Kỹ thuật MIMO (MIMO technique) trong lĩnh vực truyền thông là kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu để truyền dữ liệu. MIMO technique tận dụng sự phân tập - diversity (không gian, thời gian, mã hóa ...) nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu, tốc độ dữ liệu ... (khác với khái niệm beam forming của smart aray antenna nhằm nâng cao độ lợi thu, phát theo không gian ...)

Kỹ thuật MIMO ngày nay đang được ứng dụng rất rộng rãi: MIMO-Wifi, MIMO-UMTS, LTE, WiMAX ... nhờ tính tối ưu trong việc sử dụng hiệu quả băng thông, tốc dộ dữ liệu cao, robust với kênh truyền fading ... Kỹ thuật MIMO tương đối đa dạng và phức tạp, thread này được sử dụng để giới thiệu tổng quan về các kỸ thuật MIMO thông dụng.

1. Sơ lược Space diversity, time diversity

2. Space time block codes (STBC)

3. Space time trellis codes (STTC)

4. Spatial multiplexage (SM)

5. Kết luận, nhận xét

6. Tài liệu tham khảo[1] S. M. Alamouti, “A simple diversity technique for wireless communications,” IEEE Jour. on Selected Areas in Communications, vol. 16, no. 8, pp. 1451–1458, 1998.[2] V. Tarokh, H. Jafarkhani, and A. R. Calderbank, “Space-time block codes from orthogonal designs,” IEEE Transactions on Information Theory, vol. 45, no. 5, pp. 1456–1467, July 1999.[3] Tuan-Duc Nguyen, O. Berder and O. Sentieys, "Cooperative MIMO schemes optimal selection forwireless sensor networks", VTCspring2007 Conference, Dublin.[4] ... Trả lời với trích dẫn

The Following 16 Users Say Thank You to Tuan Duc For This Useful Post:

Dinh.V.Nam (20/05/2009), dragon117 (07/10/2010), duc_bkav (24/02/2011), hutman8x (17/05/2011), laser_xoet (26/02/2011), laulau (18/05/2011), minhbkdt10 (17/09/2008), Mr Bom (12/08/2010), nhatquangrkd (07/11/2010), softwind (16/07/2010), thaithien (09/12/2008), thanhhung.le (24/02/2011), tuanminh27690 (20/04/2011), tuvotongdn (25/04/2009), tuyquyen (03/09/2009), vn_doi_cao (22/10/2009) 19/11/2006 13:56 #2 khanhtg

Moderator

Tham giaNov 2006

Nơi Cư NgụTokyo

Bài viết27

Thanks0Thanked 19 Times in 8 Posts

Phần này Khánh cũng có chút kiến thức. Có gì sẽ post vào mục này.Duc có thể làm trang web support Latex dc ko? Lần sửa cuối bởi Tuan Duc; 19/11/2006 lúc 18:05 Lý do: Lần sau Kh chịu khó gõ TV Trả lời với trích dẫn 19/11/2006 18:07 #3

Tuan Duc Administrator

Tham giaNov 2006

Nơi Cư NgụTp HCM, Vietnam

Bài viết631

Thanks7Thanked 225 Times in 98 Posts

1. Sơ lược Space diversity, time diversity

Giả sử rằng máy thu ước lượng chính xác hệ số kênh truyền tại mọi thời điểm. Tín hiệu phát, tính hiệu thu, nhiễu Gauss đầu vào máy thu và giá trị kênh truyền tại thời điểm nT là x(nT),y(nT),b(nT) và h(nT).

