sẽ có tốt hơn (tức là lớp cuối cùng được

tách trước sẽ không bị ảnh hưởng của nhiễu từ các anten khác)

Với bộ tách V-Blast : nhánh được tách sau cùng sẽ cho phẩm chất tốt hơn ( do sau mỗi

vòng tách thì các nhiễu từ nhánh đó sẽ bị triệt tiêu nên không gây ảnh hưởng đến các

nhánh còn lại, nhánh cuối cùng sẽ là độc lập và không bị ảnh hưởng của nhiễu)

III. Ý tưởng và câu hỏi môn học

3.1.Ý tưởng

- Khi muốn tăng dung năng kênh truyền MIMO thì ta sử dụng nhiều anten.

Vì dung lượng của kênh MIMO có thể đạt đến r=min(M,N) lần dung lượng kênh truyền

SISO( 1 anten phát , 1 anten thu ).

20

- Để tách tín hiệu trong các hệ thống MIMO-SDM ta nên dùng bộ tách tín

hiệu V-BlAST vì bộ tách cho phẩm chất BER tốt hơn các bộ tách khác và độ tính toán

thấp.

- Trong thực tế ta nên ứng dụng hệ thống MIMO-SDM vào trong Wifi. Sự

ghép kênh phân chia theo không gian (SDM: Spatail Division Multiplexing) ghép nhiều

luồng dữ liệu độc lập trong một kênh. MIMO/SDM có thể làm tăng đáng kể tốc độ dữ

liệu khi số các luồng dữ liệu trong không gian tăng lên. Với 4 anten cho cả hai đầu cuối,

chuẩn 802.11n có thể cho tốc độ lên tới 600Mbps.

- Có thể sử dụng MIMO- SDM vào trong hệ thống 3G, LTE vì ưu điểm của

MIMO cho dung năng kênh lớn, tốc độ có thể lên tới gigabit.

3.2.Câu hỏi

- Tại sao trong thực tế điện thoại di động chỉ dùng 1 anten, trong khi dùng 2 anten là tốt

hơn và kinh tế thì cũng không ảnh hưởng ?

- Trong bộ tách MMSE tại sao lại cộng thêm tạp âm vào các nhánh anten thu mặc dù ta

đang muốn loại bỏ nó ?

KẾT LUẬN

Qua bài báo cáo chúng ta cũng đã nắm bắt được hệ thống MIMO (NxM) khác với

SISO (1x1), cũng như để sử dụng bộ tách ZF thì số anten thu M phải lớn hơn số anten

phát N…

Như vậy với nội dung trên đã nêu ra một cái nhìn tổng quan cho MIMO cùng với

ứng dụng của nó vào Wifi, 3G, LTE đã nói tới trong phần ý tưởng.

MIMO/SDM đã tạo ra những ưu thế mới cho wifi, tạo thế mạnh cho công nghệ này

phát triển mạnh mẽ phục vụ ngày càng cao những nhu cầu về giải trí, truyền tải đa

phương tiện…

MIMO cũng được lên kế hoạch sẽ được sử dụng trong điện thoại di động đài phát thanh

tiêu chuẩn như gần đây 3GPP và 3GPP2. Tiêu chuẩn 3GPP, High-Speed Packet Access

21

cộng (HSPA +) và Long Term Evolution (LTE) MIMO vào tài khoản. Hơn nữa, để hỗ trợ

đầy đủ các môi trường di động, MIMO nghiên cứu bao gồm các tập đoàn Mascot-IST đề

nghị để phát triển các kỹ thuật MIMO tiên tiến, ví dụ như, nhiều người sử dụng MIMO

(MU-MIMO) .

Công nghệ MIMO có thể được sử dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc

không dây. Một ví dụ là các mạng gia đình tiêu chuẩn ITU-T G.9963 , trong đó xác định

một hệ thống thông tin liên lạc đường dây điện sử dụng các kỹ thuật MIMO để truyền tín

hiệu nhiều hơn nhiều dây AC (giai đoạn, trung tính và mặt đất).

MIMO vẫn đang còn phát triển kết hợp với những công nghệ khác để tạo ra những

đột phá mới trong công nghệ, ngày càng đáp ứng nhu cầu cao của con người trong thông

tin liên lạc, giao lưu văn hóa…

22

ĐÁNH GIÁ NHẬN XÉT CỦA THẦY GIÁO

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

…………………………………………

23