Áp dụng tiêu chí tốc độ thông tin cực đại trong thiết kế tiền mã hóa và giải mã cho hệ thống MINO hai chặng có kênh trải trễ

Bài viết đề xuất phương pháp cải thiện chất lượng hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ bằng cách sử dụng kết hợp bộ tiền mã hóa và giải mã tuyến tính. Tiêu chí thiết kế bộ tiền mã hóa và giải mã tuyến tính là tốc độ thông tin cực đại để hệ thống phù hợp với các ứng dụng yêu cầu truyền với tốc độ thông tin cao.

Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) Áp Dụng Tiêu Chí Tốc Độ Thơng Tin Cực Đại Thiết Kế Tiền Mã Hóa Giải Mã cho Hệ Thống MIMO Hai Chặng có Kênh Trải Trễ Trần Thị Thu Hƣơng Phạm Thanh Hiệp Khoa Vô tuyến điện tử Học viện Kỹ thuật Quân Email: huongttt_10385@mta.edu.vn; phamthanhhiep@gmail.com Trạm chuyển tiếp đƣợc phân loại theo nhiều cách khác Cách phân loại thứ dựa phƣơng pháp xử lý tín hiệu, trạm chuyển tiếp chia thành ba loại khuếch đại chuyển tiếp (AF: Amplify-and-Forward), giải mã chuyển tiếp (DF: Decode-and-Forward), nén chuyển tiếp (CF: Compress-and-Forward) [5] Trạm chuyển tiếp kiểu AF thực khuếch đại tín hiệu thu đƣợc phát tới trạm Trạm chuyển tiếp kiểu DF giải mã tín hiệu thu, mã hóa lại trƣớc phát tới trạm Trạm chuyển tiếp kiểu CF nén tín hiệu thu truyền tới trạm chuyển Nhƣ vậy, trạm chuyển tiếp kiểu AF xử lý tín hiệu đơn giản so với kiểu cịn lại [3] Cách phân loại thứ hai dựa kỹ thuật triển khai, có hai loại trạm chuyển tiếp trạm chuyển tiếp chiều hai chiều [5] Trạm chuyển tiếp chiều nhận tín hiệu từ máy phát truyền tới máy thu, trạm chuyển tiếp hai chiều trao đổi thông tin máy phát máy thu Mặc dù trạm chuyển tiếp chiều có hiệu phổ so trạm chuyển tiếp hai chiều, hoạt động trạm chuyển tiếp chiều đơn giản [5] Tín hiệu truyền từ máy phát tới máy thu theo đƣờng thẳng (LOS: Light-of-Sight), chịu ảnh hƣởng mặt đất, tầng khí quyển, vật che chắn gây tƣợng nhƣ phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ Hiện tƣợng đa đƣờng làm cho tín hiệu tới máy thu thời điểm khác nhau, có biên độ pha khác Đặc tính kênh truyền nhƣ gọi kênh trải trễ [6] Do độ trễ kênh truyền, phiên symbol khác đến máy thu thời điểm, gây nhiễu xuyên dấu (ISI: Intersymbol Interference) [7] Mặt khác, tốc độ liệu cao độ rộng symbol hẹp, dễ xảy ISI Do vậy, ISI gây kênh trải trễ không làm suy giảm đáng kể chất lƣợng tín hiệu mà cịn hạn chế tốc độ truyền tin hệ thống đơn sóng mang [8] Để nâng cao chất lƣợng tín hiệu hệ thống đơn sóng mang có kênh trải trễ, giải pháp bật sử dụng kết hợp tiền mã hóa giải mã tuyến tính với giả thiết thông tin trạng thái kênh (CSI: Channel State Information) đƣợc biết trƣớc máy phát máy thu Một số nghiên cứu chứng minh đƣợc ƣu Abstract— Hệ thống thông tin vô tuyến đa đầu vào - đa đầu (MIMO: Multiple-Input Multiple-Output) cài đặt trạm chuyển tiếp tạo thành hệ thống MIMO đa chặng, có khả nâng cao dung lượng hệ thống, tăng diện tích vùng phủ sóng khoảng cách truyền tin Hiện tượng truyền sóng đa đường tượng phổ biến truyền sóng, tạo nên kênh trải trễ gây nhiễu xuyên dấu (ISI: Intersymbol Interference) làm suy giảm chất lượng tín hiệu hạn chế tốc độ truyền tin Trong báo này, đề xuất phương pháp cải thiện chất lượng hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ cách sử dụng kết