Tổng quan về MIMO Massive Cơ hội và thách thức

Tổng quan về MIMO Massive Cơ hội và thách thức

Đề Tài: Tổng quan về MIMO Massive: Cơ hội và thách thức Thành viên nhóm 5: 1. Nguy n Th Các Linhễ ị 2. Phan Th Huỳnh Giaoị 3. Lê Minh Tu nấ 4. Tr n Khánh V ngầ ươ 5. Nguy n Bá C ngễ ườ Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP.HCM Khoa Điện – ĐTVT GVHD: TS. Võ Nguyên S nơ 1 of 15 1 of 16 CHUYÊN Đ IIỀ T ng quan v MIMOổ ề Ti m năng và thách th c ề ứ H th ng Massive MIMOệ ố NỘI DUNG MIMO 1 2 3 2 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 1. Tổng quan về MIMO 3 of 16 Quá trình hình thành hệ thống MIMO  SISO (single-input signal-output) là m t ộ h th ng vô tuy n thông th ng mà ệ ố ế ườ phát và nh n ch có m t antenậ ỉ ộ  SIMO (single-input multiple-output) là m t tr ng h p đ c bi t khi các máy ộ ườ ợ ặ ệ phát có m t anten duy nh t.ộ ấ  MISO (multiple-input single-output) là m t tr ng h p đ c bi t khi ng i ộ ườ ợ ặ ệ ườ nh n có m t anten duy nh tậ ộ ấ Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 1. Tổng quan về MIMO What is MIMO ? MIMO (Multi Input Multi Output), là kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát, nhiều anten thu nhằm đạt được độ tin cậy của tín hiệu truyền dẫn và tốc độ dữ liệu cao 4 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 2. Hệ thống Massive MIMO 5 of 16 2.1 Giới thiệu Massive MIMO  Massive MIMO là những hệ thống mà dùng các mảng với số anten lên tới hàng trăm  Massive MIMO dùng số anten ít hơn để phục vụ cho nhiều người dùng đồng thời, mà mỗi người dùng chỉ cần sử dụng đầu cuối với 1 anten đơn Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 2. Hệ thống Massive MIMO 2.1 Giới thiệu Massive MIMO 2.1.1. Hệ thống SU-MIMO Hệ thống MIMO truyền thống là MIMO điểm - điểm hay MIMO đơn người dùng (SU-MIMO).Tốc độ đạt được của hệ thống MIMO đơn người dùng là: Giới hạn dưới đạt được trong trường hợp ma trận kênh là hạng 1, hay đường truyền là đường truyền thẳng (LOS). Giới hạn trên đạt được trong trường hợp thuận lợi nhất khi ma trận kênh là biến ngẫu nhiên i.i.d. Với điều kiện đường truyền thuận lợi và một tỷ số SNR cao thì tốc độ có thể đạt được tỷ lệ tuyến tính với số nhỏ hơn trong số anten phát và số anten thu. 6 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 2. Hệ thống Massive MIMO 2.1 Giới thiệu Massive MIMO 2.1.1. Hệ thống MU-MIMO Công nghệ MIMO đa người dùng (MU-MIMO), về cơ bản khác với SU- MIMO bằng cách chia sẻ không gian của kênh cho các người dùng khác nhau cùng lúc, bằng cách tác động sâu hơn vào giao thức đa truy nhập. MU-MIMO có thể được chia thành hai loại: kênh MIMO quảng bá (MIMO Broadcast Channel hay MIMO BC) cho đường xuống; và kênh MIMO đa truy nhập(MIMO Multiple Access Channel hay MIMO MAC) cho đường lên 4/5/15 7 of 20 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 2. Hệ thống Massive MIMO 2.2 Ước lượng kênh  Ước lượng kênh cho các uplink được thực hiện tại BS bằng cách cho phép tất cả người dùng gửi các chuỗi pilot khác nhau.  Trong hệ thống Massive MIMO, thông tin trạng thái kênh (CSI: Channel state information) là một yếu tố then chốt.  Trạm gốc cần thông tin về CSI để tiền mã hóa ở đường xuống và lọc thu ở đường lên.  Để thu được CSI một cách thuận lợi, sử dụng hệ thống FDD (Frequency-Division Duplexing) và hệ thống TDD (Time- Division Duplexing) 8 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 2. Hệ thống Massive MIMO 2.2 Ước lượng kênh (Ví dụ: sử dụng hệ thống TDD)  Theo hệ thống này, tất cả các người sử dụng trong tất cả các cell đầu tiên đồng bộ gửi các tín hiệu dữ liệu uplink.  Tiếp theo người dùng gửi các chuỗi pilot.  BSs sử dụng các chuỗi pilot để ước lượng CSI đến người sử dụng trong các cell của họ.  