ỨNG DỤNG các DSP KHẢ TRÌNH TRONG 3g

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ỨNG DỤNG CÁC DSP KHẢ TRÌNH TRONG 3G Người thực hiện: Nguyễn Trung Hiếu Lớp: D2001VT Người hướng dẫn: TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC HèNH VẼ i THUẬT NGỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G .2 1.1 Giới thiệu 1.2 Cỏc mụ hỡnh kiến trỳc cỏc hệ thống thông tin di động 3G 1.2.1 Kiến trúc chung mạng thông tin di động 3G 1.2.2 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G phát hành 1.2.3 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G phát hành 1.3 Cỏc DSP khả trỡnh hệ thống thụng tin di động 3G CHƯƠNG 2: CÁC DSP KHẢ TRèNH TRONG MÁY CẦM TAY HAI CHẾ ĐỘ (2G 3G) 2.1 Giới thiệu 2.2 Cỏc tiờu chuẩn vụ tuyến 10 2.3 Băng tần gốc số (DBB) DS FDD chung – mô tả theo chức 12 2.4 Mụ tả chức hệ thống hai chế độ 14 2.5 Phõn tớch tớnh phức tạp phõn chia HW/SW .16 2.6 Các phương pháp thiết kế phần cứng 18 2.6.1 So sỏnh kiến trỳc phõn tỏn với kiến trỳc tập trung .18 2.6.2 Phương pháp đồng xử lý 20 2.6.3 Vai trũ DSP 2G chế độ kép .25 2.7 Xử lý phần mềm giao diện với cỏc lớp cao .27 2.8 Tổng kết 28 CHƯƠNG 3: CÁC DSP KHẢ TRèNH CHO CÁC MODEM TRẠM GỐC 3G 29 3.1 Giới thiệu 29 3.2 Tổng quan cỏc trạm gốc 3G: Cỏc yờu cầu .30 3.2.1 Giới thiệu 30 3.2.2 Cỏc yờu cầu chung 30 3.2.3 Xử lý băng tần gốc trạm gốc CDMA 31 3.2.4 Xử lý tốc độ ký hiệu (SR) 32 3.2.5 Xử lý tốc độ chip (CR) 32 3.2.5.1 Bộ tỡm kiếm: Bộ tỡm kiếm truy nhập tỡm kiếm lưu lượng 33 3.2.5.2 Bộ giải trải phổ RAKE 34 3.3 Phõn tớch hệ thống 34 Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 3.3.1 Phõn tớch xử lý SR .34 3.3.2 Phõn tớch xử lý CR .36 3.3.2.1 Phân tích thu đường lên 36 3.3.2.2 Sử dụng đồng xử lý 37 3.4 Các giải pháp đồng xử lý mềm dẻo 38 3.4.1 Bộ đồng xử lý giải mó xoắn Viterbi .38 3.4.2 Bộ đồng xử lý giải mó turbo 40 3.4.3 Bộ đồng xử lý tương quan .43 3.5 Tổng kết 45 CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG DSP KHẢ TRèNH TRONG XỬ Lí DÀN ANTEN 47 4.1 Giới thiệu 47 4.2 Mụ hỡnh tớn hiệu dàn anten 48 4.3 Cỏc kỹ thuật tạo bỳp súng tuyến tớnh 52 4.3.1 Đạo hàm gần cực đại 53 4.3.2 Sự thớch ứng trung bỡnh bỡnh phương nhỏ 57 4.3.3 Xử lý cỏc bỡnh phương nhỏ 58 4.3.4 Sự thớch ứng tớn hiệu mờ .63 4.3.5 Cỏc ràng buộc khụng gian 66 4.3.6 Khai thỏc tuần hoàn tĩnh 68 4.3.7 Cỏc kỹ thuật tạo bỳp súng phỏt .70 4.4 Tách tín hiệu đa đầu vào đa đầu (MIMO) 78 4.4.1 Mụ hỡnh hệ thống tuyến tớnh MIMO 78 4.4.2 Dung lượng kênh truyền thông MIMO 81 4.4.3 Ước tính tuyến tính cỏc tớn hiệu mong muốn cỏc hệ thống truyền thụng MIMO 83 4.4.3.1 Tỏch súng khử (Zero-Forcing Detection) 83 4.4.3.2 Tỏch súng lỗi trung bỡnh bỡnh phương cực tiểu tuyến tính 84 4.4.3.3 Ước tính tuyến tính thích ứng mờ 85 4.4.4 Ước tính phi tuyến cỏc tớn hiệu mong muốn cỏc hệ thống truyền thụng MIMO .86 4.4.4.1 Tách sóng gần giống cực đại 87 4.4.4.2 Khử nhiễu nối tiếp .88 4.4.4.3 Khử nhiễu song song 89 4.5 Tổng kết 90 KẾT LUẬN .91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3G Partnership Project Dự ỏn hợp tỏc 3G ACS AFC AGC API ARIB Add, Compare and Select Automatic Frequency Control Automatic Gain Control Application Programming Interface Association Industry and Business ASIC Application Specific Integrated Circuits Asynchronous Transfer Mode Additive White Gaussian Noise Cộng, so sỏnh lựa chọn Điều khiển tần số tự động Điều khiển độ lợi tự động Giao diện lập trỡnh ứng dụng Liờn hiệp kinh doanh cụng nghiệp Nhật Bản Mạch tích hợp ứng dụng đặc trưng 3GPP A ATM AWGN Chế độ truyền tải không đồng Tạp âm Gaussơ trắng cộng B BLAST Bell-labs-LAyered-Space-Time BOM BOPS BPSK BTS Bill of Materials Billions of Operations Per Second Binary Phase Shift Keying Base Transcerver Station Cỏc thớ nghiệm Bell phõn lớp khụng gian - thời gian Chi phớ vật liệu Hàng tỷ thao tỏc trờn giõy Điều chế khóa chuyển pha số hai Trạm thu phỏt gốc C CCP CCTrCH CDMA CM CMOE CODEC CR CRC CSB Correlator Coprocessor Coded Composite Transport Channel Code Division Multiple Access Constant Modulus Constrained Minimum Output Energy Coder and Decoder Chip-rate Cyclic Redundancy Code Combined Symbol Buffer Bộ đồng xử lý tương quan Kênh truyền tải đa hợp mó húa Digital Base Band Discrete Cosine Tranform Delay Lock Loop Direct Memory Access Discrete Multitone Modulation Delay Profile Estimation Direct Sequence CDMA Digital Signal Processor Băng tần gốc số Biến đổi cosin rời rạc Lặp khúa trễ Truy nhập nhớ trực tiếp Điều chế đa tần rời rạc Ước tính trạng trễ CDMA chuỗi trực tiếp Bộ xử lý tớn hiệu số Đa truy nhập phân chia theo mó Modul khụng đổi Năng lượng đầu cực tiểu ràng buộc Bộ mó húa giải mó Tốc độ chip Mó dư vũng Bộ đệm ký hiệu kết hợp D DBB DCT DLL DMA DMT DPE DS-CDMA DSP Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt E EDMA EOL ETSI Enhance DMA Early/On Time/Late European Telecommunications Standards Institute DMA tăng cường Sớm/đúng lúc/muộn Viện tiờu chuẩn viễn thụng Chõu Âu FCC FCP FDD Federal Communication Comission Flexible Coprocessor Frequency Division Duplex FDD-DS Frequency Division Duplex-Direct Sequence Frequency Division Multiple Access Forward Error Correction Fast Hadamard Transformation Frequency Modulation Frequency Shift Keying Ủy ban thụng tin liờn bang Bộ đồng xử lý mềm dẻo Ghộp song cụng phõn chia theo tần số Ghộp song cụng phõn chia