hợp tiền mã hóa giải mã tuyến tính Tiêu chí thiết kế tiền mã hóa giải mã tuyến tính tốc độ thơng tin cực hệ thống phù hợp với ứng dụng yêu cầu truyền với tốc độ thông tin cao Chất lượng hệ thống đánh giá ảnh hưởng tham số mức điều chế, kích thước khối liệu, số khâu trải trễ Hệ thống hai chặng so sánh với hệ thống đơn chặng so sánh sử dụng tiêu chí thiết kế khác Trên sở đó, tùy vào ứng dụng cụ thể yêu cầu chất lượng tín hiệu để lựa chọn tham số phù hợp Keywords- MIMO, ISI, CSI, MMSE, trải trễ, tiền mã hóa, giải mã I GIỚI THIỆU Hệ thống đa đầu vào - đa đầu (MIMO: MultipleInput Multiple-Output) thu hút đƣợc nhiều nghiên cứu thời gian qua [1] Hệ thống MIMO sử dụng nhiều anten phát thu để phát nhiều luồng liệu song song, nâng cao dung lƣợng hệ thống hiệu phổ [2, 3] Khi tín hiệu truyền từ máy phát tới máy thu, chất lƣợng tín hiệu bị suy giảm đáng kể ảnh hƣởng tổn hao đƣờng truyền, fading đa đƣờng shadowing [3] Vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu đƣa giải pháp cài đặt trạm chuyển tiếp (RS: Relay Station) máy phát máy thu tạo thành hệ thống đa chặng Ƣu điểm hệ thống đa chặng khả tăng diện tích phủ sóng, cải thiện chất lƣợng độ tin cậy kết nối [4] Do đó, việc cài đặt trạm chuyển tiếp vào hệ thống MIMO tạo thành hệ thống MIMO đa chặng hứa hẹn khả nâng cao dung lƣợng nhƣ chất lƣợng hệ thống ISBN 978-604-80-5958-3 353 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) giải pháp [9, 10] Các nghiên cứu cải thiện chất lƣợng tín hiệu điều kiện kênh trải trễ Trong báo này, vào ƣu điểm khả cải thiện dung lƣợng chất lƣợng hệ thống hệ thống MIMO đa chặng tính đơn giản trạm chuyển tiếp chiều kiểu AF, hệ thống MIMO hai chặng có trạm chuyển tiếp chiều kiểu AF (Gọi tắt hệ thống MIMO hai chặng chiều) đƣợc tập trung nghiên cứu Hệ thống đƣợc xét điều kiện kênh truyền trải trễ Để cải thiện chất lƣợng hệ thống, tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc kết hợp sử dụng Việc sử dụng kết hợp tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc nhà nghiên cứu áp dụng cho hệ thống MIMO đa chặng hai chiều [11] Tuy nhiên, với hệ thống MIMO đa chặng chiều nghiên cứu trƣớc sử dụng tiền mã hóa [12, 13] Do đó, việc sử dụng kết hợp tiền mã hóa giải mã tuyến tính cho hệ thống MIMO hai chặng có trạm chuyển tiếp chiều kiểu AF báo khác với nghiên cứu trƣớc Bộ tiền mã hóa giải mã tuyến tính cho hệ thống MIMO đơn sóng mang kênh trải trễ đề xuất nhóm tác giả H Sampath cộng [14] đƣợc thiết kế dựa tiêu chí khác nhƣ tốc độ thông tin cực đại (Max-IR: Maximum Rate Information), chất lƣợng dịch vụ (QoS), cân lỗi (EE: Equal Error), lỗi trung bình bình phƣơng tối thiểu (MMSE: Minimum Mean-Squared Error) không trọng số Việc lựa chọn tiêu chí thiết kế tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể Tiêu chí Max-IR ứng dụng cho hệ thống yêu cầu tốc độ thông tin cao; tiêu chí QoS dùng cho ứng dụng đa phƣơng tiện cần truyền đồng thời loại thông tin với chất lƣợng khác nhau; tiêu chí EE sử dụng cho hệ thống cần số lỗi kênh nhƣ nhau; tiêu chí MMSE khơng trọng số áp dụng cho hệ thống địi hỏi tối thiểu hóa tổng số lỗi ƣớc lƣợng symbol [14] Trong phạm vi báo này, chúng tơi sử dụng tiêu chí Max-IR Cơ sở để lựa chọn tiêu chí ngày nhu cầu truyền liệu tốc độ cao tăng lên mạnh mẽ, kênh truyền trải trễ gây ISI làm hạn chế tốc độ truyền liệu Theo tiêu chí Max-IR, kênh có hệ số khuếch đại cao đƣợc cấp cơng suất lớn để cải thiện tốc độ liệu Phần lại báo đƣợc tổ chức nhƣ sau Trong phần II, chúng tơi trình bày mơ hình hệ thống MIMO hai chặng có kênh truyền trải trễ phƣơng pháp thiết kế tiền mã hóa giải mã tuyến tính dựa tiêu chí Max-IR cho hệ thống Trong phần III, đánh giá chất lƣợng hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ dƣới ảnh hƣởng tham số nhƣ mức điều chế, kích thƣớc khối liệu, số lƣợng khâu trải trễ; so sánh chất lƣợng hệ thống hai chặng với hệ thống đơn chặng; so sánh chất lƣợng hệ thống hai chặng sử dụng tiêu chí thiết kế khác Cuối cùng, kết luận báo phần IV ISBN 978-604-80-5958-3 PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG II A Mô hình hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ Hệ thống MIMO hai chặng có kênh truyền trải trễ đƣợc mơ tả Hình Hệ thống gồm có máy phát, máy thu, trạm chuyển tiếp nằm máy phát máy thu Máy phát có anten; máy thu có anten; trạm chuyển tiếp có anten phát anten thu Chặng máy phát-trạm chuyển tiếp có ma trận kênh số khâu trải trễ Chặng trạm chuyển tiếpmáy thu có ma trận kênh số khâu trải trễ Tín hiệu từ máy phát đƣợc phát tới trạm chuyển tiếp Trạm chuyển tiếp nhận đƣợc tín hiệu từ máy phát, thực xử lý phát tới máy thu Máy thu nhận đƣợc tín hiệu từ trạm chuyển tiếp, xử lý để khôi phục lại tin tức ban đầu Hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ có trạm chuyển tiếp chiều kiểu AF sử dụng tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc minh họa Hình Nguyên lý hoạt động máy phát máy thu hệ thống tƣơng tự nhƣ báo trƣớc [14] 1 Trạm Chuyển tiếp Máy phát 1 Máy thu Hình Sơ đồ khối tổng qt mơ hình hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ Các bit vào Chèn Điều Chế F P/S vector (a) 1 Chèn vector (b) S/P Giải Điều Chế G Các bit (c) Hình Sơ đồ khối hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ sử dụng tiền mã hóa giải mã tuyến tính (a) Máy phát (b) Trạm chuyển tiếp (c) Máy thu 354 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) Ở máy phát, luồng bit đầu vào đƣợc điều chế xếp tạo thành khối symbol kích thƣớc , có vector symbol đầu vào, vector có symbol Khối symbol đƣợc xử lý tiền mã hóa tuyến tính kích thƣớc , tạo symbol Bộ chuyển đổi song song-nối tiếp (P/S: Parallel-to-Serial) chuyển đổi symbol thành vector nối tiếp, vector có kích thƣớc Sau đó, vector đƣợc chèn thêm vector symbol bảo vệ với kích thƣớc vector để tránh nhiễu khối liệu, tạo thành vector phát chặng máy phát-trạm chuyển tiếp Tại trạm chuyển tiếp, tín hiệu thu đƣợc gồm vector symbol, vector kích thƣớc Các vector đƣợc chèn thêm vector symbol bảo vệ với kích thƣớc vector , tạo thành vector symbol Sau đó, vector symbol đƣợc phát chặng trạm chuyển tiếp-máy thu Ở máy thu, tín hiệu nhận đƣợc gồm vector symbol nối tiếp, vector kích thƣớc Các vector đƣợc đƣa qua chuyển đổi nối tiếp-song song (S/P: Serial-to-Parallel) giải mã tuyến tính kích thƣớc , đƣợc khối symbol ƣớc lƣợng ̂ kích thƣớc Khối symbol ̂ đƣợc giải điều chế để khôi phục lại luồng bit tin ban đầu Ma trận kênh có kích thƣớc có kích thƣớc đƣợc biểu diễn nhƣ sau [14], B Thiết kế ma trận tiền mã hóa giải mã