Luận văn thạc sĩ VNU UET mã trước ô nhiễm pilot trong hệ thống massive mimo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI THẾ KHANG MÃ TRƢỚC Ô NHIỄM PILOT TRONG HỆ THỐNG MASSIVE MIMO LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Hà Nội - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI THẾ KHANG MÃ TRƢỚC Ô NHIỄM PILOT TRONG HỆ THỐNG MASSIVE MIMO Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 02 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRỊNH ANH VŨ Hà Nội - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan kết nghiên cứu đƣa luận văn dựa kết thu đƣ c tr nh nghi n cứu riêng tôi, không chép kết nghiên cứu tác giả khác Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng số thông tin, tài liệu từ nguồn sách, tạp ch i áo khoa học đƣ c liệt kê danh mục tài liệu tham khảo H Nội ng y tháng năm 2015 T c giả uận v n Bùi Thế Khang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC C C H NH V DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG MASSIVE MIMO 10 I Tổng quan kỹ thuật Massive MIMO 10 Mô h nh hệ thống MIMO kinh điển 10 1.1 Phƣơng pháp mã hóa khơng gian - thời gian 10 1.2 Phƣơng pháp ghép k nh không gian 12 1.3 Phƣơng pháp mã trƣớc 12 MIMO điểm điểm 14 MIMO đa ngƣời dùng 14 II Hệ thống Massive MIMO 15 Một số mô h nh Massive MIMO 15 Năng lực Massive MIMO 17 Hạn chế Massive MIMO 19 3.1 K nh thuận nghịch 19 3.2 Ô nhiễm pilot 19 Sự trực giao đáp ứng k nh v lan truyền sóng vơ tuyến 21 Kết luận chƣơng 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG II MÃ TRƢỚC Ô NHIỄM PILOT TRONG HỆ THỐNG MASSIVE MIMO 25 I Vấn đề ô nhiễm pilot v mã trƣớc ô nhiễm 25 II Mô h nh hệ thống 25 III Vấn đề ô nhiễm pilot Massive MIMO 28 IV Mã trƣớc ô nhiễm v hệ Massive MIMO khử hết nhiễu 30 V Kết luận chƣơng 32 CHƢƠNG III MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 34 I Sơ đồ mô hệ thống 34 II Kịch ản v ƣớc mô 35 Các ƣớc mô 35 Sơ đồ khối mô hệ thống 35 III Kết mô 36 IV Kết luận chƣơng 39 KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC C C H NH V H NH N I DUNG Hình 1.1 Tổng quát hệ thống MIMO Hình 1.2 Hệ thống STBC với anten phát v anten thu Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát mã trƣớc Hình 1.4 Sơ đồ mã trƣớc Zero-forcing Hình 1.5 Một số mơ hình anten phƣơng án triển khai cho trạm gốc Massive MIMO Hình 1.6 Mơ h nh k nh truyền đơn tế Hình 1.7 o Nâng cao hiệu quang phổ đƣờng l n 10 lần đồng thời tăng hiệu lƣ ng ức xạ gấp 100 lần với công nghệ MIMO cỡ lớn Hình 1.8 Mơ h nh diễn tả nhiễm pilot Hình 1.9 CDF giá trị lây lan cho hệ thống MIMO với thiết ị đầu cuối v số anten trạm: 4, 32, 128 Hình 1.10 Giá trị đạt đƣ c đƣờng xuống sử dụng mã hóa trƣớc MRT với thiết ị đầu cuối 4,128 anten trạm gốc anten thứ m cell thứ i v thiết ị đầu Hình.2.1 Các hệ số kênh cuối thứ k cell thứ l Hình 2.2 Khoảng thời gian kết h p với T =11 ký hiệu OFDM Hình 3.1 Mô h nh mô hệ với L = cell Hình 3.2 Sơ đồ khối mơ hệ thống Hình 3.3 Mơ với hệ số fadinh ảnh hƣởng li n cell a=1 Hình 3.4 Mơ với hệ số fadinh ảnh hƣởng li n cell a=0.7 Hình 3.5 Mô với hệ số fadinh ảnh hƣởng li n cell a=0.5 Hình 3.6 Mơ với hệ số fadinh ảnh hƣởng li n cell a=0 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Viết Tắt AWGN Tiếng Anh Tiếng Việt Additive white Gaussian noise Tạp âm trắng chuẩn cộng t nh BER Bit error rate Tỉ số it lỗi tr n số it phát BPSK Binary phase shift keying Điều chế pha nhị phân Base station Trạm sở CDF Cumulative density function H m mật độ t nh lũy CSI Channel state information Thông tin trạng thái k nh FDD Frequency division duplex Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency division multiple access Đa truy cập theo tần số IID Independent and identically distributed Phân phối xác định v độc lập LMS Least mean square Trung LOS Line-of-Sight Tầm nh n thẳng LS Least square B nh phƣơng nhỏ Large Scale Antenna Systems Hệ thống anten LTE Long Term Evolution Tiến hóa d i hạn MAC Multiple Access Channel K nh đa truy nhập Matched Filter Bộ lọc phù h p BS LSAS MF nh nh phƣơng nhỏ ao gồm số lƣ ng lớn MIMO Multiple input multiple output Nhiều đầu v o v nhiều đâu MMSE Minimum mean square error Trung thiểu nh nh phƣơng lỗi tối LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MRC Maximum ratio combining Kết h p tỷ lệ tối đa MRT Maximum ratio transmission Phát tỷ số cực đại MS Mobile station Trạm di động MSE Mean square error Trung MUMIMO Multi-user MIMO Đa ngƣời dùng MIMO NLOS Non line-of-sight Tầm nh n không thẳng Near optimal Gần tối ƣu NOP OFDM nh nh phƣơng lỗi Orthogonal Frequency division Đa truy cập phân tần trực giao multiple Personal communications service Dịch vụ thông tin li n lạc cá nhân PILOT Pilot- beamforming Tạo úp pilot PSK Phase shift keying Điều chế khóa dịch pha QAM Quadrature amplitude modulation Điều chế i n độ vng góc QPSK Quadature phase shift keying Điều chế khóa dịch pha cầu phƣơng RF Radio Frequency Tần số vô tuyến Rx Receiver Máy thu sóng SIR Signal to interference radio Tỉ số t n hiệu tr n nhiễu SM Spatial Multiplexing Ghép kênh phân chia không gian SNR Signal to noise radio Tỉ số t n hiệu tr n tạp âm STBC Space-time block code Mã hóa khối khơng gian-thời gian STTC Space-time trellis codes Mã hóa mạng lƣới không thời gian PCS LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đơn ngƣời dùng MIMO SU-MIMO Single-User MIMO Time division duplex Song công phân chia theo thời gian Tx Tranmitter Máy phát sóng ZF Zero – Forcing Cƣỡng ức không TDD LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Hiện nhu cầu sử dụng dịch vụ truyền thông v giải tr thiết ị di động ng y c ng lớn Điều n y tạo