Sau đó, BSs sử dụng các ước tính CSI để phát các dữ liệu uplink và tạo ra chùm sóng vectơ truyền dữ liệu downlink. 9 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 2. Hệ thống Massive MIMO 2.3 Phát tín hiệu  Máy dò tín hiệu tuyến tính với độ phức tạp thấp như MF, ZF và máy dò MMSE là những thiết bị thực tế cho các hệ thống Massive MIMO  Ngoài phương pháp phát hiện tuyến tính, phát hiện phi tuyến tính cũng có thể được sử dụng để đạt được hiệu suất tốt hơn với chi phí tính toán phức tạp cao.  Giảm độ phức tạp cho thiết bị phát tín hiệu trong hệ thống MASSIVE MIMO là vấn đề quan trọng. 10 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 [...]... cáo Chuyên Đề 2 3 Thách thức và tiềm năng 3.1 Thách thức  Propagation Models  TDD và FDD Modes  Modulation – Điều chế  Pilot Contamination  Hardware Impairments  Antenna Arrays 15 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 KẾT LUẬN  Kết quả đạt được: Thông qua bài báo đã cho chúng ta có thể hiểu được những vấn đề sau: • Giới thiệu tổng quan về MIMO và Massive MIMO • Hệ thống Massive MIMO từ những vấn đề... 2 3 Thách thức và tiềm năng 3.2 Tiềm năng  Heterogeneous Networks: Việc sử dụng Massive MIMO phối hợp với HetNets để cải thiện cho việc quản lý và nâng cao hiệu quả năng lượng là một hướng nghiên cứu quan trọng trong tương lai  Millimeter Waves: Là một công nghệ là truyền sóng trên MMW (MilliMeter Wave) để cải thiện đáng kể năng lượng và hiệu quả quang phổ 14 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 3 Thách. .. cáo Chuyên Đề 2 2 Hệ thống Massive MIMO 2.4 Nhiễu PILOT Giảm thiểu nhiễu pilot:  Phương pháp dựa trên giao thức (tái sử dụng tần số hoặc giảm số lượng người dùng)  Phương pháp tiền mã hóa (ma trận tiền mã hóa tại một BS được thiết kế để giảm thiểu tổng của bình phương lỗi của người dùng và can nhiễu trong tất cả các cell khác)  Phương pháp mù (Blind): Các phương pháp mù dựa vào sự phân chia không gian... MIMO và Massive MIMO • Hệ thống Massive MIMO từ những vấn đề khác nhau  Hướng phát triển: Để thực hiện hệ thống Massive MIMO thực tế cần những nghiên cứu bổ sung một số vấn đề sau:  Kênh tương quan,  Triển khai thực hiện phần cứng và nhận xét các khiếm khuyết,  Đưa ra những quản lý chung, và cách điều chế điều chế hiệu quả 16 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 Thanks for watching 17 of 16 ... Các phương pháp mù dựa vào sự phân chia không gian cũng có thể giảm nhiễm pilot 12 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 2 Hệ thống Massive MIMO 2.5 Truyền đơn sóng mang (điều chế OFDM)  Khả năng cho biến đổi Fourier rời rạc (DFT) cho OFDM, phụ thuộc vào số lượng anten để điều chế và giải điều chế cũng tăng hoặc giảm theo  Truyền đơn sóng mang có thể làm giảm sự phức tạp phát sinh bởi các DFT (Dicrete Fourier...Nhóm 5 2 Hệ thống Massive MIMO Báo cáo Chuyên Đề 2 2.4 Nhiễu PILOT Hiệu ứng nhiễu PILOT  Trong truyền dẫn đường xuống, các tín hiệu BS không chỉ cho người sử dụng của riêng cell, mà còn cho các cell lân cận, và do đó tạo ra hiệu ứng nhiễu  Điều này không giống như các nhiễu trong intra-cell, sẽ không biến mất nếu . IIỀ T ng quan v MIMO ề Ti m năng và thách th c ề ứ H th ng Massive MIMO ố NỘI DUNG MIMO 1 2 3 2 of 16 Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2 1. Tổng quan về MIMO 3 of 16 Quá trình hình thành hệ thống MIMO  SISO. động sâu hơn vào giao thức đa truy nhập. MU -MIMO có thể được chia thành hai loại: kênh MIMO quảng bá (MIMO Broadcast Channel hay MIMO BC) cho đường xuống; và kênh MIMO đa truy nhập (MIMO Multiple. thống Massive MIMO 2.1 Giới thiệu Massive MIMO 2.1.1. Hệ thống SU -MIMO Hệ thống MIMO truyền thống là MIMO điểm - điểm hay MIMO đơn người dùng (SU -MIMO) .Tốc độ đạt được của hệ thống MIMO đơn người