tuyến tính Bộ tiền mã hóa giãi mã tuyến tính đƣợc tối ƣu theo tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại, phƣơng pháp tính tốn tƣơng tự nhƣ tài liệu [14] nhƣng áp dụng cho hệ thống hai chặng kênh trải trễ có ma trận tƣơng đƣơng tạp âm tƣơng đƣơng Các giả thiết tính tốn nhƣ sau: Trong thời gian truyền khối liệu ma trận kênh coi bất biến; thơng tin trạng thái kênh CSI đƣợc biết trƣớc máy phát máy thu Vì tín hiệu tạp âm trực giao với nhau, nên ta có phƣơng trình sau [14], (4) Ký hiệu * biểu diễn chuyển vị liên hợp phức Phân tích trị riêng (EVD: Eigenvalue Decomposition) ma trận kênh đƣợc thực nhƣ dƣới [14], ̃ ( ̃ (5) ̃) Trong đó, ̃ ma trận trực giao có kích thƣớc lần lƣợt ; ma trận đƣờng chéo chứa trị riêng khác theo thứ tự giảm dần từ phía trên-bên trái xuống phía dƣới-bên phải; ̃ chứa trị riêng Biểu diễn dạng ([ ]) với ; ma trận trọng số đƣợc biểu diễn dạng ([ ]) ; xếp theo thứ tự giảm dần Ma trận đƣợc tối ƣu theo tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại Để đạt tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại, yêu cầu [14] Khi đó, ma trận có cơng thức tính nhƣ sau [14], (6) (7) (1) ( ) ( ( ∑ (2) ) (9) (10) Trong đó, dấu nghĩa thành phần có giá trị âm ngoặc đƣợc thay giá trị tổng công suất anten phát Thuật toán tối ƣu đƣợc khởi tạo với kết thúc thỏa mãn điều kiện III (3) ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG Chất lƣợng hệ thống đƣợc đánh giá dựa mối quan hệ tỷ lệ lỗi bit (BER: Bit Error Ratio) tỷ số tín/tạp (SNR: Signal-to-Noise) cách sử dụng mơ Monte Carlo phần mềm Matlab Các tham số dùng cho mô đƣợc giả thiết nhƣ sau Các thành phần (khâu trải trễ thứ ma trận kênh ) đƣợc tạo cách ngẫu nhiên với phƣơng Trong đó, tạp âm Gauss trắng cộng tính (AWGN: Additive White Gaussian Noise) trạm chuyển tiếp, có kích thƣớc AWGN máy thu, có kích thƣớc ISBN 978-604-80-5958-3 (8) ) ∑ ( ) Trong đó, ( ) biểu diễn khâu trải trễ thứ ma trận đáp ứng xung kênh MIMO Khối symbol ̂ đƣợc tính tốn nhƣ sau, ̂ ( ) 355 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) B Ảnh hưởng kích thước khối liệu Giả thiết hệ thống sử dụng điều chế 4-QAM Số khâu trải trễ chặng máy phát-trạm chuyển tiếp trạm chuyển tiếp-máy thu Kích thƣớc khối liệu đƣợc thay đổi cách thay đổi số vector symbol Hình minh họa kết mơ hệ thống Tại SNR = 25 dB, tăng từ 10 tới 18 BER tăng từ tới Kết giải thích nhƣ sau Khi tăng tức số lƣợng symbol phát từ máy phát tới máy thu tăng lên Do đó, tổng số lỗi symbol máy thu tăng, dẫn tới BER tăng lên Mặc dù tăng nâng cao hiệu sử dụng phổ nhƣng chất lƣợng tín hiệu sai thành phần thứ profile trễ công suất (power delay profile) Thông tin trạng thái kênh đƣợc giả sử biết trƣớc máy phát máy thu Tạp âm đầu vào trạm chuyển tiếp máy thu đƣợc giả định AWGN Hệ thống sử dụng điều chế biên độ cầu phƣơng (QAM: Quadrature Amplitude Modulation) Tổng công suất phát anten máy phát đƣợc chuẩn hóa: Số lƣợng anten máy phát, trạm chuyển tiếp, máy thu anten Khối liệu có vector, vector có symbol Độ dài vector symbol đƣợc giả sử khơng đổi, kích thƣớc khối liệu đƣợc thay đổi thay đổi Ảnh hƣởng tham số nhƣ mức điều chế, kích thƣớc khối liệu, số trải trễ tới BER nhƣ chất lƣợng hệ thống hai chặng so với hệ thống đơn chặng chất lƣợng hệ thống hai