động lực để nghi n cứu phát triển không ngừng khả phục vụ truyền thông không dây.Tuy nhiên tài nguyên ăng tần vô tuyến l hữu hạn Tr n thực tế (thế hệ 1G 2G) việc khai thác sử dụng tối ƣu miền thời gian v miền tần số đƣ c nghi n cứu kỹ lƣỡng, song việc nghi n cứu sử dụng có hiệu miền khơng gian đặc iệt với hệ thống thông tin di động tiến tr nh khai phá Một giải pháp l sử dụng cơng nghệ truyền vơ tuyến đa ăng ten hay cịn gọi l cơng nghệ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) Các hệ thống thông tin di động tế o hệ (3G) hệ (4G) v công nghệ nhƣ LTE đƣ c chuẩn hóa sử dụng cơng nghệ MIMO để tăng tốc độ liệu nhi n công nghệ sử dụng MIMO điểm - điểm Việc đời kỹ thuật Massive MIMO (MIMO tập lớn hay MIMO điểm - đa điểm) tập trung khai thác t i nguy n miền không gian đặt tảng cho thông tin di động tế o hệ thứ (5G) Hệ thống Massive MIMO tạo hƣớng nghi n cứu số trạm sở có số anten nhiều số lƣ ng thu ao di động nhiều lần Hệ thống n y đem lại nhiều l i ch nhƣ tăng tốc độ truyền thông không dây đồng thời cho nhiều thiết ị đầu cuối, việc mở rộng số lƣ ng anten trạm sở tập trung lƣ ng v o vùng nhỏ không gian để mang lại cải tiến lớn lƣu lƣ ng v hiệu suất, lƣ ng ức xạ, hiệu suất phổ v hiệu suất lƣ ng Trong hệ thống Massive MIMO có nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải nhƣ kỹ thuật ghép k nh khơng gian tách sóng đƣờng l n đƣờng xuống cách t nh toán số anten tr n trạm sở kết h p thiết ị có giá th nh rẻ nhƣng hiệu lại cao nhi n hệ thống Massive MIMO có số hạn chế định nhƣ hạn chế đặc t nh k nh thuận nghịch lan truyền sóng vơ tuyến v trực giao đáp ứng k nh v đặc iệt l ô nhiễm pilot hệ có nhiều tế o LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tƣơng tự với đƣờng l n ta có SINR đường lên : ∑ VI Mã trƣớc ô nhiễm hệ Massive MIMO khử hết nhiễu Giá trị SINR từ kết đƣ c cải thiện ằng số kỹ thuật khác nhi n kỹ thuật n y không l m cho giá trị SINR tăng theo M Tuy nhiên sử dụng phƣơng pháp hệ thống mạng MIMO hợp tác để khử nhiễu ảnh hƣởng cell có sử dụng lại pilot phƣơng pháp n y dựa tr n giả thiết trạm sở phải gửi cho ƣớc lƣ ng k nh ̂ Điều n y tr n thực tế l thực đƣ c hệ Massive MIMO có số anten M trạm sở l lớn V để giải vấn đề ô nhiễm pilot v xây dựng hệ thống khơng cịn nhiễu cell sử dụng h p tác hạn chế trạm sở, cụ thể nhƣ sau :  Các t n hiệu ản tin qki truy cập tất trạm sở mạng  Các hệ số fading chậm ƣớc lƣ ng ch nh xác v có sẵn trạm sở trạm trung tâm mạng Trên thực tế cần số đủ qki với số hạn chế cell xung quanh cell i Các hệ số fadinh chậm dễ d ng ƣớc lƣ ng khơng đổi với M anten tần số v qua nhiều khe thời gian Đặc iệt hệ OFDM cần sử dụng ký hiệu (phát xi) l xác định đƣ c đủ tham số qki V dụ hệ thống Massive MIMO với ăng tần 20 MHz độ d i ký hiệu có ch 60µs, có 1400 sóng mang ký hiệu OFDM Ta phân đầu cuối sóng mang