1.1 Phân tập phát (Tranmission diversity): sừ dụng 2 hay nhiều anten để truyền cùng 1 tín hiệu.

Tín hiệu thu được

Tín hiệu ước lượng của x(nT)

1.2 Phân tập thu (Reception diversity): sừ dụng 2 hay nhiều anten để nhận 1 tín hiệu phát.

Tín hiệu thu được

Tín hiệu ước lượng MRC (maximum ratio combining ) của x(nT)

1.3 Phân tập thời gian (Time diversity): truyền cùng 1 tín hiệu ở hai thời điểm khác nhau.

Tín hiệu thu được

Tín hiệu ước lượng của x(nT)

1.4 Kết quả:

- Hệ số tín hiệu trên nhiễu SNR sau khi ước lượng (hoặc tổng hợp combination) tăng lên nhờ các kỹ thuật phân tập (diversity).- Tác động của kênh truyền (fading) lên tín hiệu sẽ được cải thiện.- Độ lợi phân tập thu cao hơn trường hợp phân tập phát.- Phân tập thời gian làm suy giảm tốc độ dữ liệu.- Độ lợi phân tập lớn nhất khi hệ số tương quan giữa các kênh truyền =0 ( không tương quan) và giảm dẩn khi hệ số tương quan tăng.... Trả lời với trích dẫn

The Following 6 Users Say Thank You to Tuan Duc For This Useful Post:

KIRA (01/07/2008), laulau (18/05/2011), minhbkdt10 (17/09/2008), nguyenhung_ictu (04/11/2009), quangnghia (02/09/2009), softwind (23/02/2011) 01/12/2006 06:26 #4

Tuan Duc Administrator

Tham giaNov 2006

Nơi Cư NgụTp HCM, Vietnam

Bài viết631

Thanks7Thanked 225 Times in 98 Posts

MIMO techniques for radio transmission

Kỹ thuật MIMO nghĩa là sử dụng nhiều anten phát hoặc nhiều anten thu và phát nhằm có được độ lợi phân tập sau khi tổng hợp tín hiệu ở thiết bị thu.

Bên cạnh các kỹ thuật phân tập đơn giản như trình bày ở mục 1, về cơ bản có 3 kỹ thuật MIMO thông dụng:-Space time block codes-Space time trellis codes-Spatial multiplexing

2. Space time block code (STBC)

Kỹ thuật phân tậpđơn giản, hiệu quả sử dụng 2 anten phát được giới thiệu bời Alamouti [1] và được tổng quát hóa cho trường hợp nhiều anten phát bất kỳ bởi Tarork [2].

STBC sử dụng phương pháp sắp xếp trực giao lại thứ tự các tín hiệu tại các anten phát. Ta có matrix tính hiệu phát X ( [X_ij] với i tượng trưng cho anten Tx phát thứ i và j la symbol phát thứ j của anten i):

Alamouti codes 2 anten phát (2 Tx):

Block Matrix tín hiệu có dạng (với s1 và s2 là 2 symbol tín hiệu liên tiếp nhau)

Tín hiệu tại anten thu:

Tín hiệu ước lượng của s1 và s2 sẽ được tổng hợp theo không gian-thời gian từ tín hiệu y1 và y2:

Kết luận:

-Sau khi tổng hợp trực giao không gian-thời gian, năng lượng nhiễu không thay đổi nhưng năng lượng tín hiệu tăng (Space-Time diversity gain).

-Với Space-Time Block Code Alamouti, tốc độ dữ liệu không bị suy giảm (full rate) nhưng ta vẫn đạt được độ lợi phân tập tương đương với trường hợp 2 anten thu (mục 1: phân cực 2 anten phát < phân cực 2 anten thu).

- Với số lượng anten thu > 1, tín hiệu ở từng anten thu sẽ được tổng hợp như trên, sau đó sẽ được tổng hợp MRC lại với nhau (ta sẽ có thêm độ lợi phân cực thu).

Orthogonal STBC Tarokh cho số anten phát bất kỳ:

Tarokh tổng quát hóa matrix STBC cho số anten phát bất kỳ (Tx = 3,4,5,6,8 ...) cho tín hiệu thực (BPSK, PAM ...) [2]. Tuy nhiên đối với tín hiệu phức (modulation QPSK, M-PSK, M-QAM ...), để đảm bảo full-diversity, Tarokh chứng minh không tồn tại ma trận phát cho trường hợp số anten phát lớn hơn 4 và đối với số aten phát 3 và 4 thì không tồn tại full-rate matrix [2], maximun rate = 3/4. Ma trận tín hiệu trực giao cho 3, 4 anten phát cho tín hiệu thực và phức:

Full-rate matrix cho 3 anten phát (3 Tx)

Full-rate matrix cho 4 anten phát (4 Tx)

Rate 3/4 matrix for complex symbol:

3 anten Tx

4 anten Tx

Kết quả mô phỏng [3]

Nt-Nr la số lượng anten phát-thu; Eb/No la hệ số năng lượng tín hiệu thông tin/nhiễu; BER hệ số sai số theo bit.

