Giải pháp nâng cao hiệu năng hệ thống MimoCMCDMA quy mô lớn841

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI DỖN THANH BÌNH GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MIMO-MC-CDMA QUY MÔ LỚN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI DỖN THANH BÌNH GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MIMO-MC-CDMA QUY MÔ LỚN Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 62520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN HỮU TRUNG Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận án thành nghiên cứu thân suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt xác trung thực Hà Nội, ngày 08 tháng 02 năm 2018 Giáo viên hướng dẫn khoa học Tác giả luận án PGS TS Nguyễn Hữu Trung Dỗn Thanh Bình i LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sỹ nghiên cứu sinh thực Bộ môn Điện tử hàng không vũ trụ, Viện Điện tử viễn thông, Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Hữu Trung Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Thầy định hướng khoa học, dẫn thực nhiệm vụ cần thiết tạo điều kiện thuận lợi để cơng trình nghiên cứu hồn thành Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trường Đại học Điện lực, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện tử viễn thông, Bộ môn Điện tử hàng không vũ trụ Phịng Khảo thí đảm bảo chất lượng tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu Cuối biết ơn tới gia đình, bạn bè thơng cảm, động viên giúp đỡ nghiên cứu sinh có thêm nghị lực để hoàn thành luận án Tác giả luận án DỖN THANH BÌNH ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC xi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mơ hình hệ thống MIMO-MC-CDMA quy mơ lớn 1.2.1 Hệ thống MIMO 1.2.2 Hệ thống MIMO quy mô lớn 12 1.2.3 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 15 1.2.4 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã đa sóng mang MC-CDMA 16 1.2.4 Hệ thống MIMO-MC-CDMA 18 1.3 Vấn đề giao thoa đa truy nhập hệ thống MIMO-MC-CDMA 21 1.4 Các giải pháp đề xuất 22 1.4.1 Giải pháp tiền mã hóa 22 1.4.2 Giải pháp dùng mã CI 23 1.4.3 Giải pháp thu MIMO đa người dùng ước lượng kênh 25 1.4.4 Giải pháp dùng mã hóa khơng gian-thời gian 29 1.4.5 Những vấn đề tồn 31 1.5 Kết luận chương 32 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT KIẾN TRÚC ĐỊNH HƢỚNG ĐA BÚP SÓNG THEO LÝ THUYẾT HỆ THỐNG 33 2.1 Đặt vấn đề 33 2.2 Mơ hình hệ thống 34 2.2.1 Mơ hình tín hiệu 34 2.2.2 Định hướng búp sóng tối ưu thống kê 37 2.3 Đề xuất định hướng đa búp sóng theo lý thuyết hệ thống 42 2.3.1 Phát biểu toán 42 2.3.2 Giải toán 42 2.3.3 Phương pháp tối ưu bền vững theo tiêu chí Min-Max 44 2.4 Kết mô 45 2.4.1 Phương pháp mô 45 2.4.2 Các kịch kết mô 46 2.4.3 Đánh giá kết 53 iii 2.5 Kết luận chương 54 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIỀN MÃ HÓA CHO HỆ THỐNG MIMOCDMA ĐA SĨNG MANG QUY MƠ LỚN 55 3.1 Đặt vấn đề 55 3.2 Cơ sở toán học 56 3.2.1 Phân tích giá trị kỳ dị tổng quát-GSVD 56 3.2.2 Nghịch đảo suy rộng 57 3.3 Mơ hình hệ thống 57 3.3.1 Mơ hình hệ thống MIMO kết hợp xử lý GSVD 57 3.3.2 Hệ thống MIMO-CDMA đa sóng mang quy mơ lớn kết hợp xử lý GSVD 58 3.3.3 Mơ hình kênh MIMO 62 3.3.4 Giải mã giải thuật zero-forcing 65 3.4 Kết mô 67 3.5 Kết luận chương 70 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG ĐA TRUY NHẬP MIMO MC – CDMA QUY MÔ LỚN HỖN HỢP ĐỊNH HƢỚNG ĐA BÚP SĨNG VÀ GHÉP KÊNH KHƠNG GIAN 72 4.1 Đặt vấn đề 72 4.2 Mơ hình hệ thống 73 4.2.1 Mơ hình tín hiệu phát 73 4.2.2 Mơ hình định hướng đa búp sóng 75 4.2.3 Mơ hình kênh 76 4.3 Tách đa người dùng 78 4.3.1 Kết hợp độ khuếch đại EGC 79 4.3.2 Cưỡng không ZF 79 4.3.3 Phương pháp kết hợp tỷ số cực đại MRC 80 4.4 Kết mô 80 4.4.1 Mô đánh