Các đầu cuối phát pilot độ d i ằng (cho trƣờng h p ψkl=1) đồng thời tr n sóng mang đƣ c phân Trạm sở i nhận đƣ c : √ t nh ƣớc lƣ ng ̂ Dễ thấy rằng: 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Do cần ký hiệu OFDM để có đƣ c ƣớc lƣ ng n y Tiếp từ phƣơng tr nh (6) t nh giá trị nhận đƣ c đầu cuối k cell i, thay cho việc xử lý với Qkl nhƣ giao thoa v ƣớc lƣ ng cơng suất ta có: √ √ ̂ √ √ (∑ √ ) p dụng t nh chất tập số lớn ta nhận đƣ c : √ √ Từ iểu thức tr n (9) ta có : ( √ √ Với √ ( ) ) ( ) ; ( √ ) √ Nhƣ ta thấy Bk chứa hệ số fading chậm Tức l mã trƣớc ô nhiễm t n hiệu nhận đƣ c thiết ị đầu cuối thứ k ị nhiễu từ tín hiệu thiết ị đầu cuối sử dụng pilot hệ L cell hệ số nhiễu ảnh hƣởng ch nh fading chậm Tr n sở n u tiến h nh mã trƣớc ô nhiễm đƣờng xuống (PCP) :  Trạm sở thứ i ƣớc lƣ ng hệ số fading chậm phát chúng đến trạm trung tâm mạng trạm sở khác  Trạm trung tâm mạng t nh ma trận mã trƣớc nhiễm PCP (nhằm khử nhiễu có hệ số fading chậm từ thiết ị đầu cuối sử dụng chung pilot L cell xung quanh) 31 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sau trạm trung tâm phát h ng thứ l :  Tại trạm l t nh toán t nh hiệu thu đƣ c l : tới trạm gốc l Sau trạm l phát thơng qua M anten vector mã trƣớc Từ (15); (16); (17) ta có thiết ị đầu cuối k thu đƣ c t n hiệu : √ ( ) ( ) ( ) Từ phƣơng tr nh cộng th m nhiễu tạp âm can thiệp khác có SINR : Nhƣ với phối h p n u hệ thống khơng cịn tạp âm v nhiễu loại ỏ đƣ c ảnh hƣởng việc sử dụng chung pilot cell lân cận hệ thống Massive MIMO V Kết uận chƣơng Từ sở lý thuyết phân t ch ta nhận thấy khoảng thời gian kết h p l ngắn cộng th m l i ch hệ thống Massive MIMO số lƣ ng anten M l vô hạn th việc ảnh hƣởng fadinh nhanh l nhỏ thay đổi chậm v coi nhƣ l không ảnh hƣởng V hệ thống ảnh hƣởng sử dụng lại pilot cell lân cận dẫn đến ô nhiễm t n hiệu thiết ị đầu cuối ô nhiễm n y chủ yếu gây ởi fadinh chậm V để triệt ti u ô nhiễm liên cell ằng cách sử dụng mã trƣớc ô nhiễm đƣ c chứng minh n u tr n l ho n to n khử hết nhiễm v xây dựng đƣ c hệ thống ho n to n không tạp âm v nhiễu 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tuy nhi n để loại ỏ ô nhiễm li n cần đến h p tác hạn chế cell lân cận có sử dụng lại pilot h p tác n y thể thông qua việc ƣớc lƣ ng hệ số fadinh chậm v hệ số n y đƣ c truy cập to n mạng khả phần cứng nhƣ tốc độ xử lý thiết ị trạm sở v mạng trung tâm đáp ứng đƣ c vấn đề h p tác trạm sở to n mạng 33 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG III MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN I Sơ đồ mô hệ thống Sử dụng phƣơng pháp Monter Carlo ta xây dựng sơ đồ nhƣ sau để mô đánh giá hiệu kỹ thuật mã trƣớc ô nhiễm: Hình 3.1 Mô hình mô hệ với L = cell Mô tả sơ đồ mô : - Xét cell liền kề cell cell Mỗi cell chứa đầu cuối có sử dụng lại pilot gây n n nhiễu liên cell