Nghiên cứu kỹ thuật MIMO và ứng dụng mã Turbo trong mô hình hệ thống MIMO

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH oOo LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: Điện tử-Viễn Thông Hệ: Chính quy Niên khóa: 2004-2009 Đề tài: Mã số đề tài: 08404160282 Giáo viên hướng dẫn : Thầy HỒ VĂN CỪU Thầy LÊ CHU KHẨN Sinh viên thực hiện : VŨ ĐÌNH ĐỒNG LỚP : Đ04VTA1 MSSV : 404160022 Năm 2008 LỜI CÁM ƠN Sau nhiều năm được học tập tại Học Viện Bưu Chính Viễn Thông em đã được tiếp thu được rất nhiều kiến thức quý báu từ phía các thầy cô, bạn bè, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Điện Tử - Viễn Thông. Đến hôm nay nó là nền tảng vững chắc để giúp em có đủ tự tin và nghị lực đển chuẩn bị vào đời. Để hoàn thành cuốn luận văn này em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Học Viện Bưu Chính Viễn Thông. Đặc biệt hơn cả là Thầy Hồ Văn Cừu và Thầy Lê Chu Khẩn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ cũng như cung cấp tài liệu để em hoàn thành cuốn luận văn này. Cám ơn tất cả các bạn bè của tôi đã giúp đỡ, ủng hộ tôi hết mình. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, anh và em tôi đã quan tâm, lo lắng, động viên tôi trong suốt quá trình học tập. Xin chân thành cảm ơn ! Hồ Chí Minh, 25 tháng 11 năm 2008 Vũ Đình Đồng MSĐT: 08404160282 Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, công nghệ viễn thông đã trở thành một phần rất quan trọng trong cuộc sống, các hệ thống thông tin vô tuyến đã mở ra một chiều hướng mới về phương tiện liên lạc. Con người có thể liên lạc với nhau tại mọi nơi, mọi lúc. Các hệ thống di động thế hệ thứ 2, thứ 3 có thể cung cấp tốc độ dữ liệu từ 9,6 kbps đến 2 Mbps. Gần đây, các mạng LAN vô tuyến theo chuẩn IEEE 802.11 có thể truyền thông tại tốc độ khoảng 54 Mbps Trong vài năm nữa, 4G (thế hệ di động thứ tư) sẽ được chuẩn hoá. Một số giải pháp triển vọng để cải tiến hiệu suất của hệ thống một cách đáng kể đã được đưa ra. Một trong các công nghệ truyền thông vô tuyến di động tương lai có triển vọng nhất là sử dụng nhiều phần tử anten tại máy phát và máy thu (Multi Input Multi Output). Hệ thống MIMO có thể tăng dung lượng lên rất nhiều nên nó gây được nhiều sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu về lĩnh vực vô tuyến. Dung lượng của hệ thống MIMO tỷ lệ tuyến tính với số lượng anten được sử dụng tại hai đầu cuối. Tuy nhiên, dung lượng này thu được bằng cách sử dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu phức tạp ở cả hai đầu cuối. Vài năm trở lại đây, các nhà nghiên cứu đã đưa ra mã hóa không gian – thời gian. Mã hóa không gian – thời gian là một kỹ thuật xử lý tín hiệu/ mã hóa sử dụng nhiều anten phát và anten thu. Kỹ thuật mã hóa này còn được gọi là kỹ thuật điều chế mã hóa hai chiều vì trong kỹ thuật này tín hiệu được mã hóa kết hợp với điều chế và