giá hiệu hệ thống 81 4.4.2 Mô xây dựng đồ thị búp sóng thuật tốn định hướng búp sóng 87 4.5 Kết luận chương 90 KẾT LUẬN 91 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình hệ thống MIMO Hình 1.2 Mơ hình hệ thống MIMO quy mơ lớn 13 Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống CDMA 15 Hình 1.4 Nguyên tắc chung MC-CDMA 16 Hình 1.5 Bộ phát MC-CDMA 17 Hình 1.6 Bộ thu MC-CDMA 18 Hình 1.7 Mơ hình phát MIMO-MC-CDMA 19 Hình 1.8 Mơ hình thu tín hiệu 21 Hình 1.9 Khái niệm kỹ thuật CI 24 Hình 1.10 Cấu trúc thu MIMO đa người dùng tiêu chuẩn 27 Hình 1.11 Sơ đồ khối mã không gian-khời gian 30 Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống MIMO mã không gian thời gian 31 Hình 2.1 Hệ định hướng búp sóng 35 Hình 2.2 Bộ định hướng Frost beamformer 40 Hình 2.3 Cầu hình anten mảng ULA 46 Hình 2.4 Đồ thị biến thiên NRMSE SNR thay đổi từ -30 ÷10dB 48 Hình 2.5 Đồ thị biến thiên NRMSE SIR thay đổi 50 Hình 2.6 Đồ thị biến thiên NRMSE góc sai lệch hướng 51 sóng tới tín hiệu can nhiễu thay đổi 51 Hình 2.7 Đồ thị biến thiên NRMSE theo số lượng anten 53 Hình 3.1.Mơ hình hệ thống GSVD-MIMO 58 Hình 3.2.Sơ đồ khối phát MIMO - CDMA 58 Hình 3.3.Sơ đồ khối thu MIMO - CDMA 58 Hình 3.4 Cấu hình hệ thống gồm BTS hai người sử dụng U1 U2 62 Hình 3.5 Bộ phát MIMO-MC-CDMA kết hợp thuật toán GSVD 63 Hình 3.6 Bộ thu MIMO-MC-CDMA kết hợp thuật toán GSVD 63 Hình 3.7 So sánh dung lượng hệ thống MIMO-MC-CDMA (a) sử dụng phương pháp GSVD, (b) SVD, (c) so sánh hai phương pháp với cấu hình MIMO 128x16 69 Hình 3.8 Mơ tỉ lệ lỗi BER với hệ thống MIMO -MC-CDMA có sử dụng tiền mã hóa 70 Hình 4.1 Mơ hình hệ thống MIMO MC-CDMA quy mơ lớn đề xuất 75 v Hình 4.2.Mơ hình cân MIMO tách MUD phía thu 78 Hình 4.3 Đồ thị xác suất lỗi bit (BER) theo SNR 82 Hình 4.4 Đồ thị xác suất lỗi bit BER theo số lượng người dùng 84 Hình 4.5 Đồ thị xác suất lỗi bit BER theo số lượng anten 85 Hình 4.6 Đồ thị xác suất lỗi bit BER theo công suất can nhiễu đa truy nhập MAI 87 Hình 4.7 Đồ thị búp sóng thuật tốn MVDR 88 Hình 4.8 Đồ thị búp sóng thuật tốn LCMV 88 Hình 4.9 Đồ thị búp sóng thuật tốn Frost 89 Hình 4.10 Đồ thị búp sóng thuật tốn tối thiểu hóa búp song phụ phương pháp Min-Max 89 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các tham số mô ứng với kịch mô SNR thay đổi 47 Bảng 2.2 Các tham số mô ứng với kịch mô SIR thay đổi 49 Bảng 2.3 Các tham số mô ứng với kịch mô SIR thay đổi 50 Bảng 2.3 Các tham số mô ứng với kịch mô thay đổi số lượng anten 52 Bảng 4.1 Các tham số mô ứng với kịch mô SNR thay đổi 81 Bảng 4.2 Các tham số mô ứng với kịch mô SNR thay đổi 83 Bảng 4.3 Các tham số mô ứng với kịch mô số lượng anten thay đổi .84 Bảng 4.4 Các tham số mô ứng với kịch mô SNR thay đổi 86 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt 3GPP Tiếng Anh Tiếng Việt The Third Generation Partnership Project Dự án đối tác hệ thứ A AWGN Additive White Gaussian №ise Nhiễu Gauss trắng cộng BC Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BIBO Bounded Input-Bounded Output Giới hạn đầu vào - giới hạn đầu BS Base Station Trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CAGR Compound Annual Growth Rate Tốc độ tăng trưởng hàng năm CCI Co-Channel Interference Nhiễu đồng kênh CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CI Channel Interference Nhiễu kênh CR Cognitive Radio Vô tuyến thông minh CSI Channel State Information Trạng thái kênh CSIR Co-Channel Interference Receiver Nhiễu đồng kênh thu CSIT Co-Channel Interference Transmit Nhiễu đồng kênh phát DPC Dirty Paper Coding Mã hóa giấy bẩn DS-CDMA Direct-Sequence Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ chuỗi trực tiếp DSP Digital Signal Processing Bộ xử lý tín hiệu