chặng thiết kế tiền mã hóa giải mã tuyến tính theo tiêu chí khác đƣợc nghiên cứu đánh giá Khi ba tham số đƣợc đánh giá hai tham số cịn lại đƣợc giữ cố định BER đƣợc tính trung bình tổng số 10,000 khối liệu C Ảnh hưởng số khâu trải trễ Xét hệ thống sử dụng điều chế 4-QAM; khối liệu có số vector symbol (Số vector symbol lựa chọn mô đƣợc gán cách tùy ý, với điều kiện không lớn gây suy giảm đáng kể chất lƣợng tín hiệu.); số khâu trải trễ chặng máy phát-trạm chuyển tiếp trạm chuyển tiếp-máy thu Ảnh hƣởng số khâu trải trễ tới chất lƣợng hệ thống đƣợc đánh giá cách thay đổi Ảnh hƣởng tới BER đƣợc mô tả Hình Tại SNR = 25 dB, tăng từ 10 tới 14 BER giảm từ xuống Khi tăng gây hai ảnh hƣởng nhƣ sau Ảnh hƣởng tích cực tăng số phiên tín hiệu nhận đƣợc máy thu tăng, tức thơng tin dùng cho khơi phục tín hiệu tăng lên dẫn tới xác suất lỗi giảm Ảnh hƣởng không mong muốn số khâu trải trễ tăng làm cho tƣợng chồng lấn symbol tăng Tuy nhiên, lớn mức cơng suất symbol trễ phía sau nhỏ, nhiễu chồng lấn không đáng kể Do hai ảnh hƣởng nên tăng BER đƣợc cải thiện nhƣng cải thiện không nhiều A Ảnh hưởng mức điều chế Giả thiết chặng máy phát-trạm chuyển tiếp chặng trạm chuyển tiếp-máy thu có số khâu trải trễ Khối liệu ban đầu có số vector symbol Mơ đƣợc thực với mức điều chế QAM khác Kết mơ đƣợc minh họa Hình Tại SNR, mức điều chế tăng BER tăng Ví dụ, SNR = 25 dB, BER ứng với lần lƣợt , , Nguyên nhân giải thích tăng mức điều chế mật độ symbol chịm tín hiệu dày hơn, dẫn đến khoảng cách từ điểm tín hiệu tới biên định hẹp lại Hệ khôi phục tín hiệu xác suất xảy lỗi symbol tăng, làm cho BER tăng Nhƣ vậy, tăng hiệu sử dụng phổ tăng nhƣng phải trả giá chất lƣợng tín hiệu Hình BER hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ mức điều chế QAM khác ISBN 978-604-80-5958-3 Hình BER hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ thay đổi kích thƣớc khối liệu 356 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) E So sánh tiêu chí tối ưu Xét hai hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ có tham số nhƣ nhau, nhƣng tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc thiết kế theo tiêu chí khác Hai hệ thống sử dụng điều chế 4-QAM; số khâu trải trễ chặng máy phát-trạm chuyển tiếp trạm chuyển tiếp-máy thu ; khối liệu có số vector symbol Hai tiêu chí thiết kế tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc xem xét tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại Max-IR mà báo nghiên cứu tiêu chí MMSE khơng trọng số Phƣơng pháp tính tốn ma trận theo tiêu chí MMSE khơng trọng số đƣợc trình bày tài liệu [14] Để đạt tốc độ thơng tin cực đại, tiêu chí Max-IR u cầu nhƣ trình bày phần II Để đạt tổng số lỗi ƣớc lƣợng symbol tối thiểu, tiêu chí MMSE khơng trọng số u cầu Khi đó, cơng thức tính tốn tiêu chí MMSE khơng trọng số tƣơng tự nhƣ tiêu chí Max-IR, khác cơng thức tính nhƣ sau [14], Hình BER hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ có số lƣợng khâu trải trễ khác D So sánh hệ thống hai chặng đơn chặng Xét hệ thống MIMO kênh trải trễ đơn chặng hai chặng Hai hệ thống sử dụng tiền mã hóa giải mã tuyến tính tối ƣu theo tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại; điều chế 4-QAM; khối liệu có số vector symbol Số khâu trải trễ hệ thống đơn chặng số khâu trải trễ chặng hệ thống hai chặng nhƣ Kết mô chất lƣợng hai hệ thống đƣợc minh họa Hình Có thể thấy SNR BER hệ thống hai chặng cao hệ thống đơn chặng Nguyên nhân giải thích nhƣ sau Đối với hệ thống đơn chặng, tín hiệu bị nhiễu ảnh hƣởng khâu trải trễ máy phát máy thu Đối với hệ thống hai chặng, tín hiệu bị nhiễu ảnh hƣởng khâu trải trễ máy phát trạm chuyển tiếp, sau bị ảnh hƣởng tiếp khâu trải trễ trạm chuyển tiếp máy thu Do đó, lỗi tích lũy hệ thống hai chặng cao so với hệ thống đơn chặng Nhƣ vậy, hệ thống hai chặng làm tăng khoảng cách truyền nhƣng phải trả giá chất lƣợng tín hiệu ( (11) ( ) (12) Kết mô hai hệ thống đƣợc minh họa Hình Tại SNR BER tiêu chí MaxIR cao so BER tiêu chí MMSE khơng trọng số Ngun nhân kết mục tiêu thiết kế tiêu chí MMSE khơng trọng số nhằm tối thiểu hóa tổng số lỗi ƣớc lƣợng symbol nên BER thấp so tiêu chí Max-IR Tuy nhiên, tiêu chí Max-IR có ƣu tốc độ thơng tin so với tiêu chí MMSE khơng trọng số Tốc độ thơng tin đƣợc tính theo công thức sau [14], ∑ ) (13) ( Trong đó, thành phần đƣờng chéo ma trận , biểu diễn dạng Hình BER hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ có tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc thiết kế dựa tiêu chí khác nhau: Tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại (Max-IR) tiêu chí lỗi trung bình bình phƣơng tối thiểu khơng trọng số (Unweighted MMSE) Hình BER hệ thống MIMO hai chặng (Dual Hop) đơn chặng (Single Hop) có kênh trải trễ, tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc thiết kế theo tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại ISBN 978-604-80-5958-3 ) 357 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) Với tham số mô nhƣ tiêu chí Max-IR đạt đƣợc tốc độ thơng tin (bit/s/Hz), tiêu chí MMSE khơng trọng số đạt tốc độ thông tin (bit/s/Hz) Nhƣ vậy, với ứng dụng yêu cầu tốc độ thông tin cao tiêu chí Max-IR chiếm ƣu IV [9] [10] KẾT LUẬN Bài báo đề xuất sử dụng kết hợp tiền mã hóa giải mã tuyến tính cho hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ sử dụng trạm chuyển tiếp chiều kiểu AF Tiêu chí thiết kế đƣợc lựa chọn nghiên cứu tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại Tiêu chí phù hợp cho ứng dụng yêu cầu truyền liệu với tốc độ thông tin cao Nhờ kết hợp hệ thống MIMO trạm chuyển tiếp, hệ thống hai chặng có khả nâng cao dung lƣợng kênh, mở rộng vùng phủ sóng tăng khoảng cách truyền máy phát máy thu Việc sử dụng kết hợp tiền mã hóa giải mã tuyến tính cải thiện đƣợc chất lƣợng hệ thống, cụ thể tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc tối ƣu để đạt tốc độ thơng tin cực đại Hệ thống đƣợc đánh giá thay đổi tham số nhƣ mức điều chế, kích thƣớc khối liệu, số khâu trải trễ để tạo sở lựa chọn tham số phù hợp thiết kế hệ thống Ngoài ra, hệ thống đƣợc so sánh với hệ thống đơn chặng để thấy ảnh hƣởng cài đặt thêm trạm chuyển tiếp Hệ thống đƣợc đánh giá sử dụng tiêu chí thiết kế tiền mã hóa giải mã tuyến tính khác Đây sở để lựa chọn tiêu chí thiết kế tùy theo ứng dụng cụ thể [11] [12] [13] [14] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] T Kaiser, A Bourdoux, H Boche, J R Fonollosa, J B Andersen, and W Utschick, Smart Antennas – State of the Art, chap 14, New York, USA: Hindawi