phân tập không gian. Kỹ thuật này được đánh giá là một kỹ thuật cung cấp tốc độ truyền dẫn cao đồng thời lại có thể đảm bảo tính tin cậy cho đường truyền vô tuyến. Đi song song với vấn đề nâng cao dung lượng của hệ thống thì vấn đề sửa lỗi cũng được quan tâm rất nhiều. Hiện nay mã Turbo là một trong những loại mã có khả năng sửa lỗi gần tiến tới giới hạn Shannon. Chính vì những vấn đề trên, em đã lựa chọn đề tài của mình là: “Nghiên cứu kỹ thuật MIMO và ứng dụng mã Turbo trong mô hình hệ thống MIMO”. Đề tài tiến hành nghiên cứu các nội dung theo bố cục 4 chương và chương trình mô phỏng: Chương 1: Tổng quan về hệ thống MIMO Trình bày một cách tổng quan về hệ thống MIMO, ưu và nhược điểm của hệ thống. Sau đó là xem xét dung lượng của hệ thống MIMO trong kênh truyền và so sánh với các hệ thống SISO.MISO và SIMO. Chương 2: Giới thiệu về mã hóa không gian – thời gian Giới thiệu mã khối không gian – thời gian và mã Trellis không gian – thời gian. Đưa ra kết quả mô phỏng và so sánh khả năng thực thi của hai loại mã hóa này. Chương 3: Mã Turbo Trình bày về mã Turbo và các thuật toán giải mã lặp. Chương 4: Ứng dụng mã Turbo trong mô hình hệ thống MIMO Ứng dụng các nguyên lý mã hóa và giải mã lặp của mã Turbo vào trong mã hóa không gian – thời gian, chúng ta sẽ có một loại mã hóa khá mới đó là: Space – Time Turbo Trellis Code. Và đưa ra kết quả so sánh với mã Trellis không gian – thời gian. MSĐT: 08404160282 Lời mở đầu Chương trình mô phỏng Trình bày giao diện chương trình và kết quả mô phỏng. Nhờ sự quan tâm, giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình của Thầy Hồ Văn Cừu và Thầy Lê Chu Khẩn. Cùng với nỗ lực của bản thân, cuốn luận văn này đã được hoàn tất với mức độ nhất định. Vì trình độ và thời gian có hạn nên cuốn luận văn này chắc chắc không tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và các ý kiến đóng góp của các bạn bè. Một lần nữa xin tỏ lòng biết ơn đến tất cả các thầy cô, gia đình và bạn bè đã giúp em hoàn thành cuốn luận văn này Trân trọng Vũ Đình Đồng MSĐT: 08404160282 Mục lục Trang 1 Mục lục Mục lục các hình vẽ 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MIMO 1.1 Giới thiệu 5 1.1.1 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống MIMO 7 1.2 Hệ thống MIMO 8 1.2.1 Dung lượng hệ thống MIMO 10 1.3.2 Dung lượng MIMO khi máy phát biết được CSI 14 1.3.3 Dung lượng MIMO khi máy phát chưa biết được CSI 15 1.3.4 Các trường hợp đặc biệt 16 1.3.4.a. Dung lượng kênh SIMO 16 1.3.4.b. Dung lượng kênh MISO 17 1.3.5 Dung lượng của kênh ngẫu nhiên 18 1.3.5.b. Dung lượng hao hụt (outage) 21 1.3.6 Ảnh hưởng của tương quan Fading trên dung lượng MIMO 22 1.3.7 Ảnh hưởng của LOS trên dung lượng kênh MIMO 25 1.3.8 Ảnh hưởng của XPD trên dung lượng MIMO 26 1.4 Các loại máy thu sử dụng trong hệ thống MIMO 28 1.5 Các phương pháp tăng mức độ đa dạng của đường truyền trong MIMO 29 1.6 Tổng kết 31 CHƯƠNG 2: MÃ HÓA KHÔNG GIAN THỜI GIAN 2.1 Giới thiệu 32 2.2 Mã khối không gian - thời gian STBC 32 2.2.1 Giới thiệu 32 2.2.2 Mã không gian- thời gian Alamouti 32 2.2.2.a Giải mã Maximum Likelihood 34 2.2.2.b Kết hợp tỉ số tối đa (MRC-Maximum Ratio Combining) 35 2.2.2.c Chất lượng của sơ đồ Alamouti 35 2.2.2.d Các đặc điểm của phương pháp Alamouti 36 2.2.3 Cấu trúc chung mã khối không gian thời gian STBC 36 2.2.4 Kết quả mô phỏng 38 2.3 Mã Trellis không gian – thời gian STTC 39 2.3.1 Giới thiệu 39 2.3.2 Các hệ thống mã không gian thời gian 39 2.3.3 Tiêu chuẩn thiết kế từ mã không gian-thời gian 41 2.3.4 Xác suất lỗi trong kênh Fadinh chậm 42 2.3.4.b Giới hạn trên của PEP khi rM R <4 44 2.3.4.c Tiêu chuẩn thiết kế STTC trong kênh Fading Rayleigh chậm 45 2.3.5 Xác suất lỗi trong kênh Fading nhanh 49 2.3.5.a Giới hạn trên của PEP khi 4 H R M   50 2.3.5.b Giới hạn trên của PEP khi 4 H R M   51 2.3.5.c Tiêu chuẩn thiết kế STTC trong kênh Fading Rayleigh nhanh 51 2.3.6 Mã hóa/ giải mã STTC trong các kênh Fading phẳng 52 2.3.6.a Xây dựng mã cho các kênh Fading phẳng 53 MSĐT: 08404160282 Mục lục Trang 2 2.3.6.b Ví dụ sử dụng 4-PSK 54 2.3.7 Phân tích hoạt động của STTC trong kênh Fading chậm 58 2.3.8 Phân tích hoạt động của STTC trong kênh Fadinh nhanh 59 2.4 So sánh STBC và STTC 59 2.4 Tổng kết 60 CHƯƠNG 3: MÃ HÓA TURBO 3.1 Giới thiệu về mã Turbo 61 3.2 Bộ mã hóa xoắn hệ thống đệ quy RSC 62 3.2.1 Mã xoắn hệ thống đệ quy RSC 62 3.2.2 Các bộ mã hóa xoắn đệ quy và không đệ quy 63 3.2.3 Kết thúc Trellis 64 3.2.4 Bộ giải mã ngõ vào mềm-ngõ ra mềm SISO 65 3.2.4a. Quyết định cứng và quyết định mềm 65 3.3 Bộ mã hóa Turbo 66 3.3.1 Bộ ghép xen 67 3.3.1a. Bộ ghép xen ma trận (bộ ghép xen chèn khối) 68 3.3.1.b. Bộ ghép xen Helical 69 3.3.1c. Bộ ghép xen giả ngẫu nhiên 69 3.4 Bộ giải mã Turbo 69 3.4.1 Tổng quan về các thuật toán giải mã 69 3.4.2 Giải thuật MAP 72 3.4.3 Nguyên lý của bộ giải mã Viterbi ngõ ra mềm 73 3.4.3.a Độ tin cậy của bộ giải mã SOVA tổng quát 74 3.4.3.b Sơ đồ khối của bộ giải mã SOVA 76 3.5 Tổng kết 78 CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG MÃ TURBO TRONG MÔ HÌNH HỆ THỐNG MIMO 4.1 Giới thiệu 79 4.2 Xây dựng mã STTC đệ quy 79 4.2.1 Hiệu suất của STTC đệ quy 82 4.3 Space Time Turbo Trellis Code 83 4.3.1 Sơ đồ mã hóa Space Time Turbo Trellis Code 83 4.3.2 Thuật toán giải mã 84 4.3 Kết quả mô phỏng ST Turbo TC 87 4.3.1 So sánh ST Turbo TC với STTC 88 4.3.2 Khả năng sửa lỗi của số lần lặp 88 4.3.3 Hiệu suất của tương quan anten 90 4.3.4 Hiệu suất trong kênh Fading nhanh 90 4.4 Tồng kết 91 MSĐT: 08404160282 Mục lục các hình vẽ Trang 3 Mục lục các hình vẽ Hình 1.1: Kênh vô tuyến MIMO 6 Hình 1.2: Sự phát triển của hệ thống đa anten 7 Hình 1.3: Các cấu hình hệ thống vô tuyến 7 Hình 1.4: Sơ đồ khối