số B C D E EB Exabytes EGC Equal Gain Combining Kết hợp độ khuếch đại cân FDMA Frequency-Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh Generalized Singular Value Decomposition Phân tích giá trị kỳ dị tổng quát F G GSVD viii -5 Normalized Array Gain [dB] -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -90 -70 -50 -30 -10 10 Angle [degree] 30 50 70 90 -30 -10 10 Angle [degree] 30 50 70 90 Hình 4.7 -5 Normalized Array Gain [dB] -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -90 -70 -50 Hình 4.8 88 -2 Normalized Array Gain [dB] -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -90 -70 -50 -30 -10 10 Angle [degree] 30 50 70 90 Hình 4.9 -2 Normalized Array Gain [dB] -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -90 -70 -50 -30 -10 10 Angle [degree] 30 Hình 4.10 phương pháp Min-Max 89 50 70 90 4.5 Kết luận chƣơng Chương bốn trình bày đề xuất hệ thống MIMO MC-CDMA quy mô lớn (Massive MIMO) ứng dụng cho hệ thống thông tin di động hệ sau sử dụng cấu trúc anten mảng trụ thực kết hợp tiền mã hóa theo phương thức định hướng đa búp sóng theo tiêu chí Min-Max tối thiểu hóa búp sóng phụ để nén tối đa tổn hao truyền sóng ghép kênh theo khơng gian Giảm bậc mơ hình đạt hiệu sử dụng kênh truyền giảm ảnh hưởng pha-đinh tận dụng tài nguyên tần số ngày khan Phương pháp định hướng búp sóng phương pháp tối thiểu hóa búp sóng dựa tối ưu Min-Max tăng cường tính bền vững hệ thống miền tín hiệu yếu Hướng nghiên cứu cần xác định dung lượng hệ điều kiện cần đủ để hệ có khả điều khiển, quan sát trường hợp người dùng dịch chuyển Các kết nghiên cứu công bố [4] danh mục công trình cơng bố luận án 90 KẾT LUẬN Kết luận Với mục đích nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu hệ thống MIMO-MCCDMA quy mô lớn dựa phương pháp tối ưu đa búp sóng, giải pháp tiền mã hóa, tác giả hồn thành mục tiêu nghiên cứu đề Trong q trình thực Luận án, tác giả có số đóng góp khoa học mới, cụ thể sau: Xây dựng phương pháp tối ưu định hướng đa búp sóng theo lý thuyết hệ thống Phương pháp tối ưu chứng minh hiệu đặc biệt miền tín hiệu yếu Đề xuất cấu trúc mơ hình hệ thống MIMO-CDMA đa sóng mang xây dựng sở thuật tốn phân tích giá trị kỳ dị tổng quát (GSVD) nghịch đảo suy rộng nhằm tối ưu chất lượng hệ thống Hệ thống MIMO-MC-CDMA quy mô lớn sử dụng tiền mã hóa GSVD cho dung lượng độ tin cậy cao so với hệ thống sử dụng phương pháp truyền thống SVD Kiến trúc hệ thống MIMO-MC-CDMA quy mô lớn với kiến trúc anten mảng trụ kết hợp định hướng đa búp sóng ghép kênh không gian đề xuất giúp nâng cao dung lượng hệ thống, hoạt động ổn định tăng số lượng anten Với đóng góp khoa học nêu trên, sở để nghiên cứu, phát triển cho hệ thống thông tin di động tiếp theo, ứng viên tiềm tàng cho hệ thống 5G Các vấn đề cần nghiên cứu tiếp Hiện nay, kết đạt Luận án mơ máy tính Để tiếp tục nghiên cứu, phát triển kết đạt được, mở rộng phạm vi nghiên cứu ứng dụng thực tế, thời gian tới hướng nghiên cứu Luận án đề xuất sau: Kiến trúc thu cho hệ MIMO MC-CDMA quy mô lớn (Massive MIMO) hỗn hợp định hướng búp sóng ghép kênh không gian Ước lượng kênh thực tế cho hệ MIMO MC-CDMA quy mô lớn (Massive MIMO) hỗn hợp định hướng búp sóng ghép kênh khơng gian 91 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [1] Nguyễn Hữu Trung, Dỗn Thanh Bình, Nguyễn Thúy Anh, (2013) "Nghiên cứu hệ thống mimo CDMA đa sóng mang (MC-DS-CDMA) có tiền mã hóa cưỡng khơng (ZF), vol 51, № 1A, pp.117 – 131 [2] Doan Thanh Binh, (2016) “Interative Sequential Generallized MMSE Approach Of GSVD- Base MIMO Multicarrier DS-CMDA Systems”, EPU Journal of Science and Technology for Energy , vol 11, pp 44 – 52 [3] Nguyen Huu Trung, Doan Thanh Binh, Nguyen Thuy Anh, Nguyen Minh