Đánh giá ảnh hưởng của phần cứng không lý tưởng lên hệ thống thông tin vô tuyến mmWave

Bài viết mô hình hóa và đánh giá ảnh hưởng của các thành phần phần cứng không lý tưởng lên hiệu năng của hệ thống. Xây dựng biểu thức toán học thể hiện sự phụ thuộc của hiệu suất sử dụng phổ lên các tham số phần cứng không lý tưởng như số bit lượng tử hóa, phương sai tạp âm pha. Mời các bạn cùng tham khảo!

Đánh giá ảnh hưởng phần cứng không lý tưởng lên hệ thống thơng tin vơ tuyến mmWave Nguyễn Đình Ngọc∗† Trương Trung Kiên† ∗ Khoa Vô tuyến Điện tử Đại học Lê Q Đơn † Phịng thí nghiệm Hệ thống Vô tuyến Ứng dụng Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Email: nguyendinhngoc@tcu.edu.vn, kientruong@utexas.edu Tóm tắt—Dải sóng mili-mét ứng với dải tần số 30-300 GHz cho phép tăng dung lượng, tốc độ truyền dẫn, đáp ứng nhu cầu ngày tăng hệ thống vơ tuyến Đồng thời, bước sóng nhỏ cho phép mảng ăng-ten với số lượng phần tử lớn tích hợp kích thước vật lý nhỏ giúp khắc phục ảnh hưởng suy hao truyền dẫn tần số cao Do kết hợp việc hoạt động dải tần số ứng với bước sóng mili-mét việc sử dụng nhiều ăng-ten máy phát và/hoặc máy thu MIMO xu hướng ứng dụng cho hệ thống di động hệ thứ (5G) Tuy nhiên hệ thống MIMO hoạt động dải tần mili-mét gặp phải khó khăn so với hệ thống MIMO thơng thường là: cơng suất tiêu thụ hoạt động không lý tưởng giới hạn chế tạo thành phần phần cứng Trong báo này, nhóm tác giả mơ hình hóa đánh giá ảnh hưởng thành phần phần cứng không lý tưởng lên hiệu hệ thống Xây dựng biểu thức toán học thể phụ thuộc hiệu suất sử dụng phổ lên tham số phần cứng khơng lý tưởng số bit lượng tử hóa, phương sai tạp âm pha Từ khóa—Phần cứng khơng lý tưởng, hệ thống thông tin mmWave, tạp âm pha I GIỚI THIỆU Với nhu cầu phát triển tốc độ, băng thơng, dải sóng mili-mét quan tâm nghiên cứu để sử dụng cho hệ thống thông tin di động [1] Các hệ thống thông tin vô tuyến hoạt động dải tần số ứng với bước sóng mili-mét cho phép tạo mảng ăng-ten với số lượng phần tử ăng-ten lớn thoả mãn điều kiện phần tử ăng-ten cách nửa bước sóng thoả mãn giới hạn kích thước vật lý mảng triển khai thiết bị Việc sử dụng nhiều ăng-ten máy phát và/hoặc máy thu với việc thiết kế búp sóng phù hợp cho phép tạo búp sóng hẹp (có tính định hướng cao độ lợi truyền dẫn lớn) máy phát và/hoặc máy thu Đặc tính búp sóng hẹp cho phép tập trung lượng tín hiệu mong muốn đến thuê bao cần phục vụ đồng thời giảm nhiễu không mong muốn 163 đến thuê bao khác Tính định hướng cao dàn ăng-ten cho phép hệ thống tăng độ lợi mảng giúp khắc phục suy hao truyền dẫn sóng vơ tuyến lớn hoạt động dải tần số cao Vì vậy, hệ thống thông tin MIMO (multiple-input multiple-output) hoạt động dải sóng mili-mét (mmWave MIMO) đề xuất ứng dụng cho mạng thông tin di động 5G Mỗi ăng-ten hệ thống MIMO thông thường yêu cầu chuỗi cao tần (RF - Radio Frequency) bao gồm khuếch đại công suất/bộ khuếch đại tạp âm thấp (PA/LNA - power amplifier/lownoise amplifier), chuyển đổi tương tự-số/số-tương tự (ADC/DAC - analog-to-digital converter/digital-toanalog