Nhận xét:

-Cùng một mức năng lượng tín hiệu Eb (năng lượng phát ớ anten la Eb/Nt), BER của STBC giảm (performance tăng) khi số lượng anten tăng. Độ lợi này có được chính là độ lợi phân tập không gian-thời gian (space-time diversity) của STBC. Hiểu một cách đơn

giản, cùng 1 yêu cầu về sai số khi truyền, STBC (MIMO) đòi hỏi ít năng lượng hơn khi dùng SISO truyền thống (hoặc với cùng mức năng lượng tín hiệu, cùng 1 yêu cầu về sai số khi truyền, STBC cho phép tốc độ dữ liệu cao hơn SISO truyền thống).

- Tác động fast-fading của kênh truyền được cải thiện đáng kể với MIMO STBC. Với kênh truyền slow_fading, sau khi tổng hợp tín hiệu MIMO không gian-thời gian, kênh truyền có thể tương đương một kênh truyền không fading là AWGN. Trả lời với trích dẫn

The Following 7 Users Say Thank You to Tuan Duc For This Useful Post:

an4949 (10/11/2010), duc_bkav (18/02/2011), KIRA (01/07/2008), laulau (18/05/2011), minhbkdt10 (17/09/2008), samgam (05/06/2009), softwind (23/02/2011) 01/12/2006 07:04 #5

Tuan Duc Administrator

Tham giaNov 2006

Nơi Cư NgụTp HCM, Vietnam

Bài viết631

Thanks7Thanked 225 Times in 98 Posts

Nguyên văn bởi khanhtg Phần này Khánh cũng có chút kiến thức. Có gì sẽ post vào mục này.Duc có thể làm trang web support Latex dc ko?Khánh có thể giúp D viết phần nào ? Phần so sánh các kỹ thuật MIMO có vẻ thú vị đấy Trả lời với trích dẫn 10/12/2006 21:00 #6

Tuan Duc

Administrator Tham gia

Nov 2006Nơi Cư Ngụ

Tp HCM, VietnamBài viết

631Thanks

7Thanked 225 Times in 98 Posts

3. Space time trellis codes (STTC)

Trong Space-time Block Codes, tín hiệu phát được tạo thành bằng cách sắp xếp trực giao các symbols dữ liệu lên các anten phát khác nhau (các symbols được sắp xếp thành dạng block, nên gọi là block code). Đối với STTC, các tín hiệu phát cho từng anten được tạo ra nhờ vào các đa thức sinh generation function và có thể biểu diễn dưới dạng trellis ( giống giống trellis code như convolution codes hay trellis codes modulation ...)

Ta có thể biễu diễn quá trình mã hóa tín hiệu thông qua trellis như ttong một số ví dụ sau:

Hình 3(a) là trellis của STTC điều chế 4-PSK 4 trạng thái (4 state), hình 3(c), 3(d) là trellis của STTC điều chế 8-PSK 4 trạng thái (4 state) ...

Tại các anten thu, tín hiệu thu tại từng anten sẽ được sử dụng giải thuật Viterbi để tìm đường đi trong trellis (trellis path) có xác suất lỗi nhỏ nhất (gần giống với kỹ thuật viterbi để tìm trellis path trong giải mã convolution codes, TCM...) và từ đó xác định được dữ liệu truyền.