Duc, Le Trung Tan (2017) “System Theory Based Multiple-Beamforming”, ,v [4] Nguyen Huu Trung, Doan Thanh Binh, (2018) “Large-Scale MIMO MC-CDMA System Combines Multiple Beamforming And Spatial Multiplexing”, ,v 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [1] Anh P (2002) [2] Anh P (2007) [3] Nguyễn Ngọc San (2006) NXB Đại Học Quốc Gia H NXB Khoa học & Kỹ thuật học & Kỹ thuật [4] Nguyễn Phạm Anh Dũng (2008) trình, Học viện CN BCVT [5] Trần Xuân Nam, Đinh Thế Cường, Nguyễn Tuấn Minh, Nguyễn Vĩnh Hạnh (2005) MIMO số 2, pp 104-109 TÀI LIỆU TIẾNG ANH [6] A D Searle, R A Lewis, P S Hall, C Kykkotis, D Waller, J Davies, B Easter (1999) Millimetre wave antennas for vehicle based telematic applications IEE Colloquium MM-Wave Circuits and Technology for Commercial Applications, pp 9/1-9/6 [7] A M Tulino, L Li, S Verdú (2005) Spectral Efficiency of multicarrier CDMA IEEE Transactions on Information Theory, vol 51, no 2, pp 479-505 [8] A Paulraj, R Nabar, and D Gore (2003) Introduction to space-time wireless communications Cambridge University Press [9] A.J Paulraj, Gore, Nabar and Bolcskei (2004) An Overview of MIMO Communications -A Key to Gigabit Wireless IEEE Trans Comm, vol.92, no.2, pp 198-218 [10] Aboulnasr H., Matthew W.M., Arash K., Sergiy A.V., Joon-Young P and SeonJoo K (2013) Two-dimensional transmit beamforming for MIMO radar with sparse symmetric arrays IEEE Radar Conference, 2013 [11] Anh N T and San N N (1996) Controller reduction by state-optimization approach Optimization, vol.35, no.4, pp 621-640 [12] Arunabha Ghosh, Jun Zhang, Jeffrey G Andrews, and Rias Muhamed (2010) Fundamentals of LTE Prentice Hall [13] Banks S P (1989) Mathematical theory of nonlinear systems Prentice Hall [14] Berntein D S and Haddad W M.-LQG controller with an H∞ performance 93 Tạp chí bound: A Riccati equation approach, IEEE Trans Auto Contr AC-34 (4) (1989) 293-305 [15] Björnson, Emil, Jorswieck, Eduard (2013) Optimal Resource Allocation in Coordinated Multi-Cell Systems Foundations and Trends in Communications and Information Theory Vol 9, no 2-3, pp 113-381 [16] Bruce Fette (2009) Cognitive Radio Technology ISBN: 9780080923161, Elsevier, 848p [17] C Gardner, J Orr (1979) Pha- effects on the performance of a sprea spectrum multiple access communication system Commun IEEE Trans., vol 27, no 1, pp 143-149 [18] Cisco (2014) Cisco Visual Networking Index: Forecast and Methodology 20132018 [19] Claude Oestges and Bruno Clerckx (2007) MIMO Wireless Communications: From Real-World Propagation to Space-Time Code Design Oxford, Academic Press / Elsevier [20] Cong Ling and Wai Ho Mow (2009) A unified view of sorting in lattice reduction: From V-BLAST to LLL and beyond Proc of the IEEE Inform Theory Workshop, Taormina, Italy, pp 529-533 [21] D Borth, M Pursley (1979) Analysis of direct-sequence spread-spectrum multiple-access communication over rician phachannels Commun IEE Trans., vol 27, no.10, pp 1566-1577 [22] D F Filipovic, W Y Ali-Ahmad, G M Rebeiz (1992) Millimeter wave double dipole antennas for high gain integrated reflector illumination IEEE Trans Microwave Theory Tech, vol 40, no 5, pp 962-967 [23] D Vargas, D Gozálvez, D Gómez-Barquero and N Cardona (2012) Multi Antenna Techniques for Digital Video Broadcasting (DVB) Systems Waves, pp.79-88 [24] Damith Senaratne & Chintha Tellambura (2010) Generalized singular value decomposition for Coordinated Beamforming in MIMO systems Deptt of Electrical and Computer Engg, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada [25] David Tse and Pramod Viswanath (2005) Fundamentals of Wireless Communication Cambridge Cambridge University Press 94 [26] Deyan