theo tõn số- chuỗi trực tiếp Đa truy nhập phân chia theo tần số F FDMA FEC FHT FM FSK Hiệu chỉnh lỗi trước Biến đổi Hadamard nhanh Điều chế tần số Điều chế khóa chuyển tần G GOPS GPRS GSM General Packet Radio Service Global System for Mobile Communication Dịch vụ vụ tuyến gúi chung Hệ thống truyền thơng di động tồn cầu HardWare Phần cứng Intermediate Frequency International Mobile Telecommunications International Telecommunication Union Tần số trung gian Thụng tin di động quốc tế H HW I IF IMT ITU Ủy ban viễn thụng quốc tế L LCC LMMSE LMS Loosely Coupled Coprocessor Bộ đồng xử lý ghép lỏng Linear Minimum Mean Squared Lỗi trung bỡnh bỡnh phương cực tiểu Error tuyến tính Least Mean Squares M MAC MAP MGSO Medium Access Layer Maximum A Posteriori Modified Gram-Schmidt Orthogonalization Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT Lớp truy nhập môi trường Trực giao hóa Gram-Schmidt thay đổi iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học MIMO MIPS MMU MRC MS MSE MSK Thuật ngữ viết tắt Multiple Input Multiple Output Million Instructions Per Second Memory Management Unit Maximal Ratio Combining Mobile Station Mean Square Error Minimum Shift Keying Đa đầu vào đa đầu Triệu lệnh trờn giõy Khối quản lý nhớ Tổ hợp tỷ số tối đa Trạm di động Lỗi trung bỡnh bỡnh phương Điều chế dịch pha cực tiểu Normalized Mean Square Error Lỗi trung bỡnh bỡnh phương chuẩn húa Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghộp kờnh phõn chia theo tần số trực giao Parallel Interference Cancellation Public Land Mobile Network Pseudo Noise Phase Shift Keying Khử nhiễu song song Mạng di động mặt đất công cộng Giả tạp õm Điều chế khúa dịch pha Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vng góc Random Access Channel Kờnh truy nhập ngẫu nhiờn Bộ phõn tập RAKE Cấu hỡnh vụ tuyến Tần số vụ tuyến Bỡnh phương đệ quy nhỏ Bộ điều khiển tài ngun vơ tuyến Bộ mó húa xoắn hệ thống đệ quy N NMSE O OEM OFDM P PIC PLMN PN PSK Q QAM QR R RACH RAKE RC RF RMS RRC RSCC Radio Configuration Radio Frequency Recursive Least Squares Radio Resource Controller Recursive Systematic Convolution Coder S SCORE SIC SINR SISO SNR SOI SR SVD Self-Coherence Restoral Successive Interference Cancellation Signal-to-Interference Noise Power Ratio Single Input Single Output Signal to Noise Ratio Signal Of Interest Symbol-rate Singular Value Decomposition Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT Khử nhiễu liờn tiếp Tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm, nhiễu Một đầu vào đầu Tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm Tớn hiệu quan tõm Tốc độ ký hiệu Phõn tớch giỏ trị iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học SW Thuật ngữ viết tắt SoftWare Phần mềm TCC TDD Tightly Coupled Coprocessor Time Division Duplex TDMA TI Time Division Multiple Access Texas Instruments Bộ đồng xử lý ghép chặt Bộ ghộp song cụng phõn chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Dụng cụ Texas T U UMTS UTRA UTRAN Universal Mobile Telecommunication System Universal Terrestrial Radio Access UMTS Terrestrial Radio Access Network Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu Viterbi Coprocessor Variable Length Decoding Bộ đồng xử lý Viterbi Giải mó chiều dài biến đổi Wideband Code Division Multiple Access Weighted Multi-Slot Average Đa truy nhập phân chia theo mó băng rộng Trung bỡnh đa khe theo trọng số Truy nhập vụ tuyến mặt đất tồn cầu Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất UMTS V VCP VLD W WCDMA WMSA Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Lời núi đầu LỜI NĨI ĐẦU Thơng tin di động ngày trở thành ngành cụng nghiệp viễn thụng phỏt triển nhanh mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà khai thác Sự phát triển thị trường viễn thơng di động thỳc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu triển khai hệ thống thông tin di động tương lai Hệ thống di động hệ hai, với GSM CDMA ví dụ điển hỡnh phỏt triển mạnh mẽ nhiều quốc gia Tuy nhiên, thị trường viễn thông mở rộng thể rừ hạn chế dung lượng băng thông hệ thống thông tin di động hệ hai Sự đời hệ thống di động hệ ba tất yếu, theo hướng cung cấp dịch vụ đa phương tiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày tăng đa dạng người sử dụng Đồ án “Ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh 3G” trỡnh bày ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh việc thiết kế cỏc thành phần hệ thống 3G Sự hỗ trợ cỏc DSP khả trỡnh việc tăng khả xử lý, tốc độ xử lý, dung lượng hệ thống, hiệu suất làm việc hệ thống 3G Qua thấy ứng dụng tầm quan trọng cỏc DSP khả trỡnh việc thiết kế hệ thống thụng tin di động Bố cục đồ án gồm chương:  Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G  Chương 2: Cỏc DSP khả trỡnh cỏc mỏy cầm tay hai chế độ (2G G)  Chương 3: Cỏc DSP khả trỡnh cỏc modem trạm gốc 3G  Chương 4: Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn anten DSP sử dụng rộng rói nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ điện tử, tin học đời sống Ứng dụng DSP hệ thống thông tin di động thỡ khụng phải mẻ, việc tỡm hiểu ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh 3G vấn đề Việt Nam, đũi hỏi phải cú kiến thức sõu rộng hệ thống 3G xử lý tớn hiệu số Vỡ khuụn khổ đồ án chắn khơng tránh khỏi sai sót cũn nhiều vấn đề chưa giải thoả đáng Em mong