converter) độ phân giải cao Do đó, hệ thống MIMO hoạt động dải sóng mili-mét với số lượng ăng-ten lớn làm tăng công suất tiêu thụ giá thành phần cứng Cụ thể, công suất tiêu thụ chuỗi RF dải tần mili-mét 250 mW lớn nhiều so với 30 mW dải tần thông thường (dưới GHz) Nếu trạm gốc (BS - Base Station) có 256 ăng-ten cần 256 nhánh RF, công suất tiêu thụ khoảng 64 W lớn nhiều so với công suất tiêu thụ BS hệ thống di động thứ (4G) [2] Giải pháp để khắc phục vấn đề sử dụng kỹ thuật tiền mã hóa/kết hợp lai (HP - Hybrid precoding/combining) [3], [4] Ý tưởng kỹ thuật HP chia tiền mã hóa số kích thước lớn thơng thường thành hai phần: i) tiền mã hóa tương tự có kích thước lớn để đạt độ lợi anten ii) tiền mã hóa số kích thước nhỏ để giảm số RF yêu cầu giảm công suất tiêu thụ mà loại bỏ nhiễu Phần tiền mã hóa tương tự thực dịch pha (phase shifters) chuyển mạch (switches) ống kính (lens) Trong dịch pha thường sử dụng cho phép loại bỏ nhiễu dư luồng Ngoài ra, thành phần tiêu thụ cơng suất ADC/DAC có cơng suất tiêu thụ lớn, tỷ lệ với tần số lấy mẫu độ phân giải Do kỹ thuật khác giảm cơng suất tiêu thụ hệ thống sử dụng ADC/DAC có độ phân giải thấp [5], [6] Tuy nhiên, sử dụng DAC/ADC có độ phân giải thấp xuất tạp âm lượng tử ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng phổ hệ thống Các cơng trình nghiên cứu trước thường tập trung vào việc thiết kế ma trận tiền mã hóa lai để tối ưu hiệu suất sử dụng phổ với giả thiết phần cứng lý tưởng Trong thực tế, để giảm giá thành phần cứng giảm công suất tiêu thụ, RF thường sử dụng thành phần có giá thành rẻ, điều lại gây suy hao phần cứng, gây méo tín hiệu, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống Ngồi ra, phần cứng khơng lý tưởng cịn làm tăng phát xạ ngồi dải tần mong muốn (out-of-band emission) gây nhiễu sang đường truyền người dùng khác Suy hao phần cứng giảm thiểu cách sử dụng phương pháp xử lý tín hiệu miền số miền tương tự méo trước bù công suất Tuy nhiên, suy hao phần cứng loại bỏ hồn tồn [7] Các thành phần phần cứng khơng lý tưởng gồm có số yếu tố sau tạp âm pha (PN - phase noise), cân kênh đồng pha/vuông pha (I/Q imbalance), khuếch đại công suất phi tuyến, lỗi lượng tử hóa Một thành phần phần cứng khơng lý tưởng quan trọng tạp âm pha sinh tạo dao động (LO - Local Oscillator) BS người dùng đầu cuối không lý tưởng Tạp âm pha đặc biệt quan trọng nhân với tín hiệu mong muốn làm biến đổi với hệ số ngẫu nhiên,đồng thời làm giảm chất lượng ước lượng kênh Trong báo này, nhóm tác giả đánh giá ảnh hưởng phần cứng không lý tưởng lên hiệu hệ thống thơng tin mmWave MIMO Đóng góp báo phân tích, xây dựng biểu thức thể phụ thuộc hiệu vào tham số số bit lượng tử hóa, số lượng ăng-ten phát thu, số luồng liệu, số nhánh RF độ lớn tạp âm pha Một số ký hiệu sử dụng báo sau: a đại lượng vô hướng, a đại lượng véc-tơ, A ma trận, [A]i,j , AH , A F , |A| phần tử (i, j), ma trận chuyển vị liên hợp phức (Hermitian), chuẩn Frobenius, định thức ma trận A, phép tính làm trịn lên thường Tại phía phát (Tx) gồm NRF nhánh RF Nt ăng-ten phát