P., Shouqiang D and Jingjie J (2016) The smoothing Fletcher-Reeves conjugate gradient method for solving finite minimax problems ScienceAsia, vol 42, pp.40-45 [27] E Geraniotis (1986) Direct-sequence spread-spectrum multiple-access communications over nonselective and frequency-selective rician phachannels Commun IEEE Trans., vol 34, no 8, pp 756-764 [28] E Geraniotis, M Pursley (1982) Error probability for direct-sequence spreadspectrum multiple-access communications - part ii: approximations Commun IEEE Trans., vol 30, no 5, pp 985-995 [29] E Björnson and E Jorswieck (2013) Optimal Resource Allocation in Coordinated Multi-Cell Systems Foundations and Trends in Communications and Information Theory, vol 9, no 2-3, pp 113-381 [30] E Larsson, O Edfors, F Tufvesson, T L Marzetta (2014) Massive MIMO for next generation wireless systems IEEE Commun Mag., vol 52, no 2, pp 186195 [31] Emmanuel Nehemiah J , Banupriya R , Vijaya N , Susithra G , Anitha S (2016) Performance enhancement of MC-CDMA system for high speed mobile users 2016 3rd International Conference on Advanced Computing and Communication Systems (ICACCS), vol 01, pp: 1-5 [32] Farooq Khan (2009) Lte for 4G mobile Broadband, Cambridge university press [33] G W Stewart (1973) Introduction to Matrix Computations London, UK: Academic Press [34] Georgios Giannakis, Zhiqiang Liu, Xiaoli Ma, and Shengli Zhou (2007) SpaceTime Coding for Broadband Wireless Communications Wiley, 488p [35] Gesbert, David, Hanly, Stephen, Huang, Howard, Shamai Shitz, Shlomo, Simeone, Osvaldo, Yu, Wei (2010) Multi-Cell MIMO Cooperative Networks: A New Look at Interference IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.28, no.9, pp 1380-1408 [36] Golbon-Haghighi, M.H (2016) Beamforming in Wireless Networks InTech Open, pp 163-199 [37] H Dai and H V Poor (2001) Sample-by-sample adaptive space-time processing for multiuser detection in multipath CDMA systems Proc.2001 Fall IEEE Vehicular Technology Conference, Oct 2001 95 [38] H Weingarten, Y Steinberg, S Shamai (2006) The capacity region of the Gaussian multiple-input multiple-output broadcast channel IEEE Transactions on Information Theory, vol 52, no 9, pp 3936-3964 [39] Haddad W M and Bernstein D S (1988) Robust reduced-order modeling via the optimal projection equations with Petersen-Hollot bounds, IEEE Trans Auto Contr., vol 33, no.7, pp 692-695 [40] Haddad W M and Bernstein D S (1989) International Journal of Control, vol 49, no.5, pp 1523-1535 [41] Hara S and Prasad R (1997) Overview of multicarrier CDMA IEEE on Com Mag., vol 35, no 12, pp 126-133 [42] Haykin S (2005) Cognitive radio: brain-empowered wireless communications IEEE Journal on Selected Areas in Communications, pp 201-220 [43] Holma, Toskala (2007) WCDMA for UMTS - HSPA Evolution and LTE John Wiley & Sons [44] Huaiyu Dai, H.V Poor (2002) Iterative space-time processing for multiuser detection in multipath cdma channels IEEE Transactions on Signal Processing, vol 50, no 9, pp 2116-2127 [45] Hyland D C and Burnstein D.S (1985) The optimal projectionn equations for model reduction and the relationship among the methods of Wilson, Skelton and Moore IEEE Trans Auto, Contr., vol AC-30, no 12, pp.1201-1211 [46] Ì Emre Telatar (1999) Capacity of multiple-antenna Gaussian channels European Transactions on Telecommunications, vol 10, no 6, pp 585-595 [47] Isreal A R and Greville N E (1974) Generalized inverse: Theory and application Springer [48] J Cheng, NC Beaulieu (2002) Accurate DS-CDMA bit-error probability calculation in Rayleigh pha3-15 [49] Wirel Commun IEEE Trans., vol.1, no.1, pp J Lehnert, M Pursley (1987) Error probabilities for binary