nhận bảo thầy cụ giỏo, gúp ý phờ bỡnh cỏc bạn Trong thời gian thực tập hoàn thành đồ ỏn em nhận giỳp đỡ tận tỡnh thầy giỏo TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, bảo õn cần cỏc thầy cụ giỏo khoa Viễn thụng Em xin chõn thành cảm ơn! Hà Nội ngày 20/10/2005 Sinh viờn Nguyễn Trung Hiếu Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Chương - Tổng quan thông tin di động 3G CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 1.1 Giới thiệu Thông tin di động năm 1920, quan an ninh Mỹ bắt đầu sử dụng điện thoại vô tuyến, dù thí nghiệm Cơng nghệ vào thời điểm đó cú thành cụng định chuyến tàu hàng hải, chưa thực thích hợp cho thơng tin Các thiết bị cũn khỏ cồng kềnh cụng nghệ vụ tuyến cũn gặp khú khăn trước nhà lớn thành phố Vào năm 1930 cú bước tiến xa với phát triển điều chế FM, sử dụng chiến trường suốt chiến thứ hai Sự phát triển kéo dài đến thời bỡnh, cỏc dịch vụ di động bắt đầu xuất vào năm 1940 số thành phố lớn Tuy vậy, dung lượng hệ thống hạn chế, phải nhiều năm thông tin di động trở thành sản phẩm thương mại Hỡnh 1.1 trỡnh bày túm tắt lộ trỡnh phỏt triển cỏc hệ thụng tin di động từ 1G đến 3G Để tiến tới hệ ba, hệ hai phải trải qua giai đoạn trung gian, giai đoạn gọi 2,5G Hỡnh 1.1: Lộ trỡnh phỏt triển cỏc hệ thụng tin di động Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Chương - Tổng quan thông tin di động 3G Bảng 1.3: Một số nột chớnh tảng cụng nghệ thông tin di động từ hệ đến hệ ba Thế hệ thông tin di động Hệ thống Dịch vụ chung Tiếng thoại Chỳ thớch Thế hệ (1G) AMPS, TACS, NMT FDMA, tương tự Thế hệ (2G) GSM, IS-136, Chủ yếu cho thoại TDMA CDMA, số, băng IS-95 kết hợp với dịch vụ hẹp (8-13Kbit/s) tin ngắn Thế hệ trung gian (2,5G) GPRS, EDGE, cdma200-1x Trước hết tiếng thoại có đưa thêm dịch vụ số liệu gói TDMA (kết hợp nhiều khe nhiều tần số), CDMA, sử dụng chồng lờn phổ tần hệ hai khụng sử dụng phổ tần mới, tăng cường truyền số liệu gói cho hệ hai Thế hệ (3G) Cdma2000, W-CDMA Các dịch vụ tiếng số liệu gói thiết kế để truyền tiếng số liệu đa phương tiện tảng thực hệ ba CDMA, CDMA kết hợp TDMA, băng rộng (tới Mbit/s), sử dụng chồng lấn lờn hệ hai cú khụng sử dụng phổ tần 1.2 Cỏc mụ hỡnh kiến trỳc cỏc hệ thống thông tin di động 3G 1.2.1 Kiến trúc chung mạng thông tin di động 3G Mạng thông tin di động 3G lúc đầu mạng kết hợp vùng chuyển mạch gói (PS) chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói tiếng Các trung tâm chuyển mạch gói chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh dần thay chuyển mạch gói Các dịch vụ kể số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng video) cuối truyền môi trường IP cỏc chuyển mạch gúi Hỡnh 1.2 cho thấy ví dụ kiến trúc tổng quát thông tin di động 3G kết hợp CS PS mạng lừi Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn thu sử dụng anten đơn “Kênh” trường hợp thể hiệu ứng kết hợp lọc định dạng xung phát, kênh truyền thực tế anten phát thu, chu kỳ lọc đầu vào thu để lấy mẫu Giả thiết trễ kênh bị giới hạn chu kỳ ký hiệu L   thu lấy mẫu toàn tín hiệu thu theo tốc độ baud, cú mụ hỡnh hệ thống MIMO với t = N đầu vào r = N+L-1 đầu Ma trận kênh người sử dụng có dạng Toeplitz  q0  q     H  H su   qL 1      q0 q1  qL 1       q0  (quan sỏt toàn phần) q1     qL 1  (120) L 1 Trong qn n 0 đáp ứng xung lấy mẫu theo tốc độ baud kênh FIR Từ cụng thức trờn ta thấy thu cú thể quan sỏt toàn quỏ trỡnh truyền dẫn Tuy điều xem không thực tế giá trị N lớn, không cho phép hệ thống truyền thông phát luồng số liệu liên tục Trong trường hợp này, thu phải quan sát phần để đánh giá (các) tín hiệu mong muốn Mơ hỡnh MIMO cũn giỏ trị cần phải xây dựng ma trận kênh người dùng trường hợp quan sát phần Ma trận ma trận tạo cách lấy r hàng từ ma trận kênh người dùng trường hợp quan sát toàn phần đưa (120) Ma trận kênh người dùng quan sát phần có cấu trúc Toeplitz sau:  qL 1  H  H su      qL  qL 1  qL  q0  q0  qL 1 qL     (quan sỏt phần)    q0  (121) Trong trường này, hệ thống MIMO có r đầu t = r + L - đầu vào Lưu ý trường hợp quan sát tồn phần, ma trận kênh MIMO có hạng cột đầy đủ ma trận “cao” Trong trường hợp quan sát phần, hạng cột không đầy đủ vỡ ma trận khụng “cao” Điều kiện hạng cột đầy đủ có quan hệ mật thiết với kỹ thuật ước tính tuyến tính thảo luận sau chương Ví dụ 2: Ở đây, mở rộng ví dụ việc xem xét trường hợp nhiều anten thu Lấy M r số anten thu Trong trường hợp này, số lần quan sát đầu nhân hệ số M r số lượng đầu vào ma trận kênh MIMO Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn không thay đổi Giả sử trễ cực đại tất M r kênh truyền giới hạn L   , ma trận kênh MIMO cho sau:  H 1su    H    H Mr    su  Trong H su m  ma trận kênh người sử dụng thể kênh nối người sử dụng anten thu thứ m Lưa ý cú mặt thờm cỏc anten thu tạo ma trận kênh MIMO với hạng cột đầy đủ chí trường hợp khơng tồn ma trận kênh riêng có hạng cột đầy đủ Điều quan trọng dung lượng kênh MIMO giải pháp trường hợp tất đầu vào kênh thảo luận sau Rừ ràng, cú thể lựa chọn M r đủ lớn để ma trận H trở thành “cao” trường hợp Tuy nhiên, “cao” điều kiện cần chưa đủ để có hạng cột đầy đủ Hạng cột đầy đủ có khác biệt kênh đủ lớn Mr tín hiệu thu với tất t tín hiệu đầu vào kênh MIMO trường hợp khơng có tạp âm Có thể việc lấy mẫu nhanh (oversampling) (lấy mẫu nhanh tốc độ baud) đầu vào thu có ảnh hưởng đến kích thước ma trận kênh MIMO có nhiều