v hệ số v t n hiệu q1,q2 đƣ c giả định iết trƣớc trạm trung tâm - Khi số lƣ ng anten trạm sở tăng đến vơ ( M→∞ ) nhiễu li n cell ảnh hƣởng ởi hệ số fadinh chậm - Các hệ số fadinh chậm đƣ c trạm sở iết trƣớc th mã trƣớc liệu theo ma trận nghịch đảo fadinh chậm, sau tiến h nh mã trƣớc t n hiệu theo fadinh nhanh phát tới thiết ị đầu cuối thông qua anten trạm sở - Tại thiết ị đầu cuối t n hiệu đƣ c giải điều chế v định Do fadinh chậm đƣ c mã trƣớc n n t n hiệu nhận đƣ c gần không ị nhiễu hay tạp âm 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com II Kịch c c bƣớc mô C c bƣớc mô Bước : Cho trƣớc giá trị M K v giá trị fadinh chậm ngẫu nhi n Bước : Gieo ma trận k nh G1 (Mx1) ngƣời dùng cell G2 (Mx1) ngƣời dùng có sử dụng lại pilot cell trạm sở Bước : Tính vector mã trƣớc, từ phân l m trƣờng h p để so sánh a) Mã hóa liệu ằng vector mã trƣớc tiến h nh truyền tr n k nh xuống cell Quyết định đếm lỗi vẽ đƣờng SNR b) Mã liệu ằng ma trận mã trƣớc A=B-1 sau mã vector mã trƣớc nói tr n Cho kết truyền tr n k nh xuống cell Quyết định đếm lỗi vẽ đƣờng SNR Bước : Các mô tr n thực theo hệ số tăng dần Vẽ đồ thị lỗi v so sánh đồ thị trƣờng h p Sơ đồ khối mô hệ thống Hình 3.2 Sơ đồ khối mơ hệ thống 35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.2 tr nh y sơ đồ khối mơ hệ thống Trong t n hiệu tr n k nh truyền đƣ c điều chế theo chế độ QPSK máy di động gửi pilot yêu cầu thiết lập k nh tới trạm sở lúc n y trạm sở ƣớc lƣ ng ma trận k nh ̂ sau trạm sở mã liệu ằng phƣơng pháp l mã trực tiếp không khử ô nhiễm v mã trƣớc ằng ma trận khử ô nhiễm thơng qua hệ số fadinh chậm có sẵn từ mạng trung tâm gửi đến Các liệu v hệ số fadinh chậm trạm sở đƣ c trao đổi với tr n mạng nhằm ƣớc lƣ ng k nh xác Tiếp theo trạm sở gửi lại tr n k nh xuống thông qua k nh thiết lập tới máy di động Lúc n y máy di động xác định đƣ c liệu nhận đƣ c liệu nhận máy di động đƣ c so sánh với nguồn để đếm lỗi trƣờng h p có ô nhiễm v ô nhiễm Lỗi hai trƣờng h p đƣ c so sánh với số kịch ản với thay đổi hệ số ảnh hƣởng ởi fadinh chậm III Kết mô 1.Mô với hệ số ảnh hưởng cell a = Hình 3.3 Mơ với hệ số fadinh ảnh hưởng liên cell a=1 36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tại kịch ản mô n y dải công suất phát từ đến 10 dB xét cell với trƣờng h p mã hóa liệu ằng vector mã trƣớc (đường đánh dấu ∆) mã liệu ằng ma trận mã trƣớc A=B-1 (đường đánh dấu [] ) ta thấy công suất phát c ng nhỏ th tỷ lệ lỗi c ng lớn với phƣơng pháp mã hóa ằng vector mã trƣớc nhi n sử dụng ma trận mã trƣớc th tỷ lệ lỗi gần nhƣ thay đổi khơng lớn v ln có tỷ lệ lỗi nhỏ cỡ ~ 10-2 Các giá trị BER đƣ c phân ố đồng với kỹ thuật sử dụng mã trƣớc khử nhiễm từ cho thấy số lƣ ng M anten không ị ảnh hƣởng lớn tới tỷ lệ lỗi it hệ thống Nh n v o đồ thị ta thấy công suất phát không cần lớn nhƣng sử dụng ma trận