direct-sequence spread-spectrum communications with random signature sequences Commun IEEE Trans., vol 35, no 1, pp 87-98 [50] J Lehnert, Prashant S Udupa (2007) Optimizing Zero-Forcing Precoders for MIMO Broadcast Systems Commun IEEE Trans., vol 55, pp 1516-1524 96 [51] J Kermoal, L Schumacher, K Pedersen, P Mogensen, and F Frederiksen (2002) A stochastic MIMO radio channel model with experimental validation IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 20, no 8, pp 12111226 [52] J Qiao, X S Shen, J W Mark, Q Shen, Y He, L Lei (2015) Enabling deviceto-device communications in millimeter-wave 5G cellular networks IEEE Communications Magazine, vol 53, no 1, pp 209-215 [53] J.M Holtzman (1992) A simple, accurate method to calculate spread-spectrum multiple-access error probabilities Commun IEEE Trans., vol 40, no 3, pp 461-464 [54] J.M Holtzman (1994) DS/CDMA Successive Interference Cancellation IEEE Trans Signal Process., vol.3, pp 997 -1001 [55] Joham M., Utschick W., and №ssek J A (2005) Linear transmit processing in MIMO communications systems IEEE Trans Signal Process., vol 53, no.8, pp 2700-2712 [56] K.Fazel, S.Kaiser (2003) Multi-Carrier and Spread Spectrum Systems John Wiley and Sons, 380p [57] Kai Y., Zhiqin Z and Qing H.L (2013) Robust Adaptive Beamforming Against Array Calibration Errors Progress In Electromagnetics Research, vol 140, pp.341-351 [58] Kalman R E (1963) Mathematical description of linear systems SIAM Ƒ Control, vol 1, no 2, pp 152-192 [59] Kalmn R E (1982) On the decomposition of the reachable/observable canonical form SIAM J Contr Opt., vol 20, no.2, pp 408-413 [60] Karakayali, M.K., Foschini, G.J., Valenzuela, R.A (2006) Advances in smart antennas-Network coordination for spectrally efficient communications in cellular systems IEEE Wireless Communications, vol.13, no.4, pp 56-61 [61] Keke Zu (2013) Systems Communications Research Group Department of Electronics, University of York [62] Kyung Seung Ahn (2009) Performance analysis of MIMO-MRC system in the presence of multiple interferers and noise over rayleigh phachannels IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 8, no 7, pp: 3727-3735 97 [63] Kyungchul Kim, Jungwoo Lee, and Huaping Liu (2010) Spatial-CorrelationBased Antenna Grouping for MIMO Systems IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 59, no 6, pp 2898 – 2905 [64] Loan C F V (1976) Generalizing the singular value decomposition SIAM J on Numerical Analysis, vol 13, no 1, pp 76-83 [65] Lu Lu, Geoffrey Ye Li, A Lee Swindlehurst, Alexei Ashikhmin, Rui ZhangAn (2014) Overview of Massive MIMO: Benefits and Challenges IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing,vol.8, no.5, pp 742-758 [66] M Pursley, D Sarwate (1977) Performance evaluation for phase-coded spreadspectrum multiple-access communication - part ii: code sequence analysis Commun IEEE Trans, vol 25, pp 800-803 [67] M Elkashlan, T Q Duong, H.-H Chen (2014) Millimeter-wave communications for 5G: fundamentals: Part I IEEE Communications Magazine, vol 52, no 9, pp 52-54 [68] M Elkashlan, T Q Duong, H.-H Chen (2015) Millimeter-wave communications for 5G-Part 2: Applications IEEE Communications Magazine, vol 53, no 1, pp 166-167 [69] M Joham, W Utschick, J №ssek (2005) Linear transmit processing in MIMO communications systems, IEEE Transactions on Signal Processing, vol 53, no 8, pp 2700-2712 [70] M Juntti et al (2005) MIMO MC-CDMA communications for future cellular system IEEE Commun Mag., vol 43, no 2, pp 118-124 [71] M Sharif and B Hassibi (2005) On the Capacity of MIMO Broadcast Channels With Partial Side Information IEEE Transactions on Information Theory, vol 