của một hệ thống MIMO 8 Hình 1.5: Sơ đồ khối của một kênh MIMO tương đương với M T >M R 12 Hình 1.6: Sơ đồ khối của một kênh MIMO tương đương với M R >M T 12 Hình 1.7: Biểu diễn dung lượng kênh MIMO theo r = min(M T ,M R ) 14 Hình 1.8: Sơ đồ thuật toán “Water-filling” 15 Hình 1.9: Dung lượng hệ thống MIMO, SIMO và MISO 18 Hình 1.10: Biểu diễn tốc độ Ergodic và non-Ergodic 19 Hình 1.11: Dung lượng Ergodic cho các cấu hình anten khác nhau với M T =M R =M 20 Hình 1.12: Dung lượng Ergodic M = 4 với sự nhận biết và không nhận biết kênh 21 Hình 1.13: 10% dung lượn g outate từ cấu hình các anten khác nhau 22 Hình 1.14 Vấn đề tương quan 23 Hình 1.15: Dung lượng ergodic với thu tương quan cao và thấp 24 Hình 1.16: Vấn đề đồng vi trong kênh WLAN 26 Hình 1.17: Dung lượng Ergodic với các hệ số trong kênh MIMO 26 Hình 1.18: Dung lượng của 1 kênh MIMO với XPD hoàn toàn và không có XPD 28 Hình 1.19: Hệ thống MISO 2 anten phát và 1 anten thu. 30 Hình 2.1: Sơ đồ khối của bộ mã hóa không gian-thời gian Alamouti 33 Hình 2.2: Mẫu phân tập phát hai anten của Alamouti 34 Hình 2.3: Kết hợp tỉ số tối đa với một Tx và hai Rx 35 Hình 2.4: Bộ mã hóa STBC 37 Hình 2.5: So sánh hoạt động của BER với mẫu Alamouti 16QAM 38 Hình 2.6: Sơ đồ khối của bộ mã hóa không gian-thời gian 40 Hình 2.7: Mã hóa không gian thời gian 4 trạng thái QPSK với 2 anten phát 48 Hình 2.8: Biên giữa tiêu chuẩn TSC và tiêu chuẩn tổng đường chéo 49 Hình 2.9: Bộ mã hóa STTC cho 4-PSK sử dụng 2 anten truyền 53 Hình 2.10: Mã lưới không gian thời gian hai anten phát 55 Hình 2.11: Khối trạng thái của 4-PSK 56 Hình 2.12: Mã hóa không gian- thời gian, 4-PSK, 8 trạng thái, 2 bit/s/Hz 57 Hình 2.13: So sánh hoạt động của các mã 4-PSK dựa trên tiêu chuẩn hạng 58 Hình 2.14: So sánh hoạt động của các mã 4-PSK dựa trên tiêu chuẩn tổng 58 Hình 2.15: Hoạt động của QPSK STTC trên các kênh Fading nhanh 59 Hình 3.1: Trình bày sơ đồ kết nối nối tiếp 61 Hình 3.2: Trình bày sơ đồ mã kết nối song song 61 Hình 3.3: Bộ mã hóa xoắn thông thường có r = ½ và K=3 62 Hình 3.4: Bộ mã hóa RSC lấy từ hình 3.1 với r = ½ và K=3 63 Hình 3.5: Bộ mã xoắn không đệ quy r=1/2 và K=3 với chuỗi ngõ vào và ngõ ra 63 Hình 3.6: Bộ mã hóa xoắn đệ quy tương đương của hình trên G=[1, g 1 /g 0 ] 63 Hình 3.7: Biểu đồ trạng thái của bộ mã hóa không đệ quy của hình 3.5 64 Hình 3.8: Trình bày biểu đồ trạng thái của bộ mã đệ quy của hình 3.6 64 Hình 3.9: Cách thức kết thúc trellis ở bộ mã RSC 64 Hình 3.10: Sơ đồ khối bộ mã hóa Turbo 66 Hình 3.11: Bộ ghép xen làm tăng trọng số của các từ mã 67 Hình 3.12: Ví dụ minh họa khả năng làm tăng trọng số của bộ ghép xen 68 MSĐT: 08404160282 Mục lục các hình vẽ Trang 4 Hình 3.13: Bộ ghép xen ngẫu nhiên (giả ngẫu nhiên) với L=8 69 Hình 3.14: Các họ thuật toán giải mã dựa trên sơ đồ Trellis 70 Hình 3.15: Bộ giải mã lặp MAP 73 Hình 3.16: Bộ giải mã SOVA kết nối 74 Hình 3.17: Các đường survivor và đường cạnh tranh để ước đoán độ tin cậy 75 Hình 3.18: Việc gán độ tin cậy bằng cách sử dụng giá trị metric trực tiếp 76 Hình 3.19: Sơ đồ khối bộ giải mã SOVA 77 Hình 3.20: Bộ giải mã SOVA lặp 77 Hình 4.1: Sơ đồ của đường feedforward của mã STTC điều chế QPSK 80 Hình 4.2: Bộ mã hóa STTC đệ quy điều chế QPSK 81 Hình 4.3: Bộ mã hóa STTC đệ quy điều chế đa mức M-ary 81 Hình 4.4: So sánh hiệu suất của 16-trạng thái STTC đệ quy 82 Hình 4.5: Bộ mã hóa dành cho điều chế mã Space Time Turbo Trellis Code 83 Hình 4.6: Bộ giải mã Turbo TC với parity symbol puncturing 85 Hình 4.7: Hiệu suất FER so sánh giữa 4-trạng thái QPSK STTC 88 Hình 4.8: Hiệu suất FER của 4-trạng thái QPSK ST Turbo TC với số lần lặp thay đổi, 2x2 89 Hình 4.9: Hiệu suất của FER so sánh QPSK ST Turbo TC 89 Hình 4.10: Hiệu quả FER so sánh giữa 16-trạng thái QPSK STTC 90 Hình 4.11: Hiệu quả FER của QPSK ST Turbo TC với 4-trạng thái 91 MSĐT: 08404160282 Các từ viết tắt Trang 4 Các từ viết tắt APP A posteriori probability AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu trắng Gauss cộng BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh MAP Maximum A Posteriori MIMO Multi-input Multi-output Đa ngõ vào đa ngõ ra MISO Multi-input Single-output Đa ngõ vào một ngõ ra ML Maximum Likelihood Gần giống cực đại MMSE Minimum Mean-squares Lỗi bình phương trung bình nhỏ error nhất LOS Light of sight Đường truyền thẳng Pdf Probability density function Hàm mật độ xác suất RSC Recursive systematic convolutional SOVA Soft Output Viterbi Algorithm SIMO Single-input Multi-output Một ngõ vào, đa ngõ ra SISO Single-input Single-output Một ngõ vào một ngõ ra SISO Soft Input Soft Output Bộ giải ngõ vào mềm ngõ ra mềm SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SM Spatial Multiplexing Đa hợp không gian STC Space-Time Coding Mã hóa không gian thời gian SVD Singular Value Decomposition Phân chia giá trị đơn MSĐT: 08404160282 Chương 1: Tổng quan về hệ thống MIMO Trang 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MIMO 1.1 Giới thiệu Do xã hội ngày càng phát triển nên các yêu cầu dịch vụ trong hệ thống thông tin di động cũng đòi hỏi dung lượng tăng cao. Để đáp ứng được nhu cầu dung lượng ngày càng tăng thì dung lượng của các hệ thống cũng phải tăng. Tuy nhiên tài nguyên về phổ tần số lại bị giới hạn và dung lượng của hệ thống thông tin sẽ không đáp ứng được nếu không có sự gia tăng về mặt hiệu suất sử dụng phổ tần. Các phương pháp mã hóa mới được nghiêm cứu như mã Turbo, mã LDPC (Low Density Parity Check) đã đạt được hiệu suất sửa lỗi gần tới giới hạn Shannon trong các hệ thống các anten đơn. Các cải tiến được đưa ra về hiệu suất phổ tần là tập trung vào việc tăng số lượng anten ở cả phía phát và phía thu. Một hệ thống gồm nhiều anten phát và anten thu được gọi là hệ thống MIMO (Multiple Input Multiple Output). Hệ thống này được nghiên cứu thông qua các mô phỏng trên máy tính từ thập kỉ 80, do những ưu điểm mà nó mang lại nên được rất nhiều người quan tâm và phân tích rõ hơn. Hiện nay thì hệ thống MIMO đang được sử dụng trong hệ thống 3G và được chuẩn hóa thành chuẩn IEEE 802.11. Hệ thống MIMO sử dụng nhiều anten phát và thu với 2 mục đích chính:  Thứ nhất: sử dụng nhiều anten để thu được độ lợi phân tập cao  Thứ hai: sử dụng nhiều anten để truyền nhiều dòng dữ liệu song song để tăng dung lượng của hệ thống. Hệ thống MIMO có thể đạt được 3 lợi ích, đó là: tạo búp, phân tập không gian và đa hợp không gian. [16] Bằng cách tạo búp, các kiểu bức xạ anten phát và thu có thể tập trung theo một hướng riêng. Các tín hiệu từ các anten phát và thu có độ tương quan càng cao thì hiệu quả tạo búp càng tốt. Khi các tín hiệu được truyền từ nhiều hướng khác nhau trong không gian sẽ tạo nên [...]... (MISO): chỉ sử dụng một anten ở phía thu và nhiều hơn một anten ở phía phát MIMO- MU (Multiuser: đa người dùng): hệ thống thay thế cho cấu hình gồm một trạm gốc và nhiều anten thu/phát cùng hoạt động với nhiều người sử dụng, với một hoặc nhiều anten Hình 1.2: Sự phát triển của hệ thống đa anten Hình 1.3: Các cấu hình hệ thống vô tuyến Kỹ thuật MIMO là kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten... thành phần cứng của hệ thống MIMO phải lớn hơn so với hệ thống SISO  Độ phức tạp lớn và giải thuật xử lý tín hiệu phức tạp hơn  Tăng thể tích của các thiết bị (vì số lượng anten vừa nhiều vừa phải đảm bảo khoảng cách giữa các anten để các kênh không tương quan) trong khi xu hướng thiết bị càng ngày càng nhỏ 1.2 Hệ thống MIMO Trong phần này ta sẽ mô tả một cách tổng quát về hệ thống MIMO và phân tích... cách tổng quát về hệ thống MIMO và phân tích dung lượng của hệ thống MIMO so với hệ thống SISO, SIMO,MISO Giả sử băng thông tín hiệu phát là đủ hẹp để đáp ứng tần số của nó có thể được xem như là phẳng Nói cách khác hệ thống MIMO hoạt động trong kênh Fading phẳng Hình 1.4: Sơ đồ khối của một hệ thống MIMO Xét một hệ thống MIMO với MT anten phát và MR anten thu Các tín hiệu phát ở mỗi chu kỳ symbol được... đủ lớn Hình 1.1: Kênh vô tuyến MIMO Trước khi hệ thống MIMO ra đời, các hệ thống vô tuyến trước đây sử dụng mô hình kênh truyền SISO, SIMO và MISO Trang 6 MSĐT: 08404160282 Chương 1: Tổng quan về hệ thống MIMO Single Input Single Output (SISO): chỉ sử dụng một anten ở phía phát và một anten ở phía thu Single Input Multiple Output (SIMO): chỉ sử dụng một anten ở phía phát và nhiều hơn một anten ở phía... anten phát và nhiều anten thu để truyền và nhận dữ liệu.Thực chất MIMO là một hệ thống anten thông minh kết hợp với kỹ thuật xử lý phân tập theo không gian và thời gian trước khi truyền đi 1.1.1 