mã trƣớc th việc triệt nhiễu ảnh hƣởng li n cell cho tỷ lệ lỗi it thấp so với vector mã trực tiếp liệu 2.Mô với hệ số ảnh hưởng cell a = 0.7 Hình 3.4 Mô với hệ số fadinh ảnh hưởng liên cell a=0.7 37 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Với kịch ản a=0.7 ta thấy sử dụng ma trận mã trƣớc th việc triệt nhiễu ảnh hƣởng li n cell cho tỷ lệ lỗi it thấp so với vector mã trực tiếp liệu cụ thể < 10-2 Kết h nh 3.2 phù h p với lý thuyết hệ ảnh hƣởng ởi fadinh chậm thay đổi di chuyển máy di động cho tỷ lệ lỗi thấp 3.Mô với hệ số ảnh hưởng cell a = 0.5 Hình 3.5 Mơ với hệ số fadinh ảnh hưởng liên cell a=0.5 Với kịch ản a=0.5 ta thấy sử dụng ma trận mã trƣớc th việc triệt nhiễu ảnh hƣởng li n cell cho tỷ lệ lỗi it thấp so với vector mã trực tiếp liệu cụ thể ~ 10-3 38 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com IV Kết uận chƣơng Khi sử dụng ma trận mã trƣớc liệu th cho ta hiệu lỗi tốt nhiều so với mã hóa vector liệu cho truyền trực tiếp tr n đƣờng xuống Mặc dù trƣờng h p hệ số fadinh chậm ảnh hƣởng li n cell l lớn tức l a=1 th cho ta hiệu lỗi li n cell đƣ c cải thiện đáng kể Khi hệ số fadinh chậm ảnh hƣởng li n cell c ng nhỏ th hiệu lỗi c ng tốt tức l liệu máy thu đƣ c triệt lỗi sử dụng ma trận mã trƣớc Trong hệ thống có sử dụng mã trƣớc nhiễm có nhiều cell th cơng suất phát nhỏ nhƣng khử đƣ c nhiễm tốt v giảm đƣ c cơng suất hệ thống đồng thời việc tăng số lƣ ng anten M hệ thống th tỷ lệ lỗi không ị ảnh hƣởng Đặc iệt ta thấy nhiễu ảnh hƣởng sau sử dụng mã trƣớc ô nhiễm l dạng nhiễu Gause v có phân ố đồng v giá trị trung nh tiến tới zero tức l phƣơng pháp loại ỏ ho n to n nhiễu Các kết mô tr n phù h p với lý thuyết v cho hƣớng việc loại ỏ nhiễu li n cell có sử dụng lại pilot hệ Massive MIMO 39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN Hiện thiết ị di động ng y c ng phổ iến đồng thời đòi hỏi tốc độ truyền thông liệu cao ổn định v đảm ảo chất lƣ ng V phục vụ số lƣ ng lớn thiết ị di động tập trung khu vực thời điểm định Ch nh v giải pháp để đạt đáp ứng đƣ c y u cầu ng y c ng cao hệ thống mạng khơng dây l sử dụng cơng nghệ truyền thơng vô tuyến sử dụng số lƣ ng lớn anten trạm phát Massive MIMO Hệ thống Massive MIMO tạo hƣớng nghi n cứu tận dụng tất l i ch MIMO thông thƣờng nhƣng tr n quy mô lớn nhiều Massive MIMO đồng thời tạo khả cho phát triển tƣơng lai mạng ăng thông rộng tận dụng đƣ c lƣ ng hiệu an toàn, sử dụng trải phổ cách hiệu đáp ứng đƣ c y u cầu cho mạng 5G Mặc dù hệ thống Massive MIMO đem lại nhiều l i ch nhi n có số hạn chế định k nh thuận nghịch, lan truyền sóng vơ tuyến v trực giao đáp ứng k nh đặc iệt l ô nhiễm pilot cell lân cận có sử dụng lại chuỗi pilot Sau nghiên cứu đề t i “Mã trƣớc ô nhiễm Pilot hệ thống Massive MIMO” v đƣ c giúp đỡ tận t nh giảng vi n hƣớng dẫn em học đƣ c nhiều kiến