anten thu Trong hệ thống MIMO, dàn anten việc lấy mẫu nhanh có nét tương tự với mục đích tận dụng tính đa dạng hệ thống truyền thông cách tạo nhiều kênh mà nhờ quan sát trỡnh truyền thụng tin người sử dụng Tuy nhiên, phương pháp khác mặt vật lý chỳng thiết lập cỏc kờnh Cỏc dàn anten tạo cỏc kờnh riờng theo khụng gian, việc lấy mẫu nhanh tạo cỏc kờnh theo thời gian Cỏc dàn anten khơng có khả tạo tính đa dạng trường hợp anten thu không phân tách hiệu không gian Việc lấy mẫu nhanh khơng có khả tạo tính đa dạng truyền dẫn khơng có đủ băng thông vượt giới hạn Trong hai trường hợp, khơng tận dụng tính đa dạng kênh giống khiến cho thu khó tách riêng chúng với Ví dụ 3: Ở đây, lại mở rộng ví dụ trước việc xem xét trường hợp nhiều anten phát Ví dụ áp dụng cho trường hợp có nhiều người sử dụng, người sử dụng với nhiều anten phát, phát ký hiệu tới thu sử dụng nhiều anten Giả sử anten phỏt cú tập hợp cỏc ký hiệu cú phõn bố tựy ý Phõn bố cú thể phụ thuộc khụng phụ thuộc với cỏc ký hiệu cỏc anten phỏt khỏc Chỳng ta cần lưu ý rằng, ví dụ trước, ký hiệu phân thành thành phần mong muốn thành phần phụ Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn Nếu số anten phỏt M t giả sử trễ cực đại trờn tất M t M r kênh truyền giới hạn L   , ma trận kênh MIMO viết là:  H su1,1  H su1,M t     H      H  M r ,1  H  M r , M t   su  su  Trong H  n,m ma trận kênh người sử dụng biểu diễn kênh nối anten phỏt thứ n anten thu thứ m (hoặc pha lấy mẫu nhanh) Chú ý khơng có giả định tuyệt đối tính đồng phát M t vỡ mụ hỡnh hệ thống truyền thụng MIMO chịu ảnh hưởng hiệu ứng đa đường Cũng phải chỳ ý thờm cỏc anten phỏt vào ảnh hưởng tới việc mở rộng ma trận kênh MIMO, dẫn đến số cột tăng theo cách tuyến tính mà hạng H khơng tăng Điều ảnh hưởng đến tính tốn dung lượng kênh tồn giải pháp zero-forcing thảo luận phần sau 4.4.2 Dung lượng kênh truyền thông MIMO Trong phần tổng kết số kết việc tính tốn dung lượng kênh MIMO Khác với kỹ thuật tách tín hiệu MIMO xem xét phần sau rừ toàn quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu thực thu, kỹ thuật sử dụng để đạt dung lượng kênh (theo lý thuyết) yờu cầu tham gia phỏt thu Dung lượng thông tin kênh MIMO tổng quát, chịu ảnh hưởng nhiễu AWGN với biến  [6] Với C dung lượng thông tin, K hạng H, H ,n giỏ trị (duy nhất) thứ n H, u, n giỏ trị (duy nhất) thứ n ma trận hiệp biến vectơ đầu vào kênh, tổng kết định lý sau Định lý 1: Dung lượng thông tin kênh MIMO thời gian rời rạc H   rt với tổng dung lượng thông tin cho K kênh SISO hiệu dụng H tương ứng với giá trị khác (non-zero) H Cụ thể, dung lượng kênh MIMO viết là: 1   u ,n H ,n C   log    n 1  K     bps / Hz Chứng minh cho định lý đưa việc xem xét kỹ thuật truyền đạt thông minh, trực tiếp cho thấy K kênh SISO độc lập khả dụng cho truyền thụng Vỡ kờnh khụng liên quan đến nhau, nên tổng dung lượng kênh MIMO tổng dung lượng kênh SISO Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 81 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn Phõn tớch giỏ trị (SVD) H U H  H VHH Biểu thị K kênh SISO khả dụng bao gồm hai bước: Tại phát, tất đầu vào tới ma trận kênh MIMO phải đưa vào không gian t trải rộng K cột VH tương ứng với giá trị khác Các đầu vào biểu diễn u  VH v K phần tử v khỏc tất cỏc phần tử cũn lại Tại thu, toỏn tử tuyến tớnh U HH áp dụng cho vectơ quan sát Thực bước đưa đến vectơ quan sát y: y  U HH x  U HH U H  H VHH VH v  U HH n   H v  UHH n Phép biểu diễn cuối biểu thị kênh độc lập hệ thống MIMO Vỡ n giả thiết trống U HH phép biến đổi tuyến tính trực giao, phân bố U HH n trống với biến  trung bỡnh Hơn nữa, vỡ  H đường chéo, nên rừ ràng hệ thống cú K kênh SISO tách biệt Dung lượng kênh hệ thống giống dung lượng kênh hệ thống MIMO thơng thường, biến đổi tuyến tính phát thu trực giao Cực đại hóa dung lượng kênh sử dụng thuật tốn rót nước (water-pouring) với ràng buộc công suất phát thảo luận [16] Các mở rộng kết cho trường hợp thân kênh MIMO tham số ngẫu nhiên cho [16] Gần việc khảo sát dung lượng kênh MIMO thực hệ thống truyền thông BLAST (Bell-labs-Layered-Space-Time) Đóng góp thu dung lượng thông tin cho trường hợp riêng kênh MIMO Với giả thiết kênh băng hẹp khơng có đa đường, ma trận kênh MIMO viết phần tử thứ ij số phức biểu diễn độ lợi anten phát thứ j anten thu thứ i Nếu số anten phỏt M t , với số anten thu, thỡ ma trận kờnh MIMO vuụng Giả thiết cỏc kờnh biết bất biến theo thời gian, nghĩa cỏc kờnh bị ảnh hưởng nhiễu AWGN, vectơ tín hiệu phát bao gồm thành phần công suất cân độc lập thống kê, thành phần có phân bố Gaussian, dung lượng Shannon hệ thống MIMO viết     C  log  det  I  HH H   bps / Hz Mt    Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 82 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn Trong  SNR thu trung bỡnh Cỏc kết số biểu diễn hiệu suất phổ đáng ý môi trường không tương quan Hiệu suất phổ hệ thống BLAST giảm tín hiệu đến anten thu tương quan biểu thức cho dung lượng kênh giống với kênh tương quan [6] 4.4.3 Ước tớnh tuyến tớnh cỏc tớn hiệu mong muốn cỏc hệ thống truyền thụng MIMO Phần xem xét kỹ thuật dựa thu tuyến tính để ước tính tín hiệu mong muốn xét mơ hỡnh hệ thống MIMO Ở giả thiết mô hỡnh MIMO dựa vào (119) Tất kỹ thuật tuyến tính xem xét ước tính tín hiệu mong muốn ud việc áp dụng ma trận toán tử vectơ F để quan sát uˆd  F H  Hu  n  Trong F   rt td số tín hiệu