Tại phía thu (Rx) gồm NRF nhánh RF Nr ăng-ten thu Trường hợp nhánh RF kết nối với tất ăng-ten, kiến trúc gọi mảng kết nối đầy đủ (full-array connected) Các tài liệu [3], [4] xem xét kiến trúc với phần cứng phía phát phía thu hồn hảo tốc độ liệu đạt gần với tốc độ liệu tối ưu so với trường hợp tiền mã hóa số hồn tồn (fully digital precoding) Trường hợp nhánh RF kết nối với tập hợp ăng-ten, kiến trúc gọi mảng kết nối riêng rẽ (sub-array connected) Kiến trúc cho phép giảm công suất tiêu thụ hệ thống giảm số dịch pha [8], [9] Trong báo này, chúng tơi phân tích mơ hình hệ thống mmWave MIMO sử dụng HP mảng kết nối riêng rẽ với phần cứng khơng hồn hảo gồm tạp âm lượng tử, tạp âm pha, suy hao công suất phần thực tiền mã hóa tương tự Hệ thống thực phát/thu Ns luồng liệu Ns ≤ {Nt , Nr } Véc-tơ tín hiệu phát s ∈ CNs ×1 giả thiết độc lập với nhau, có phân bố Gauss với kỳ vọng ma trận hiệp phương sai Rss = E ssH = Pt Ns INs với Pt công suất phát Để đạt độ lợi ghép kênh khơng gian Ns NRF Nt Trong báo này, giả thiết số nhánh RF phía phát thu số luồng liệu Số ăng-ten phát thu giả thiết Nr Nt để đảm bảo bậc tự kênh MIMO [2] Trường hợp số nhánh RF số ăngten thu/phát kiến trúc HP trở thành kiến trúc tiền mã hóa miền số hồn tồn Khi tốc độ liệu đạt tối đa phải trả giá công suất tiêu thụ lớn Trường hợp số nhánh RF số luồng liệu kiến trúc HP trở thành tiền mã hóa/kết hợp tương tự có công suất tiêu thụ thấp, nhiên cho phép thu/phát đơn luồng liệu b-bit DAC Chuỗi RF 1 2 Chuỗi RF 164 2 NRF FBB Ns b-bit DAC Chuỗi RF WRF FRF II MƠ HÌNH HỆ THỐNG Xét hệ thống đơn người dùng (SU - Single user) mmWave MIMO sử dụng kiến trúc HP minh họa Hình có thêm khối tiền mã hóa/kết hợp miền tương tự so với kiến trúc MIMO thơng ADC Nt Nr Hình Mơ hình hệ thống NRF WBB Ns Chuỗi RF ADC A Mơ hình tín hiệu Tại phía phát, luồng tín hiệu đưa qua tiền mã hóa băng gốc FBB thực tiền mã hóa số, sau thực tiền mã hóa tương tự mơ-đun phần tử ma trận FRF số Tín hiệu sau xử lý truyền qua kênh vơ tuyến đến phía thu Tại phía thu, q trình xử lý thực ngược lại Tín hiệu phía thu sau thực kết hợp băng gốc với trường hợp phần cứng lý tưởng xác định theo công thức H H H H y = WBB WRF HFRF FBB s + WRF WBB n (1) WBB ∈ CNRF ×Ns ma trận kết hợp băng gốc; WRF ∈ CNr ×NRF ma trận kết hợp tương tự; FRF ∈ CNt ×NRF ma trận tiền mã hóa tương tự; FBB ∈ CNs ×NRF ma trận tiền mã hóa số; H ∈ CNr ×Nt ma trận kênh truyền; n ∼ CN σn2 I tạp âm trắng Gauss với phương sai σn2 Tổng công suất phát chuẩn 2 hóa cho FRF FBB F = Ns WRF WBB F = Ns Trong trường hợp phần cứng khơng lý tưởng, phía phát thu sử dụng DAC ADC độ phân giải thấp b bit với ảnh hưởng tạp âm pha phía phát PBS phía thu PUE , tín hiệu đầu ăng-ten phát biểu diễn sau x =FRF PBS QDA (FBB s) (2) u QDA (.) hàm véc-tơ lượng tử với DAC có độ phân giải b bit Áp dụng mơ hình tạp âm lượng tử cộng tính (AQNM - Additive Quantization Noise Model) [6], tín hiệu phát xấp xỉ hóa sau x ≈FRF PBS (QDA FBB s + eDA ) =FRF PBS QDA FBB s + FRF PBS eDA (3) (4) eDA véc-tơ tạp âm lượng tử (QN Quantization