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống MIMO Ưu điểm: Trang 7 MSĐT: 08404160282 Chương 1: Tổng quan về hệ thống MIMO  Về dung lượng: do sử dụng nhiều anten nhiều anten phát và thu nên có thể truyền nhiều đường dữ... trái hình Bởi vì các anten đồng vị, chúng ta có thành phần LOS Trong môi trường tán xạ mạnh các anten không xảy ra đồng vị (hình bên phải) Môi Trang 25 MSĐT: 08404160282 Chương 1: Tổng quan về hệ thống MIMO trường này rất gần với Rayleigh i.i.d và là mô hình được mong đợi Mô hình đưa ra xuất hiện thành phần LOS Vì thế, chúng ta chú ý rằng hiện tượng LOS có thể xuất hiện trong cả các môi trường trong. .. về hệ thống MIMO Tại điều kiện SNR cao (>>1)  C (  0)  2 log 2 ( ) 2 (1.72) C (  1)  log 2 (2  ) (1.73) Vì thế, khi điều kiện SNR cao, XPD tốt (  =0) hoạt động tốt hơn khi XPD kém, mà chính xác là trái ngược với trường hợp SNRs thấp Hình 1.18 mô tả hoạt động mô hình kênh 2x2 Hình 1.18: Dung lượng của 1 kênh MIMO với XPD hoàn toàn và không có XPD 1.4 Các loại máy thu sử dụng trong hệ thống MIMO. .. theo số lượng anten có trong hệ thống  Về chất lượng: tăng độ phân tập của hệ thống trong kênh truyền Fading nên có thể giảm được xác suất lỗi (BER hoặc FER) Ngoài ra với kỹ thuật tạo búp, tín hiệu được truyền theo hướng mong muốn do đó công suất phát chỉ tập trung vào hướng truyền, do đó giảm công suất phát của các thiết bị Nhược điểm: Do hệ thống MIMO sử dụng nhiều anten phát và thu nên:  Nhiều anten... trường trong nhà và bên ngoài Trong cả hai trường hợp, và kết quả cuối cùng giống như trong trường hợp tương quan Chúng ta có ma trận  1 0.8 H   0.8 1  (1.63) Hình 1.16: Vấn đề đồng vi trong kênh WLAN Hình 1.17: Dung lượng Ergodic với các hệ số trong kênh MIMO 1.3.8 Ảnh hưởng của XPD trên dung lượng MIMO Các mô hình kênh đã đề cập trước đây với giả thiết rằng các anten tại trạm gốc và tại các đầu... 12 MSĐT: 08404160282 Chương 1: Tổng quan về hệ thống MIMO Trong mô hình kênh MIMO tương đương được mô tả bởi (1.16), các kênh con không được kết hợp thành cặp và do đó dung lượng của chúng sẽ tăng lên Giả sử công suất phát từ mỗi anten trong mô hình kênh MIMO tương đương là P/MT, ta có thể ước lượng được dung lượng kênh toàn bộ, ký hiệu bởi C, bằng cách sử dụng công thức dung lượng Shannon r P   C . Trình bày về mã Turbo và các thuật toán giải mã lặp. Chương 4: Ứng dụng mã Turbo trong mô hình hệ thống MIMO Ứng dụng các nguyên lý mã hóa và giải mã lặp của mã Turbo vào trong mã hóa không gian. về hệ thống MIMO, ưu và nhược điểm của hệ thống. Sau đó là xem xét dung lượng của hệ thống MIMO trong kênh truyền và so sánh với các hệ thống SISO.MISO và SIMO. Chương 2: Giới thiệu về mã. MIMO và ứng dụng mã Turbo trong mô hình hệ thống MIMO . Đề tài tiến hành nghiên cứu các nội dung theo bố cục 4 chương và chương trình mô phỏng: Chương 1: Tổng quan về hệ thống MIMO Trình bày