Publishing Corporation, 2005 Y Rong and Y Hua, “Optimality of diagonalization of multihop MIMO relays,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 8, no 12, pp 6068 - 6077, 2009 R Mo, Y H Chew, and C Yuen, “Information rate and relay precoder design for amplify-and-forward MIMO relay networks with imperfect channel state information,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 61, no 9, pp 3958 - 3968, 2012 P Ubaidulla and A Chockalingam, “Relay precoder optimization in MIMO-relay networks with imperfect CSI,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 59, no 11, pp 5473 - 5484, 2011 H Kaur, M Khosla, and R K Sarin, “Channel estimation in a MIMO relay system: Challenges & approaches,” in Proc Of the Second International Conference on Inventive Systems and Control (ICISC), pp 203 - 214, 2018 K Pahlavan and A H Levesque, Wireless Information Networks, chap 3, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2005 H Arslan and T Yucek, “Delay spread estimation for wireless communication systems,” in Proc Of Eighth IEEE International Symposium on Computers and Communication (ISCC), 2003 C R N Athaudage and A D S Jayalath, “Delay-spread estimation using cyclic-prefix in wireless OFDM systems,” in IEE Proc -Commun., vol 151, no 6, pp 559 - 566, 2004 ISBN 978-604-80-5958-3 358 B Q Doanh, D T Quan, P T Hiep, and T C Hieu, “An efficient design of precoding and equalization to reduce BER of multi-path MIMO channels,” in Proc Of the Third International Conference on Recent Advances in Signal Processing, Telecommunications & Computing (SigTelCom), 2019 B Q Doanh, D T Quan, P T Hiep, and T C Hieu, “A combining design of precoder and equalizer based on shared redundancy to improve performance of ISI MIMO systems,” Wireless Networks, vol 25, pp 2741 - 2750, 2019 N Lee, H Park, and J Chun, “Linear precoder and decoder design for two-way AF MIMO relaying system,” in Proc Of IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), pp 1221 1225, 2008 Y Huang, L Yang, M Bengtsson, and B Ottersten, “A limited feedback joint precoding for amplify-and-forward relaying,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 58, no 3, pp 1347 - 1357, 2010 X Liang, Z Ding, and C Xiao, “On linear precoding of nonregenerative MIMO relays for QAM inputs,” in Proc Of IEEE International Conference on Communications (ICC), 2012 H Sampath, P Stoica, and A Paulraj, “Generalized linear precoder and decoder design for MIMO channels using the weighted MMSE criterion,” IEEE Transactions on Communications, vol 49, no 12, pp 2198 - 2206, 2001  ... diễn dạng Hình BER hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ có tiền mã hóa giải mã tuyến tính đƣợc thiết kế dựa tiêu chí khác nhau: Tiêu chí tốc độ thơng tin cực đại (Max-IR) tiêu chí lỗi trung bình... kênh trải trễ đơn chặng hai chặng Hai hệ thống sử dụng tiền mã hóa giải mã tuyến tính tối ƣu theo tiêu chí tốc độ thông tin cực đại; điều chế 4-QAM; khối liệu có số vector symbol Số khâu trải trễ. .. chặng có kênh truyền trải trễ phƣơng pháp thiết kế tiền mã hóa giải mã tuyến tính dựa tiêu chí Max-IR cho hệ thống Trong phần III, đánh giá chất lƣợng hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ dƣới