Noise) thỏa mãn điều kiện E[ueH DA ] = E[eDA uH ] = 0NRF ×N√RF Ma trận đường chéo QDA = diag( − ρb,1 , , − ρb , NRF ) với hệ số méo lượng tử ρ Hệ số méo lượng tử với trường hợp số bit lớn xác định theo công thức sau √ π −2b ρ≈ (5) Các luồng liệu s phân bố Gauss, tín hiệu sau thực tiền mã hóa số có phân bố Gauss [u1 , u2 , , uNRF ] với ma trận hiệp phương sai Pt H Ruu = E[uuH ] = E[FBB ssH FH BB ] = Ns FBB FBB Do 165 đó, ma trận hiệp phương sai véc-tơ tạp âm lượng tử tính theo cơng thức ReDA =diag(ρb,1 , , ρb,NRF ).diag(Ruu ) (6) Giả sử DAC sử dụng số bit lượng tử nhau, tức là, ρb,1 = ρb,2 = = ρb,NRF = ρDA ma trận hiệp phương sai véc-tơ tạp âm lượng tử rút gọn thành ReDA = ρDA diag(Ruu ) Tín hiệu đầu vào ăng-ten thu với thông tin trạng thái kênh hồn hảo, tính theo cơng thức r =Hx + n =HFRF PBS (QDA FBB s + eDA ) + n =HFRF PBS QDA FBB s + HFRF PBS eDA + n (7) (8) (9) = − ρDA HFRF PBS FBB s + HFRF PBS eDA + n (10) Tín hiệu thu sau thực kết hợp miền số (digital combining) biểu dễn sau H H y =WBB QAD PH UE WRF r H =WBB H QAD PH UE WRF r (11) + eAD (12) Ta viết lại sau H H H y =WBB QAD PH UE WRF r + WBB eAD H H =WBB QAD PH UE WRF (HFRF PBS QDA FBS s H + HFRF PBS eDA + n) + WBB eAD H H H =WBB QAD PUE WRF HFRF PBS QDA FBS s H H + WBB QAD PH UE WRF HFRF PBS eDA H H H + WBB QAD PH UE WRF n + WBB eAD = (13) (14) (15) H H − ρDA (1 − ρAD ) WBB PH UE WRF HFRF PBS FBS s H H + (1 − ρAD ) WBB PH UE WRF HFRF PBS eDA H H H + (1 − ρAD ) WBB PH (16) UE WRF n + WBB eAD Trong báo này, nhóm tác giả tập trung phân tích ảnh hưởng phần cứng khơng lý tưởng phía phát lên hiệu hệ thống mmWave MIMO Do đó, chúng tơi giả thiết phía thu hồn hảo Khi đó, số bit lượng tử ADC vô hạn nên hệ số méo lượng tử ρAD coi B Mơ hình kênh truyền mmWave MIMO Do đặc điểm suy hao truyền dẫn không gian tự lớn sử dụng mảng ăng-ten lớn phía phát phía thu, mơ hình kênh truyền mmWave MIMO đặc trưng mơ hình tán xạ (mơ hình SalehValenzuela) [3] Giả sử kênh mmWave có L đường tán xạ Mỗi đường tán xạ giả thiết đường truyền phía phát phía thu, mơ hình kênh xác định sau H= Nt Nr β L αl ar (θl ) aH t (φl ) (17) l=1 β là suy hao đường truyền máy phát máy thu, αl độ lợi kênh phức đường thứ l, có phân bố Rayleigh αl ∼ N 0, P¯R với l = 1, 2, , L P¯R độ lợi công suất, at , ar véc-tơ quay phía phát phía thu; θl , φl góc phát,thu (AoD/AoA) Giả sử máy phát máy thu sử dụng mảng tuyến tính đồng dạng (ULA - Uniform Linear Array), véctơ quay phát, thu biểu diễn sau T 2π 2π 1, ej λ d sin(φl ) , , ej(Nt −1) λ d sin(φl ) at (φl ) = √ Nt (18) T 2π 2π 1, ej λ d sin(θl ) , , ej(Nr −1) λ d sin(θl ) , ar (θl ) = √ Nr (19) Khi đó, ta viết lại mơ hình kênh mmWave sau H =Ar diag (α) AH t LRF cơng suất suy hao cố định tầng chia kết hợp cơng suất để thực tiền mã hóa tương tự Với kiến trúc mảng kết nối riêng rẽ, nhánh RF nối với tập ăng-ten thông qua chia công suất dịch pha tương tự, cơng suất suy hao tính theo công thức sau: LRF =LD Nt /NRF LP S (25) ¯ D log2 (Nt ) LC,dB = với LD,dB = L ¯ LC log2 (NRF ) , giá trị nguyên làm tròn lên ¯ D L ¯ C chọn 