51, no 2, pp 506-522 [72] MO Sunay, PJ McLane (1996) Calculating error probabilities for DS-CDMA systems: when not to use the Gaussian approximation IEEE, pp 1744-1749 [73] MO Sunay, PJ McLane (1998) Probability of error for diversity combining in DS CDMA systems with synchronization errors Eur Trans Telecommun., vol 9, no 5, pp 449-463 [74] Moore B C (1981) Principal component analysis in linear systems: Controllability, observability, and model reduction IEEE Trans Auto, Contr., vol AC-26, no.1, pp.17-32 98 [75] N Ngajikin, N N Nik Abdul Malik, Mona Riza M Esa, Sevia M Idrus, №orliza Ramli (2007) Performance Analysis of MIMO-CDMA System IEEE, pp 85-87 [76] Nassar, C.R., Natarajan, B , Shattil, S (1999) Introduction of carrier interference to spread spectrum multiple access IEEE Emerging Technologies Symposium Wireless Communications and Systems, pp 4.1-4.5 [77] Nathan S., Joseph T and Hagit M (2015) Optimal Cognitive Beamforming for Target Tracking in MIMO Radar/ Sonar IEEE of Selected Topics in Signal Processing, vol 9, no 8, pp.1440-1450 [78] Nguyen Thuy Anh, Nguyen Le Anh (2011) On the state-optimization approach to system problems: Closed-loop thinking solutions Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Tập 49, Số 2, 2011, pp 9-25 [79] Omar A and Gustavo L (2013) Analytical Performance of GNSS Receivers using Interference Mitigation Techniques IEEE Trans Aerospace and Electronic Systems, vol 49, no 2, pp 885-906 [80] Paige C C and Saunders M A (1981) Towards a generalized singular value decomposition SIAM J on Numerical Analysis, vol 18, no 3, pp 398-405 [81] Park K.-H., Ko Y.-C., Alouini M.-S and Kim J (2009) Low complexity coordinated beamforming in 2-user MIMO systems Communications, 2009 ICC '09 IEEE International Conference on [82] Phong P D and Yem V V (2012) High rosolution agorithm for frequency difference of arrival estimation SEATUC, 6-8 March 2012, Bangkok, Thailand [83] R M Buehrer (2006) Code Division Multiple Access (CDMA) Morgan & Claypool Publishers [84] R Magueta, D Castanheira, S Rui and D Gameiro (2016) Non Linear SpaceTime Equalizer for Single-User Hybrid mmWave Massive MIMO Systems, 8th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops, Lisbon, Portugal, vol 2016, pp – [85] R Magueta, D Castanheira, A Silva, R Dinis, A Gameiro (2017) Hybrid Iterative Space-Time Equalization for Multi-User mmW Massive MIMO Systems, IEEE Transactions on Communications, vol 65, no 2, pp 608 – 620 [86] R Sauleau, C A Fernandes, J R Costa (2005) Review of lens antenna design and technologies for mm-wave shaped-beam applications Antenna Technology 99 and Applied Electromagnetics [ANTEM 2005], 11th International Symposium on, pp 1-5 [87] RK Morrow Jr, JS Lehnert (1989) Bit-to-bit error dependence in slotted ds/ssma packet systems with random signature sequences Commun IEEE Trans., vol 37, pp 1052-1061 [88] S Cui, A J Goldsmith & A Bahai (2004) Energy-efficiency of MIMO and Cooperative MIMO in Sensor Networks IEEE J Select Areas of Commun vol.22, no.6, pp 1089-1098 [89] S Han, C I, Z Xu, C Rowell (2015) Large-scale antenna systems with hybrid analog and digital beamforming for millimeter wave 5G IEEE Communications Magazine, vol 53, no 1, pp 186-194 [90] S Hara and R Prasad (2003) Multi-CarrierTechniques for 4G Mobile Communications Artech House [91] S Hara, R Prasad (1997) Overview of multicarrier CDMA IEEE Commun Mag., vol 35, no 12, pp 126-133 [92] S L Loyka (2001) Channel capacity of MIMO architecture using the exponential correlation matrix IEEE Communications Letters, vol 5, no 9, pp 369-371 [93] San N N (1995) On an approach to the estimation of the state-variable