mong muốn yêu cầu ước tính d 4.4.3.1 Tỏch súng khử (Zero-Forcing Detection) Bộ tỏch súng khử ước tính vectơ ký hiệu mong muốn cách khử tuyến tính, đưa tất nguồn nhiễu tạo hệ thống MIMO Đặc biệt, tỏch súng khử F lựa chọn cho F H H   I t 0t t  Bộ tỏch súng khử không bảo đảm tồn hệ thống MIMO tồn thỡ khụng bảo đảm Định lý sau chứng minh [15], mụ tả rừ ràng tập điều kiện tồn cần đủ để tồn tỏch súng khử mụ hỡnh hệ thống MIMO d d Định lý 2: Giả sử Vd khụng gian  r tạo td cột ma trận H tương ứng với ký hiệu đầu vào mong muốn, Va khụng gian r tạo ( t  td ) cột cũn lại H Phương pháp khử tồn khi: dim Vd   td Vd  Va  Lưu ý định lý giảm điều kiện hạng cột đầy đủ H td  t Khi td  t , hạng cột đầy đủ không điều kiện tồn tỏch súng khử Định lý cột H liên quan đến ký hiệu mong muốn phải cú số thành phần trực giao với phần khụng gian tạo tất cột cũn lại H để tỏch súng khử tồn Bộ tỏch súng khử kết hợp tuyến tính với vectơ quan sát x cho cú thành phần trực giao cỏc ký hiệu mong muốn xuất đầu Nếu tỏch súng khử tồn tại, kết ước tính biểu diễn là: uˆd  ud  F H n Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 83 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn Bộ tỏch súng khử cần biết toàn thụng tin ma trận kờnh MIMO H để tính nghịch đảo vế trái phù hợp Tuy khơng cần biết thông tin phân bố tùy ý u 4.4.3.2 Tỏch súng lỗi trung bỡnh bỡnh phương cực tiểu tuyến tớnh Bộ tỏch súng lỗi trung bỡnh bỡnh phương cực tiểu tuyến tính (LMMSE - Linear Minimum Mean Squared Error detector) ước tính tối ưu vectơ ký hiệu mong muốn, cú nghĩa cỏc ước tính cuối có lỗi trung bỡnh bỡnh phương nhỏ tất tách sóng tuyến tính MSE thay cho tỷ lệ lỗi bit nhiều trường hợp thực tế Việc phân tích MSE dễ dàng so với phân tích tỷ lệ lỗi bit Đặc biệt tách sóng LMMSE F lựa chọn tối thiểu hóa MSE với thành phần vectơ ký hiệu mong muốn, vớ dụ: ft  arg minrxt E  g H x  ud     g   Trong ud    ký hiệu mong muốn thứ  Khi đó, tách sóng LMMSE vectơ tạo có dạng giống F   f1 , , f t  Khác với tách sóng khử 0, tách sóng LMMSE thiết kế để tính thêm tạp âm kênh vào Bộ tách sóng LMMSE biểu diễn dạng sau: d  F  E  xx H   1 E  xudH  Cú thể tỏch súng khử tồn tại, với ma trận kờnh MIMO H thỡ tồn tỏch súng LMMSE Ngoài ra, tỏch súng LMMSE cú thể tồn trường hợp tách sóng khử không tồn tại, vỡ E  xx H  có hạng cột đầy đủ tính đến nhiễu AWGN hệ thống truyền thông MIMO mà không cần biết hạng H Nếu giả thiết AWGN vectơ đầu vào kênh độc lập với nhau, ta cú: E  xx H   HE uu H  H H   I Trong đó:  biến AWGN Biểu thức rằng, mặc dự E  xx H  có hạng cột đầy đủ   , khơng tồn nghịch đảo E  xx H   nhỏ HE uu H  H H khơng có hạng đầy đủ Giống tách sóng khử 0, tách sóng LMMSE cần có thông tin đầy đủ ma trận kênh MIMO để tính tốn trực tiếp Bộ nhận LMMSE cần có thơng tin hiệp biến tín hiệu đầu vào Tuy nhiên, khơng cần biết thơng tin hệ thống truyền thông thiết kế cho tín hiệu hướng dẫn (mẫu, kiểm tra) Nếu sử dụng tín hiệu hướng dẫn (mẫu, kiểm tra) thỡ ud biết nú cho phộp ước tính tách sóng LMMSE cách tính tốn hiệp biến mẫu tín hiệu thu Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 84 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn tín hiệu hướng dẫn Các phương pháp thích ứng bao gồm trung bỡnh bỡnh phương trung bỡnh nhỏ (LMS) bỡnh phương đệ quy nhỏ (RLS) cung cấp cỏch xấp xỉ tỏch súng LMMSE việc sử dụng tín hiệu kiểm tra trường hợp thiếu thơng tin tham số kênh xác phân bố đầu vào 4.4.3.3 Ước tính tuyến tính thích ứng mờ Gần vài nghiên cứu quan tâm đến vấn đề “có thể đưa hoạt động tách sóng LMMSE gần với hoạt động tách sóng tuyến tính mờ?” Rừ ràng, việc tạo ước tính LMS hay RLS thích ứng đạt vỡ nú yờu cầu sử dụng băng thông, mặt khác băng thông sử dụng cho truyền dẫn số liệu hiệu dụng Nếu kênh biến đổi theo thời gian, hướng dẫn định kỳ yêu cầu thêm độ phức tạp phí tổn Các phương pháp thích ứng mờ sử dụng số liệu thu cho tạo ước tính chất lượng cao không cần thiết cho việc hướng dẫn Phần tóm tắt số kết gần lĩnh vực Một kỹ thuật ước tính thích ứng mờ phổ biến cho kênh MIMO, gọi lượng đầu cực tiểu bắt buộc (CMOE), mô tả [14] Bộ tỏch súng CMOE khụng mờ hoàn toàn, nú cần biết thụng tin cột H tương ứng với ký hiệu mong muốn Thụng tin cỏc cột khỏc cỏc kờnh H không cần biết Để rừ ràng hơn, mơ tả tách sóng CMOE tham số Các tách sóng CMOE tham số vectơ tạo việc xây dựng tập tách sóng CMOE tham số song song Bộ tỏch súng CMOE muốn tỏch ký hiệu mong muốn thứ  thỡ phải tỡm vectơ f    r cho lượng đầu trung bỡnh E  f H x  tối thiểu hóa để có   f H h  , h  r cột H tương ứng với ký hiệu mong muốn thứ l Nếu hệ thống truyền thống cú số lần quan sỏt lớn liờn tục thu thỡ tỏch súng CMOE cú thể tính tốn mà khơng cần chuỗi hướng dẫn hay thông tin H, ngoại trừ cột thứ  nú Bằng phõn tớch hỡnh học ta cú thể hiểu tỏch súng CMOE Đặc biệt, phần ràng buộc tiờu chuẩn CMOE làm cho tỏch súng luụn luụn cú hỡnh chiếu trờn cho cột thứ  ma trận kênh MIMO Điều có nghĩa tất cẩ tín hiệu người sử dụng mong muốn chuyển qua tách sóng CMOE Các tín hiệu nhiễu xuất đầu tỏch súng CMOE phần cực tiểu hóa tách sóng CMOE có nhiệm vụ làm cho tổng lượng nhiễu qua tách sóng nhỏ Tổng lượng mong muốn không đổi, vỡ dễ dàng thấy tỏch súng CMOE tăng SINR lên mức tối đa đầu Nếu lượng nhiễu chuyển qua Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 85 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn tách sóng giảm tới 0, thỡ tỏch súng CMOE tỡm cỏch chiếu tớn hiệu mong muốn tớn hiệu trực giao với cỏc cột gõy nhiễu H Bộ tách sóng CMOE có ước tính tỉ lệ với ước tính tách sóng LMMSE Bộ tách sóng CMOE tính tốn trực tiếp từ hiệp biến lấy mẫu từ tín hiệu thu Việc mở rộng tách sóng CMOE đáp ứng yêu cầu để nhận biết tồn thơng tin cột thứ  ma trận H Một phương pháp thích ứng mờ khác kết nối tách sóng LMMSE với ước tính Modul khơng đổi (CM) Khác với tách sóng CMOE, ước tính CM khơng u cầu thông tin tham số kênh xem ước tính thực mờ Từ phỏt triển tiêu chuẩn CM, nhiều nghiên cứu chỳ ý đến ước tính CM có khuynh hướng giống với ước tính LMMSE Bộ ước tính CM thỏa điều kiện:  f  arg minr E  g H x   g      tham số vơ hướng giá trị thực xác định modul mong muốn Phương pháp dễ hiểu tín hiệu điều khiển có thuộc tính CM, ví dụ M-PSK Lựa chọn ước tính tuyến tính cho phép khơi phục tín hiệu thu tới CM Bộ ước tính khử nhiễu đưa ước tính xác Đặc biệt, tiêu chuẩn CM hiệu tín hiệu khơng có thuộc tính CM, ví dụ M-QAM Trong thực tế, ước tính CM thường tính tốn qua độ dốc gradient tất định bề mặt hao phí CM Khác với tiêu chuẩn LMMSE có bề mặt phí bậc hai với cực tiểu nhất, tiêu chuẩn CM có mặt phẳng chi phí với nhiều cực tiểu Mỗi cực tiểu bề mặt chi phí CM liên quan đến ước tính CM cho đầu vào kênh mong muốn riêng biệt Nó khởi đầu thuật toán độ dốc gradient tất định cần phải lựa chọn ước tính CM để thuật tốn độ dốc gradient tất định hội tụ Điều có nghĩa là, bắt đầu không mong muốn tồn khả ước tính CM đưa lời giải không mong muốn, thu ước tính cho tín hiệu khơng mong muốn Trong tài liệu [13], có nêu điều kiện đủ để bắt đầu thuật toán độ dốc gradient tất định bảo đảm hội tụ cục ước tính CM với lời giải mong muốn 4.4.4 Ước tính phi tuyến cỏc tớn hiệu mong muốn cỏc hệ thống truyền thụng MIMO Phần xét đến kỹ thuật dựa thu phi tuyến để ước tính tín hiệu mong muốn mơ hỡnh hệ thống MIMO Ở giả thiết có mô hỡnh MIMO đưa (119) Khác với phần trước, tất ước tính tạo kết hợp tuyến tính vectơ quan sát, ước tính đề cập phần sử Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 86 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn dụng kỹ thuật phi tuyến thường thu hiệu cao tách sóng tuyến tính Các tách sóng tuyến tính tốt thường có hiệu thấp tách sóng gần giống cực đại (phi tuyến) tối ưu Các tách sóng phi tuyến nối liền khoảng cách hiệu suất tuyến tính tốt hiệu suất tối ưu không ràng buộc, cần thiết để cung cấp tùy chọn hiệu cao cho cỏc ứng dụng thực tế Chỳng ta tỡm hiều số kết đạt gần lĩnh vực 4.4.4.1 Tách sóng gần giống cực đại Một quan sỏt x từ mụ hỡnh hệ thống MIMO theo (119) giả thiết thu biết kờnh phõn bố chung u, cú thể xây dựng công thức ước tính gần giống cực đại chung uˆd  arg max P  u d  v | x  vud u tập hợp tất cỏc giỏ trị cú thể cú ud Rừ ràng từ cụng thức d tỏch súng gần giống cực đại chung có thuộc tính mong muốn, tối thiểu hóa xác suất lỗi định chung, ví dụ P  uˆd  ud  Tuy nhiên lỗi định chung tối thiểu, lúc định riêng cho xác suất lỗi tối thiểu [6] Để giảm tối đa cỏc xỏc suất lỗi riờng cỏc ký hiệu mong muốn, chỳng ta phải xột thờm tỏch súng gần giống cực đại riêng Bộ tách sóng gần giống cực đại riêng tỡm cỏch tối đa hóa xác suất có điều kiện, đầu vào kênh mong muốn nhiều đầu vào kênh Bộ tách sóng gần giống cực đại riêng cho đầu vào mong muốn thứ  xây dựng theo công thức sau: uˆd     arg max P  ud     v | x  vud    u d  tập hợp tất cỏc giỏ trị cú thể ud    Từ công thức ta dễ thấy tách sóng gần giống cực đại riêng tối thiểu hóa xác suất lỗi định cho ud    , vớ dụ P  uˆd     ud     Để có hiệu tối ưu tách sóng gần giống cực đại thỡ phải trả giỏ Thứ nhất, cần phải biết thụng tin kờnh MIMO ma trận kờnh H phõn bố chung u để tính tốn ước tính gần giống cực đại riêng và/hoặc chung Thứ hai, ký hiệu u chọn từ ký tự hạn chế, thụng thường không phân biệt phân bố chung u Điều có nghĩa tối đa hóa chức gần giống thường yêu cầu tỡm kiếm toàn diện thụng qua tập hợp cỏc giỏ trị cú thể chấp nhận ud đũi hỏi tớnh toỏn tốn Ví dụ trường hợp tách sóng muốn tính ước tính gần giống cực đại cho 100 ký hiệu nhị phõn, u cú 2100 d phần tử Trong trường hợp bất kỳ, tách sóng gần giống cực đại chung riêng tách sóng quan trọng thiết lập đường sở tất tách Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 87 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn sóng khác (tuyến tính hay phi tuyến) đo Ngày nay, tách sóng thể hiệu gần giống cực đại với độ phức tạp tính tốn thấp với số lượng lớn điều kiện hoạt động chung thu hỳt chỳ ý nghiờn cứu cỏc nhà nghiờn cứu, hai tách sóng xem xét 4.4.4.2 Khử nhiễu nối tiếp Bộ tách sóng khử nhiễu liên tiếp (SIC) thuật tốn có độ phức tạp thấp để tách tín hiệu mong muốn từ tín hiệu quan sát kênh MIMO Một nghiên cứu hoạt động tách sóng SIC trỡnh bày [12], đó SIC cú thể hoạt động tốt số trường hợp Bộ tách sóng SIC hoạt động dựa vectơ quan sát x sau: Trước tiên tách sóng SIC định chọn thứ tự cho t tín hiệu đầu vào kênh mà ước tính Như có t! khả chọn thứ tự chung để thực tách sóng Các tín hiệu có chất lượng tốt tách sóng đầu tiên, tín hiệu có chất lượng thấp tách sóng sau Thứ tự tách sóng 1 , ,  t Đặt k = bắt đầu quan sát phần cũn lại, nghĩa là: xr  x Đầu vào kênh thứ  k ước tính từ quan sát phần cũn lại, sử dụng số kỹ thuật ưu tiên, thơng kỹ thuật có độ phức tạp thấp lọc ghép Kết ước tính uˆd   