0,6 dB L ¯P S gần nhất; L 0,5 dB [10] Giả sử nhánh RF phía phát/thu dùng chung tạo dao động nội Áp dụng mô hình Wiener rời rạc theo thời gian, ma trận tạp âm pha phía phát phía thu xác định sau [11] ∆ PBS =diag ejθ1,n , , ejθNRF ,n ∈ CNRF ×NRF ∆ PUE =diag ejφ1,n , , ejφNRF ,n ∈ CNRF ×NRF (26) (27) θi,n φ1,n dịch pha tín hiệu nhánh RF thứ i j thời gian symbol thứ n phía phát phía thu θi,n =θi,n−1 + δnθi (28) δnφj (29) φj,n =φj,n−1 + (20) φ T Nt Nr [α1 , α2 , , αL ] ma trận α = ρ công suất; At = [at (φ1 ) , at (φ2 ) , , at (φL )]; Ar = [ar (θ1 ) , ar (θ2 ) , , ar (θL )]; C Tốc độ liệu đường xuống Giả sử luồng tín hiệu phát có phân bố Gauss, thơng tin trạng thái kênh hồn hảo phía thu, tốc độ liệu đường xuống tính theo cơng thức sau [4] (1 − ρDA )R−1 R = log2 det(INr + n HFRF PBS FBB LRF H H H × ssH FH (21) BB PBS FRF H ), − ρDA Pt −1 = log2 det(INr + R HFRF PBS FBB LRF Ns n H H H × FH (22) BB PBS FRF H ) Ma trận hiệp phương sai tạp âm công thức tính sau H H Rn =E[ HFRF PBS ReDA PH BS FRF H + σn INr ] LRF (23) ρDA Pt H H H =E[ HFRF PBS diag(FBB FH BB )PBS FRF H LRF Ns + σn2 INr ] (24) 166 với δnθi ∼ N 0, σθ2i ; δnj ∼ N 0, σφ2 j Phương sai tạp âm pha phía phát/thu σk2 = 4π fc cn Ts với k = θi , φj , fc tần số sóng mang, cn số phụ thuộc vào chất lượng LO Ts chu kỳ tín hiệu Do nhánh RF phía phát dùng chung LO nên phương sai tạp âm pha nhánh [11] Áp dụng công thức E eiθn,t1 e−iθn,t2 = e− σ2 |t1 −t2 | ta  σ2 e−    PBS PH BS =   ···  e− ···      ··· e− σ2 σ2 (30) Các nhánh RF thực tế thiết kế để đảm bảo xuyên nhiễu nhánh nhỏ Do đó, ma trận tạp âm pha tiền mã hóa số ma trận đường chéo Khi đó, áp dụng phép nhân giao hoán ma trận Kronecker ta có PBS FBB = (FBB ⊗ IBS ) PBS , (31) H H H FH BB PBS =PBS FBB ⊗ IBS (32) với IBS ma trận đơn vị có kích thước NRF /Ns Thay cơng thức (31) (32) vào công thức (22) ta hiệu suất phổ − ρDA Pt − σ2 −1 e Rn HFRF LRF Ns H (FBB ⊗ IBS ) FH FH (33) BB ⊗ IBS RF H ) − ρDA Pt − σ2 −1 e Rn HFRF = log2 det(INr + LRF Ns H H FBB FH (34) BB ⊗ (IBS ) FRF H ) 25 20 R = log2 det(INr + Ta có, A = θIM diag (A) = diag ([tr (A) /M, , tr (A) /M ]) Mặc dù phần tử đường chéo ma trận FBB FH BB không nhau, chúng xấp xỉ nhờ thuật tốn phân bổ cơng suất [6] suy 15 10 H diag(FBB FH BB ) ≈diag(tr(FBB FBB )/NRF , , tr(FBB FH BB )/NRF ) ≈ FBB F /NRF (36) = ρDA Pt LRF Ns NRF e− σ2 10 (35) Rn =E[ FBB F Hình Hiệu suất phổ với thay đổi số bit DAC Thay công thức (36) vào công thức (24), ma trận hiệp phương sai tạp âm viết lại sau ρDA Pt FBB F H H HFRF PBS PH BS FRF H LRF Ns NRF + σn2 INr ] (37) H HFRF FH RF H + σn INr (38) Hình cho thấy ảnh hưởng tạp âm lượng tử (QN) tạp âm pha (PN) lên hiệu suất phổ lớn với số bit DAC nhỏ (dưới bit), tăng số bit DAC đường hiệu suất tiến gần với đường giới hạn (với phần cứng lý tưởng) Khoảng cách với trường hợp lý tưởng có ảnh hưởng suy hao công suất mạch thực tiền mã hóa tương tự (gồm chia, dịch pha) Với số bit DAC 7-8 bit hiệu suất phổ đạt gần với hiệu suất phổ tối ưu Lý tăng số bít lượng tử ảnh hưởng tạp âm lượng tử giảm, ảnh hưởng