Nhận xét:

- Tương tự như STBC, nếu thỏa mãn điều kiện về số trạng thái của trellis cho số anten phát (càng nhiều anten phát,số lượng trellis cần thiết sẽ tăng) STTC cũng đạt đươc độ lợi phân tập tỷ lệ với tích số anten phát x số anten thu.- Luôn tồn tại STTC cho phép đạt được full rate (R=1) cho bất kỳ số lượng anten phát và kỹ thuật điều chế tín hiệu.- Bên cạnh độ lợi phân tập, do bản chất của của mã hóa theo trellis, STTC còn có thêm độ lợi mã hóa (coding gain). Trả lời với trích dẫn

The Following 2 Users Say Thank You to Tuan Duc For This Useful Post:

laulau (18/05/2011), minhbkdt10 (17/09/2008) 17/12/2006 23:44 #7

Tuan Duc Administrator

Tham giaNov 2006

Nơi Cư NgụTp HCM, Vietnam

Bài viết631

Thanks7Thanked 225 Times in 98 Posts

// chưa hòan thành4. Spatial multiplexage (SM)

Đối với kỹ thuật space-time MIMO như STBC hay STTC, ta đạt được độ lợi về phân tập (và mã hóa cho STTC). Tuy nhiên trong cùng điều kiện về băng thông tín hiệu và cùng kỹ thuật điều chế tín hiệu (signal modulation) tức là cùng số bits/symbol, thì STBC và STTC không cho lợi về tốc độ dữ liệu so với kỹ thuật SISO truyền thống.

- Đối với kỹ thuật MIMO Spatial Multiplexage, trong cùng điều kiện về băng thông sử dụng và kỹ thuật điều chế tín hiệu, SM cho phép tăng tốc độ dữ liệu (data rate) bằng số lần của số lượng anten phát. Một trong những kỹ thuật SM được biết đến nhiều nhất là V-BLAS, được phát triển bởi phòng thí nghiệm Bell Labs.

- Trong kỹ thuật V-BLAST, tín hiệu truyền được sắp xếp dọc (vertically) cho từng anten phát. Mỗi anten sẽ truyền đồng thời 1 stream symbols khác nhau của tín hiệu, do đó tốc độ dữ liệu tăng lên N_t lần (N_t: số anten phát...). Matrix sắp xếp tín hiệu phát cho N_t anten phát có dạng:

// add hình minh họa

- Tại các anten thu, tín hiệu chồng chập của nhiều anten phát khác nhau sẽ đưởc xử lý bởi bộ giải mã tối ưu để tìm ra chuỗi dữ liệu ML (maximum likelyhood). Trong trường hợp

bộ giải mã tối ưu được sử dụng, V-BLAST sẽ đạt được độ lợi phân tập tỷ lệ với tích số của số anten phát x số anten thu. Trả lời với trích dẫn

The Following 4 Users Say Thank You to Tuan Duc For This Useful Post:

laulau (18/05/2011), minhbkdt10 (17/09/2008), Mr.THANG (08/12/2008), whiteeaglevn (18/05/2009) 26/01/2007 19:51 #8 binhjuventus

Junior Member

Tham giaJan 2007

Nơi Cư NgụParis

Bài viết8

Thanks0Thanked 2 Times in 1 Post

Em cũng mới học cái này Bài post này kô mang tính kỹ thuật, chỉ là vấn đề chuyển ngữ.

Em có đọc bài các bác viết, các bác có dùng từ phân cực có phần kô ổn. Trong kỹ thuật ănten thì một đặc tính quan trọng của anten là sự phân cực (polarisation), nó là đặc tính mô tả đặc tính định hướng của trường bức xạ (được đặc trưng bởi hướng của điện trường) và sự thay đổi hướng của điện trường trong không gian theo thời gian (évolution du champ életrique en fonction du temps).

Còn trong kỹ thuật MIMO thì đây gọi là diversité (diversity), theo định nghĩa

[français - dictionnaire de TV5]> diversité(n.f.)• diversité est l'état de ce qui est divers

> divers,e(adjectif)• Qui présente des caractères différents.• Plusieurs.

[English - Cambridge E-E Dictionary]•diversity(noun)when many different types of things or people are included in something:

Theo em, nó nên được dịch là sự đa dạng hóa số lượng ăn-ten phía phát, phía thu, ... thì có lẽ nổi nghĩa hơn!

Một chút ý nhỏ đóng góp. Bữa nào thi thố xong, em cũng xin tham gia về mặt kỹ thuật, công nghệ trong thread này mong trau dồi kiến thức với các bậc đàn anh