k  Ước tính nhân với cột  k H trừ từ phần quan sát để tạo quan sỏt cũn lại mới: xr  xr  hl uˆd  lk  k k 1 k Nếu có nhiều tín hiệu để ước tính, tăng k lặp lại bước Thuật toán SIC đơi gọi thuật tốn “bóc vỏ hành” có nghĩa lớp tín hiệu thu bóc theo cách giống lớp củ hành Rừ ràng, việc khử bước hiệu quả, tổng nhiễu tín hiệu khác quan sát giảm Khi tách sóng SIC xuất khử nhiễu khơng hiệu bước 4, tăng nhiễu tổng tạo tín hiệu mong muốn khác giảm độ tin cậy tách sóng Bộ tỏch súng SIC kết hợp với nhiều mó xoắn tốc độ thấp đưa để đạt đến giới hạn dung lượng kênh đa truy nhập trải phổ với tạp âm Gaussian [11] Đạt giới hạn dung lượng yêu cầu việc xử lý kết hợp tất truyền dẫn, truyền dẫn đồng thời yêu cầu có lượng ký hiệu riờng Cỏc lượng ký hiệu riờng tính tốn hàm lượng ký hiệu nhiễu cụng suất tạp õm Phõn tớch [11] số lượng phát lớn, hệ thống truyền thông tiến gần đến giới hạn Shannon Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 88 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn Bộ tách sóng SIC yêu cầu thông tin đầy đủ ma trận kênh MIMO rừ ràng khụng yờu cầu thụng tin phõn bố đầu vào chung Thuật toán tách sóng SIC thay đổi cho khơng phải ước tính tất tín hiệu (SIC phần) nhiều đường sử dụng thuật toán SIC phải thực Nhiều đường thường thuận lợi hệ thống cụ thể vỡ cỏc tớn hiệu định không cần lợi khử nhiễu đường tín hiệu định quan sát cũn lại với nhiễu kỳ vọng thấp trờn cỏc đường đến sau 4.4.4.3 Khử nhiễu song song Bộ tách sóng khử nhiễu đồng thời (PIC) thuật tốn tách sóng phi tuyến độ phức tạp thấp, hiệu cho việc tách tín hiệu mong muốn từ quan sát kênh MIMO Giống SIC, tách sóng PIC thực ước tính khử nhiễu từ quan sát gốc để tạo quan sát với tín hiệu cũn lại với nhiễu kỳ vọng thấp Bộ tỏch súng PIC đề xuất cho hệ thống truyền thông tổ ong số, gọi “bộ tách sóng đa tầng” Thuật tốn cho tách sóng PIC sau: Bộ tách sóng PIC xây dựng phép ước tính số tất vectơ đầu vào kênh MIMO (bao gồm kết hợp ký hiệu mong muốn hay không mong muốn bất kỳ) sử dụng kỹ thuật đơn giản lọc ghép tách sóng khử Khi ước tính nhân với cột liên hợp chúng ma trận kênh MIMO H lấy quan sỏt gốc x trừ để quan sát cũn lại xr Khác với tách sóng SIC, tất thao tác thực đồng thời Mỗi đầu vào kênh mong muốn ước tính từ quan sát cũn lại sử dụng kỹ thuật đơn giản lọc ghép Và điều thực đồng thời Bộ tỏch súng PIC thuật toỏn thỏa từ đầu Nếu ước tính vectơ bước xác, thỡ cỏc nguồn nhiễu bị khử độ tin cậy ước tính cho tín hiệu mong muốn tăng bước Tuy nhiên, tách sóng PIC có chung vấn đề độ nhạy khử nhiễu tách sóng SIC Nếu nhiễu ước tính khơng xác bước 1, tăng thêm quan sát cũn lại, khiến cho kết cỏc ước tính bước cũn kộm khơng có tham gia khử nhiễu Thực tế, tách sóng PIC có số cải tiến tách sóng SIC bao gồm: cấu trúc song song có trễ tách sóng thấp cấu trúc nối tiếp tách sóng SIC Vỡ vậy, với cỏc tớn hiệu thu với cỏc cụng suất nhau, tỏch súng PIC thực ước tính với hiệu cho tất đầu vào kênh, tách Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 89 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học anten Chương – Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn sóng SIC cung cấp hiệu không cho đầu vào kênh So sánh hiệu SINR tách sóng PIC SIC cho hệ thống tổ ong số tham khảo [10] Nhiều tầng tách sóng PIC thực đơn giản Trong trường hợp này, tầng cải thiện chất lượng ước tính ký hiệu mong muốn thỡ nhiều tầng tỏch súng PIC hội tụ tới cỏc ước tính ký hiệu chất lượng tốt Tuy nhiên, tỏch súng PIC khụng hội tụ tới giải phỏp tốt thực tế cú thể phõn kỳ Khi sử dụng ớt tầng tỏch súng PIC thỡ chất lượng ước tính cải thiện nhiều, sử dụng nhiều tầng tách sóng PIC thực tế lại làm cho ước tính tầng sau có chất lượng thấp tầng [6] Gần nhà nghiờn cứu quan tâm đến việc phát triển tách sóng phi tuyến lai với cấu trúc PIC, việc ước tính nhiễu khơng tin cậy bước Bộ tách sóng PIC đưa để tăng ưu điểm hiệu hoạt động quan trọng tách sóng PIC mó xoắn, tất nhiờn tăng thêm độ phức tạp tách sóng 4.5 Tổng kết Trong chương tập trung vào việc giới thiệu mụ hỡnh tớn hiệu dàn anten, xõy dựng cỏc kỹ thuật tạo búp sóng tuyến tính với phương pháp thuật toán hiệu quả, đưa kỹ thuật tạo búp sóng phát Các kỹ thuật khó đũi hỏi phải cú nhiều thời gian nghiờn cứu tỡm hiểu Phần quan trọng khỏc tổng kết số cỏc kết gần kênh truyền thông MIMO Các kênh truyền thông MIMO đưa tổng quát trỡnh bày số hỡnh thức hoạt động bao gồm nhiều phát, nhiều thu, nhiều đường truyền Dung lượng kênh MIMO mô tả kỹ thuật để đạt dung lượng thảo luận chương Chúng ta xem xét số kỹ thuật tách tín hiệu tuyến tính phi tuyến cho kênh MIMO Các kỹ thuật phân biệt với số nhân tố thông tin yêu cầu thu, độ phức tạp tính tốn, hiệu hoạt động Nghiên cứu hệ thống truyền thông MIMO chủ đề quan trọng cần phải xem xét kỹ thời gian tới Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 90 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Kết luận KẾT LUẬN Đồ ỏn gồm bốn chương: chương giới thiệu kiến trúc tổng quan mạng thông tin di động 3G; chương tập trung vào ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh cỏc mỏy cầm tay hai chế độ (2G 3G); chương nghiên cứu ứng dụng DSP khả trỡnh trạm gốc 3G; chương nghiên cứu sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn anten Để nghiờn cứu đồ ỏn “Ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh 3G” đũi hỏi phải cú vốn kiến thức chắn xử