tạp âm pha phía sau giảm III KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Trong phần này, chúng tơi thực mơ hệ thống 64×16 SU mmWave MIMO để đánh giá hiệu suất hệ thống với phần cứng không lý tưởng Với giả thiết thông tin trạng thái kênh hồn hảo phía phát thu, ma trận kênh mô theo công thức (17), độ lợi kênh giả thiết có phân bố ngẫu nhiên Rayleigh với P¯R = 1, số vòng lặp tạo kênh 1000 Các ma trận tiền mã hóa số, tương tự thực theo phương pháp triệt nhiễu liên tiếp (SIC - Successive Interference Cancelation) theo tài liệu [9] Tần số sóng mang sử dụng 28 GHz, Ts = 0.1 × 10−6 s, cn = 4.7 × 10−18 [12] Phía phát phía thu sử dụng mảng ăng-ten dạng ULA với khoảng cách ăng-ten λ/2; góc AoD, AoA có phân bố khoảng từ [0, 2π]; số đường L = 3, nhánh RF phía phát dùng chung tạo dao động nội LO Hình mơ với NRF = Ns = 4, số bit DAC nhánh RF thay đổi khoảng [1, 10], SNR = 10 dB Kết mô 167 60 50 40 30 20 10 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 SNR [dB] Hình Hiệu suất phổ với thay đổi SNR Hình mơ với dải SNR thay đổi khoảng [−10, 40] dB, DAC sử dụng bit lượng tử, số nhánh RF số luồng liệu NRF = Ns = Từ hình ta thấy, vùng SNR thấp, khoảng cách hiệu suất sử dụng phổ trường hợp có tạp âm lượng tử trường hợp có tạp âm lượng tử tạp âm pha nhỏ Tuy nhiên, vùng SNR cao, khoảng cách tăng lên Điều giải thích rằng, tạp âm pha có tính chất nhân với tín hiệu, đó, cơng suất tín hiệu tăng ảnh hưởng tạp âm pha tăng lên IV KẾT LUẬN Hệ thống thông tin mmWave MIMO với băng thông lớn giúp tăng dung lượng, tốc độ truyền dẫn xu hướng để nghiên cứu đáp ứng yêu cầu hệ thống di động 5G Tuy nhiên, hoạt động tần số cao số thành phần phần cứng trở nên không lý tưởng gây ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống Trong báo này, đề xuất phương pháp phân tích hiệu suất sử dụng phổ hệ thống thông tin SU-mmWave MIMO với phần cứng khơng lý tưởng Trong đó, chúng tơi xem xét đến yếu tố sau tạp âm lượng tử, tạp âm pha, suy hao công suất thực tiền mã hóa tương tự dịch pha Kết mô cho thấy với 7-8 bit lượng tử hiệu suất phổ đạt tiệm cận với hiệu suất phổ trường hợp phần cứng lý tưởng, nhiên ảnh hưởng tạp âm pha nghiêm trọng SNR lớn Do đó, thiết kế hệ thống thông tin mmWave MIMO cần xem xét biện pháp để khắc phục ảnh hưởng tạp âm pha Một hướng nghiên cứu xác định giá trị tối ưu số ăng-ten phát/thu, số nhánh RF, số luồng liệu cho hiệu suất phổ hệ thống với ảnh hưởng phần cứng không lý tưởng LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả trân trọng cám ơn tài trợ nghiên cứu Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng thơng qua Phịng thí nghiệm Hệ thống Vô tuyến Ứng dụng 168 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T Rappaport, R Heath, R Daniels, and J Murdock, Millimeter Wave Wireless Communications, ser Prentice Hall Communications Engineering and Emerging Technologies Series from Ted Rappaport Pearson Education, 2014 [Online] Available: https://books.google.com.vn/books?id=0Jh6BAAAQBAJ [2] R W Heath, N González-Prelcic, S Rangan, W Roh, and A