thức hệ thống Massive MIMO tr nh gây ô nhiễm pilot li n cell sử dụng lại chuỗi pilot v khả mã hóa trƣớc nhiễm nhằm triệt ti u ô nhiễm li n cell hệ thống Massive MIMO Mặc dù luận văn t m tòi v có đánh giá thơng qua chƣơng tr nh mơ việc loại ỏ ô nhiễm li n cell nhi n nhiều yếu tố l giả thiết nhƣ số lƣ ng anten trạm sở l lớn để đảm ảo fadinh nhanh l không ảnh hƣởng hệ số fadinh chậm giả thiết l đƣ c iết trƣớc trạm sở V nhiều vấn đề li n quan cần phải nghi n cứu th m để áp dụng v o thực tế B n cạnh đề t i mở hƣớng đầy triển vọng cho việc phát triển hệ thống loại ỏ ho n to n ô nhiễm li n cell Do thời gian có hạn v thời gian t m hiểu chƣa lâu n n tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣ c đóng góp ý kiến ph nh nhận xét để ho n thiện v phát triển đề t i n y 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Trịnh Anh Vũ “Thông Tin Di Động” NXB Đại Học Quốc Gia 2006 [2 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng “ Lý thuyết trải phổ v đa truy nhập vô tuyến” Học viện công nghệ ƣu ch nh viễn thông 2006 Tiếng Anh [3] Erik G Larsson, Ove Edfors, Fredrik Tufvesson, Thomas L.Marzetta Massive MIMO for Next Generation Wireless Systems, IEEE Communications Magazine, February 2014; [4 T L Marzetta “How much training is required for multiuser MIMO?” Fortieth Asilomar Conf on Signals, Systems, & Computers, Pacific Grove, CA, Oct 2006, pp.359–363; [5 A Ashikhmin and T L Marzetta “Pilot Contamination Precoding in MultiCell Large Scale Antenna Systems ” IEEE Int’l Symp Information Theory Cambridge, MA, July 2012 [6] S M Kay, Fundamentals of Statistical Signal Processing: Estimation Theory Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1993 41 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHỤ LỤC Chƣơng trình Mat ab mơ hệ thống khơng sử dụng mã trƣớc có sử dụng mã trƣớc khử ô nhiễm với hệ số thay đổi fadinh chậm khác ( 0, 0.5, 0.7, ) clear all L=2; M=15; K=1; N=100; pudB=10; %Cong suat duong len tinh theo dB pu=sqrt(10^(pudB/10)); a=0-0.5-0.7-1; %He so thay doi fadinh cham anh huong cua cell lan can %He so fading cham gia thiet ban dau D11=0.98; D21=a*0.38; D12=a*0.3; D22=0.9; % Du lieu gia dinh ban dau tu nguoi dung o cell, dieu che BPSK Data1 =-1+2*round(rand(K,N)); Data2 =-1+2*round(rand(K,N)); pd=0:2:10; %Dai cong suat mo phong tinh theo dB Er1=zeros(1,length(pd)); Er2=zeros(1,length(pd)); Er3=zeros(1,length(pd)); Er4=zeros(1,length(pd)); for n=1: length(pd) sqpd=sqrt(10^(pd(n)/10)); for t=1:1000 %Gia tri tinh toan dai cong suat la 2000 gia tri %He so fading nhanh H11 = (randn(K,M) + 1i*randn(K,M))/sqrt(2); H21 = (randn(K,M) + 1i*randn(K,M))/sqrt(2); H12 = (randn(K,M) + 1i*randn(K,M))/sqrt(2); H22 = (randn(K,M) + 1i*randn(K,M))/sqrt(2); 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com G11=sqrt(D11)*H11; % Kenh