lý tớn hiệu số Trong hệ thống thụng tin di động cỏc DSP cú vai trũ quan trọng, cỏc DSP khả trỡnh giỳp cho hệ thống tăng mạnh dung lượng, tốc độ xử lý, tớnh mềm dẻo So với hệ thống 2G, thỡ hệ thống 3G với vựng phủ rộng hơn, cung cấp nhiều dịch vụ hơn, tốc độ truyền tải tin tức cao hơn, v.v điều cho thấy vai trũ cỏc DSP khả trỡnh cỏc hệ thống thụng tin di động 3G vơ quan trọng Cần phải có phương pháp thiết kế vi mạch DSP cho hệ thống 3G để hệ thống 3G đảm bảo kỳ vọng tiêu chuẩn mà tổ chức chuẩn hóa đưa Đồ ỏn hồn thành yờu cầu đặt ban đầu Nội dung đồ án sõu nghiờn cứu ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh mạng truy nhập vô tuyến: cụ thể ứng dụng DSP máy cầm tay hai chế độ (2G 3G), modem trạm gốc 3G, xử lý dàn anten Đồ ỏn xõy dựng số phương pháp thiết kế phần cứng máy cầm tay, đưa phân tích hệ thống giải pháp đồng xử lý mềm dẻo trạm gốc 3G, nghiên cứu kỹ thuật tạo búp sóng tuyến tính dàn anten, đặc biệt đưa phương pháp ước tính tín hiệu mong muốn hệ thống MIMO Nội dung đồ án nghiờn cứu ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh mạng truy nhập vô tuyến, chưa nghiên cứu mạng lừi Hướng Đồ ỏn tiếp tục nghiờn cứu đầy đủ ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh hệ thống 3G, như: nghiờn cứu SDR, xử lý ảnh õm dựng DSP khả trỡnh, v.v xây dựng phương pháp thiết kế vi mạch DSP cho 3G Mặc dự cú nhiều cố gắng quỏ trỡnh thực đề ỏn chắn khụng thể trỏnh khỏi thiếu sút Em mong nhận đóng gúp ý kiến quý thầy cụ bạn đọc Xin chõn thành cảm ơn! Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 91 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khao Đồ án tốt nghiệp đại học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trỡnh Thụng tin di động hệ ba”, NXB Bưu điện, 3/2004 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trỡnh Thụng tin di động”, NXB Bưu điện, 6/2002 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động GSM”, NXB Bưu Điện, 1999 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giỏo trỡnh Cơ sở truyền dẫn vi ba số”, NXB Bưu điện, 4/2001 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng “Lý thuyết trải phổ ứng dụng”, NXB Bưu Điện, 05/2000 Alan Gatherer and Edgar Auslander, “The Application of Programmable DSPs in Mobile Communications”, John Wiley & Sons Ltd, 2002 Gatherer, A., Stetzler, T., McMahan, M and Auslander, E., “DSP based architectures for mobile communications: past, present, and future”, IEEE Communications Magazine, January 2000 Agee, B., “Blind Separation and Capture of Communication Signals Using a Multitarget Constant Modulus Beamformer”, in Proceedings of the 1989 IEEE Military Communications Conference, Boston, MA, October 1989 M Bromberg and B Agee, “The LEGO approach for achieving max-min capacity in reciprocal multipoint networks”, in Proceedings of the Thirty Fourth Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, Oct 2000 Brown, D and Johnson, C., “SINR, Power Efficiency, and Theoretical System Capacity of Parallel Interference Cancellation”, in Proceedings of the 2000 Conference on Information Sciences and Systems, Vol 1, Princeton, NJ, 15–17 March 2000, pp TA2.1–TA2.6 Viterbi, A., “Very Low Rate Convolutional Codes for Maximum Theoretical Performance of Spread-Spectrum Multiple-Access Channels”, IEEE Journal on Selected Areas in Communication, 8, May 1990, 641–649 Patel, P and Holtzman, J., “Analysis of a Simple Successive Interference Cancellation Scheme in a DS-CDMA System”, IEEE Journal on Selected Areas in Communication, 12, June 1994, 796–807 Schniter, P and Johnson, C., ‘Sufficient Conditions for the Local Convergence of Constant Modulus Algorithms’, IEEE Transactions on Signal Processing, 48, October 2000, 2785–2796 Madow, U., ‘Blind Adaptive Interference Suppression for Direct-Sequence CDMA’, Proceedings of the IEEE, 86, October 1998, 2049–2069 D Brown, D Anair, and C Johnson, ‘Linear detector length conditions for DS-CDMA perfect symbol recovery’, in Proceedings of the 1999 Signal Processing Advances in Wireless Communications Conference, Annapolis, MD, pp 178–81, May 9-12 1999 Raleigh, G and Cioffi, J., ‘Spatio-Temporal Coding for Wireless Communication’, IEEE Transactions on Communications, 46, March 1998, 357–366 Visotsky, E and Madhow, U., ‘Optimum Beamforming using Transmit Antenna Arrays’, in Proceedings of the IEEE 49th Conference on Vehicular Technology, Vol 1, 1999, pp 851–856 Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT 92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp đại học Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT Tài liệu tham khao 93 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... nhằm đáp ứng nhu cầu ngày tăng đa dạng người sử dụng Đồ án ? ?Ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh 3G? ?? trỡnh bày ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh việc thiết kế cỏc thành phần hệ thống 3G Sự hỗ trợ cỏc DSP khả trỡnh... mô hỡnh ứng dụng DSP khả trỡnh Nội dung chớnh gồm phần: Ứng dụng DSP khả trỡnh mỏy cầm tay hai chế độ (2G 3G) , trạm thu phát gốc 3G, xử lý dàn anten Trong đồ án tập trung giới thiệu DSP họ TMS320Cxx... di động 3G  Chương 2: Cỏc DSP khả trỡnh cỏc mỏy cầm tay hai chế độ (2G G)  Chương 3: Cỏc DSP khả trỡnh cỏc modem trạm gốc 3G  Chương 4: Sử dụng DSP khả trỡnh xử lý dàn anten DSP sử dụng rộng