M Sayeed, “An overview of signal processing techniques for millimeter wave mimo systems,” IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, vol 10, no 3, pp 436–453, April 2016 [3] A Alkhateeb, O E Ayach, G Leus, and R W Heath, “Channel estimation and hybrid precoding for millimeter wave cellular systems,” IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, vol 8, no 5, pp 831–846, Oct 2014 [4] O E Ayach, S Rajagopal, S Abu-Surra, Z Pi, and R W Heath, “Spatially sparse precoding in millimeter wave mimo systems,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 13, no 3, pp 1499–1513, March 2014 [5] J Mo, A Alkhateeb, S Abu-Surra, and R W Heath, “Hybrid architectures with few-bit adc receivers: Achievable rates and energy-rate tradeoffs,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 16, no 4, pp 2274–2287, April 2017 [6] L N Ribeiro, S Schwarz, M Rupp, and A L F de Almeida, “Energy efficiency of mmwave massive mimo precoding with low-resolution dacs,” IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, vol 12, no 2, pp 298–312, May 2018 [7] O Kolawole, A Papazafeiropoulos, and T Ratnarajah, “Impact of hardware impairments on mmwave mimo systems with hybrid precoding,” in 2018 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), April 2018, pp 1–6 [8] S He, C Qi, Y Wu, and Y Huang, “Energy-efficient transceiver design for hybrid sub-array architecture mimo systems,” IEEE Access, vol 4, pp 9895–9905, 2016 [9] X Gao, L Dai, S Han, C L I, and R W Heath, “Energyefficient hybrid analog and digital precoding for mmwave mimo systems with large antenna arrays,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 34, no 4, pp 998–1009, April 2016 [10] A Garcia-Rodriguez, V Venkateswaran, P Rulikowski, and C Masouros, “Hybrid analog digital precoding revisited under realistic rf modeling,” IEEE Wireless Communications Letters, vol 5, no 5, pp 528531, Oct 2016 [11] E Bjăornson, M Matthaiou, and M Debbah, “Massive mimo with non-ideal arbitrary arrays: Hardware scaling laws and circuit-aware design,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 14, no 8, pp 4353–4368, Aug 2015 [12] Y Zhang, D Wang, X Xia, and X You, “Downlink performance of hybrid precoding in massive mimo systems subject to phase noise,” in 2017 9th International Conference on Wireless Communications and Signal Processing (WCSP), Oct 2017, pp 1–6  ... làm biến đổi với hệ số ngẫu nhiên,đồng thời làm giảm chất lượng ước lượng kênh Trong báo này, nhóm tác giả đánh giá ảnh hưởng phần cứng không lý tưởng lên hiệu hệ thống thông tin mmWave MIMO Đóng... tử giảm, ảnh hưởng tạp âm pha phía sau giảm III KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Trong phần này, chúng tơi thực mơ hệ thống 64×16 SU mmWave MIMO để đánh giá hiệu suất hệ thống với phần cứng không lý tưởng Với... thiết phần cứng lý tưởng Trong thực tế, để giảm giá thành phần cứng giảm công suất tiêu thụ, RF thường sử dụng thành phần có giá thành rẻ, điều lại gây suy hao phần cứng, gây méo tín hiệu, ảnh hưởng