tu nguoi dung cell den BS1 G21=sqrt(D21)*H21; % Kenh tu nguoi dung cell den BS1 G12=sqrt(D12)*H12; % Kenh tu nguoi dung cell den BS2 G22=sqrt(D22)*H22; % Kenh tu nguoi dung cell den BS1 % Trong pha huan luyen co o nhiem o pha duong len z1=(randn(K,M) + 1i*randn(K,M))/sqrt(2); z2=(randn(K,M) + 1i*randn(K,M))/sqrt(2); y1=sqrt(pu)*(G11'+G21')+z1'; % Tin hieu tai bo thu BS1 y2=sqrt(pu)*(G12'+G22')+z2'; % Tin hieu tai bo thu BS2 G_mmse1=(sqrt(pu)/1+pu)*y1'; % Uoc luong kenh, co o nhiem, theo MMSE den BS G_mmse2=(sqrt(pu)/1+pu)*y2'; % Uoc luong kenh, co o nhiem, theo MMSE den BS w11=G_mmse1'/sqrt(G_mmse1*G_mmse1'); w22=G_mmse2'/sqrt(G_mmse2*G_mmse2'); z11=(randn(K,N) + 1i*randn(K,N))/sqrt(2); z22=(randn(K,N) + 1i*randn(K,N))/sqrt(2); % Tin hieu thu o dau cuoi moi mobile (co o nhiem tai pha downlink) x1=(sqpd/sqrt(M))*(G11*(w11*Data1)+G12*(w22*Data2))+z11; x2=(sqpd/sqrt(M))*(G21*(w11*Data1)+G22*(w22*Data2))+z22; anpha11=sqrt(G_mmse1*G_mmse1'); anpha22=sqrt(G_mmse2*G_mmse2'); % Ma tran ma truoc B=[D11/anpha11 D12/anpha22 D21/anpha11 D22/anpha22]; A=B^-1; C=A*[Data1; Data2]; %Ma tran du lieu co ma truoc o nhiem % Tin hieu thu o dau cuoi moi mobile (da khu o nhiem) x3=(sqpd/M)*(G11*(w11*C(1,:))+G12*(w22*C(2,:)))+ z11; x4=(sqpd/M)*(G21*(w11*C(1,:))+G22*(w22*C(2,:)))+ z22; Data1r=sign(real(x1)); Data2r=sign(real(x2)); Data3r=sign(real(x3)); Data4r=sign(real(x4)); 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com %So sanh loi voi du lieu ban dau truong hop co o nhiem error1(t)= sum(Data1 ~=Data1r); error2(t) = sum(Data2 ~=Data2r); error3(t)= sum(Data1 ~=Data3r); error4(t) = sum(Data2 ~=Data4r); end Er1(n)=sum(error1)/(1000*N); Er2(n)=sum(error2)/(1000*N); Er3(n)=sum(error3)/(1000*N); Er4(n)=sum(error4)/(1000*N); %Ve cac duong tin hieu thu duoc figure(1) semilogy(pd,Er1,'-^',pd,Er2,'-s',pd,Er3,'-*',pd,Er4,'-o');grid on; xlabel('Power Down[dB]'); ylabel('BER'); title(['Mo phong he thong voi a = ',num2str(a)]); legend('Dau cuoi cell chua khu o nhiem','Dau cuoi cell chua khu o nhiem','Dau cuoi cell da khu o nhiem','Dau cuoi cell da khu o nhiem'); pause(0.5) end 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... II MÃ TRƢỚC Ô NHIỄM PILOT TRONG HỆ THỐNG MASSIVE MIMO 25 I Vấn đề ô nhiễm pilot v mã trƣớc ô nhiễm 25 II Mô h nh hệ thống 25 III Vấn đề ô nhiễm pilot Massive MIMO. .. HỌC CÔNG NGHỆ BÙI THẾ KHANG MÃ TRƢỚC Ô NHIỄM PILOT TRONG HỆ THỐNG MASSIVE MIMO Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 02 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ... thống Massive MIMO? ?? Luận văn đƣ c cấu trúc l m chƣơng : CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG MASSIVE MIMO CHƢƠNG II : MÃ TRƢỚC Ô NHIỄM PILOT TRONG HỆ THỐNG MASSIVE MIMO CHƢƠNG III: MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN Luận