descriptive parameters for linear continuous-time models Optimization, vol 33, no 3, pp 201-217 [94] San N N (1995) State-optimization menthod for order reduction of linear models and of state estimators, Optimization, vol 34, no.4, pp 341-357 [95] Satoshi Suyama, Tasuki Okuyama, Yuki Inoue, Yoshihisa Kishiyama (2015) 5G Multi-antenna technology NTT Docomo Technical Journal, vol 17, no.4, pp 29-39 [96] Sergio Verdu (1998) Multiuser Detection Cambridge University Press [97] Sergiy A.V., Alex B.G and Zhi-Quan Luo (2013) Robust Adaptive Beamforming Using Worst-Case Performance Optimization: A Solution to The Signal Mismatch Problem IEEE Trans Signal Processing, vol 51, no 2, pp 313 – 324 [98] Serguei B and Karim Abed-Meraim (2002) Reduced Rank Adaptive Filtering Using Krylov Subspace EURASIP J Applied Signal Processing, vol.17, no.8, 100 pp.1387-1400 [99] Shaowei Wang (2014) Cognitive Radio Networks ISBN 978-3-319-08936-2, Springer International Publishing, 104p [100] Skelton R.E (1980) Cost decomposition of linear system with application to model reduction International Journal of Control, vol 32, no.6, pp 1031-1055 [101] Song Xiao Ting, Zou Zhao Hui, Li Yu Gang (2000) Spectrum consideration for wireless communications in the twenty first century CEEM' 2000, 5.2000, pp 29-32 [102] Stefan Parkvall, Anders Furuskär, and Erik Dahlman (2011) Evolution of LTE toward IMT-advanced IEEE Communications Magazine, vol 49, no 2, pp 8491 [103] Stefania Sesia, Mr Matthew Baker, and Mr Issam Toufik, Eds (2009) LTE-the UMTS longterm evolution: from theory to practice Chichester, UK: John Wiley & Sons [104] Steve J Shattil (1999) Frequency-shifted feedback cavity used as a phased array antenna controller and carrier interference multiple access spread-spectrum transmitter Bằng sáng chế US5955992 [105] Steve J Shattil (2008) Multicarrier sub-layer for direct sequence channel and multiple-access coding Bằng sáng chế US7430257 [106] T E Bogale and L B Le (2014) Pilot optimization and channel estimation for multiuser massive MIMO systems Proc IEEE Conference on Information Sciences and Systems (CISS), Princeton, USA, Mar 2014 [107] T Imai, K Kitao, N Tran, et al (2015) Study on Propagation Characteristics for Design of Fifth-Generation Mobile Communication Systems: Frequency Dependency of Path Loss in 800 MHz to 37 GHz Band in Small-Cell Environment IEICE Technical report, vol 114, no 294, pp115-120 [108] T L Marzetta (2010) Noncooperative cellular wireless with unlimited numbers of base station antennas IEEE Trans Wireless Commun., vol 9, no 11, pp 3590-3600 [109] T Rappaport et al (2013) Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work! IEEE Access, vol 1, pp 335-349 [110] Volker Kiihn (2006) Wireless Communications over MIMO Channels John 101 Wiley & Sons [111] Volker Kiihn (2006) Wireless Communications over MIMO Channels John Wiley & Sons [112] Yonina C.Eldar (2006) Minimax MSE Estimation of Deterministic Parameters With Noise Covariance Uncertainties IEEE Trans Signal Processing, vol 54, no 1, pp 138-145 102 ... cứu giải pháp nâng cao hiệu hệ thống MIMO-MC-CDMA quy mô lớn Nghiên cứu phương pháp tiền mã hóa áp dụng lên hệ thống MIMO-MCCDMA quy mô lớn nhằm nâng cao hiệu hệ thống Nghiên cứu phương pháp. .. xuất để nâng cao hiệu hệ thống dựa lý thuyết hệ thống tiêu chí tối ưu đa biến Nghiên cứu giải pháp tiền mã hóa áp dụng lên hệ thống MIMO quy mô lớn 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên... hiệu nhận khôi phục mong muốn 1.2.2 Hệ thống MIMO quy mô lớn Hệ thống MIMO quy mô lớn (LS-MIMO) hệ thống sử dụng số lượng lớn anten, lên tới hàng trăm anten Hình 1.2 mơ tả hệ thống MIMO quy mô