Kỹ thuật tách nguồn mù (bss) ứng dụng trong truyền thông không dây mimo hợp tác

Trang MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU .9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY 12 1.1 Kênh truyền fading kỹ thuật phân tập 12 1.1.1 Kênh truyền dẫn fading 12 1.1.2 Các kỹ thuật phân tập .15 1.2 Các kỹ thuật kết hợp phân tập .17 1.2.1 Phương pháp EGC (Equal Gain Combining) 18 1.2.2 Phương pháp MRC (Maximal Ratio Combining) 19 1.3 Kỹ thuật mã hóa khơng-thời gian 22 1.3.1 Mã hóa khơng-thời gian (Space-Time Coding) .22 1.3.2 Bộ giải mã ML (Maximum Likelihood) 26 1.4 Hệ thống MIMO 27 1.5 Tóm tắt chương 29 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC 30 2.1 Kỹ thuật truyền thông hợp tác .30 2.1.1 Kiểu hợp tác AF (Amplify-and-Forward) 32 2.1.2 Kiểu hợp tác DF (Decode-and-Forward) 39 2.1.3 Một số kiểu hợp tác khác 43 2.2 Hệ thống MIMO hợp tác .44 Trang 2.2.1 Khơng có kết hợp tín hiệu 46 2.2.2 Có kết hợp tín hiệu 49 2.3 Ước lượng kênh hệ thống truyền thông hợp tác 52 2.4 Tóm tắt chương 55 CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT PHÂN TÁCH NGUỒN MÙ 57 3.1 Vấn đề phân tách nguồn mù 57 3.2 Phân tích thành phần độc lập (ICA) 59 3.2.1 Nguyên lý ước lượng ICA 60 3.2.2 Tiền xử lý tín hiệu 61 3.2.3 Thuật toán FastICA 63 3.2.4 Tính khơng xác định ICA 68 3.3 Thuật toán BSS khác .69 3.3.1 Thuật toán JADE 69 3.3.2 Phân tích thành phần thưa (SCA) 70 3.4 Tóm tắt chương 73 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT BSS TRONG HỆ THỐNG MIMO HỢP TÁC 74 4.1 Ước lượng kênh hệ thống MIMO hợp tác 74 4.2 Uớc lượng mù kênh truyền máy relay .76 4.3 Kết mô 78 4.3.1 Thông số mô 78 4.3.2 Có kênh truyền trực tiếp 78 4.3.3 Khơng có kênh trực tiếp 85 4.4 Tóm tắt chương 90 Trang KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 3GPP 3rd Generation Partnership Project AF Amplify-and-Forward AWGN Additive White Gaussian Noise BCE Blind Channel Estimation BER Bit Error Rate BSS Blind Source Separation CSI Channel Sate Information CLT Central Limit Theorem DF Decode-and-Forward DSTC Distributed Space-Time Code EGC Equal-Gain Combining EVD eigenvalue decomposition FDMA Frequency Division Multiple Access IC Independent Component ICA Independent Component Analysis ISI Intersymbol Interference JADE Joint Approximate Diagonalization of Eigenmatrices LMMSE Linear Minimun Mean Square Error LOS Line-Of-Sight LTE Long-Term Evolution MIMO Multiple-Input Multiple-Output MISO Multiple-Input Single-Output ML Maximum Likelihood MLE Maximum Likelihood Estimation MMSE Minimun Mean Square Error MSE Mean Square Error MRC Maximal Ratio Combining Trang NLOS Non-Line-Of-Sight NMSE Normalized Mean-Square Error OPA Optimal Power Allocation OSTBC Orthogonal Space-Time Block Code PCA Principle Component Analysis pdf probability density function SC Selection Combining SCA Sparse Component Analysis SIMO Single-Input Multiple-Output SISO Single-Input Single-Output SNR Signal-to-Noise Ratio STBC Space-Time Block Code STTC Space-Time Trellis Code SVD Singular Value Decomposition TDMA Time Division Multiple Access Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình hệ thống SIMO 18 Hình 1.2: Xác suất outage hệ thống SIMO dùng EGC [5] 20 Hình 1.3: Xác suất outage hệ thống SIMO dùng MRC [5] 21 Hình 1.4: Sơ đồ khối hệ thống dùng mã hóa khơng-thời gian 23 Hình 1.5: Mơ hình hệ thống MIMO 27 Hình 1.6: Dung lượng kênh truyền hệ thống MIMO [5] 28 Hình 2.1: Mơ hình hệ thống truyền thông hợp tác 31 Hình 2.2: Hệ thống hợp tác có máy relay 32 Hình 2.3: Kiểu hợp tác AF 33 Hình 2.4: So sánh xác suất outage kiểu hợp tác AF [5] .38 Hình 2.5: So sánh hiệu truyền hợp tác AF đơn anten có khơng có kết hợp tín hiệu máy đích 39 Hình 2.6: Kiểu hợp tác DF 40 Hình 2.7: So sánh xác suất outage kiểu hợp tác DF [5] .43 Hình 2.8: Mơ hình MIMO hợp tác 45 Hình 2.9 : So sánh hiệu MIMO hợp tác AF khơng có kết hợp tín hiệu truyền trực tiếp .48 Hình 2.10 : So sánh hiệu MIMO hợp tác AF có khơng có kết hợp tín hiệu truyền trực tiếp 52 Hình 3.1: Mơ hình phân tách nguồn tín hiệu 57 Hình 3.2: Nguồn tín hiệu thưa 72 Hình 3.3: Phân bố tín hiệu trước sau xử lý SCA [21] 72 Hình 4.1: BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK N=512 79 Trang Hình 4.2: NMSE hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK N=512 80 Hình 4.3: BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế BPSK N=512 81 Hình 4.4: BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm bình phương, điều chế QPSK N=512 81 Hình 4.5: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N 83 Hình 4.6: So sánh NMSE hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N 83 Hình 4.7: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng thuật toán JADE, điều chế QPSK theo giá trị N .84 Hình 4.8: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK, N=512 theo lỗi ước lượng máy đích 85 Hình 4.9: BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK N=512 86 Hình 4.10: BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế BPSK N=512 87 Hình 4.11: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng FasICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N .88 Hình 4.12: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF kênh trực tiếp, dùng thuật tốn JADE, điều chế QPSK theo giá trị N .89 Hình 4.13: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng FasICA hàm log, điều chế QPSK, N=512 theo lỗi ước lượng máy đích .90 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1: Giá trị BER hệ thống MIMO hợp tác AF có kết hợp tín hiệu, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK N=512 80 Bảng 4.2: Giá trị BER hệ thống MIMO hợp tác AF có kết hợp tín hiệu, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N 82 Trang MỞ ĐẦU Hệ thống truyền thông hợp tác nghiên cứu vài năm gần khai thác tính phân tập khơng gian máy thu phát có anten, giảm kích thước, độ phức tạp chi phí cho thiết bị Đây kỹ thuật truyền thơng khơng dây, cho phép người dùng hoạt động trạm chuyển tiếp (máy relay) hỗ trợ truyền tín hiệu đến người khác Tùy theo cách máy relay thực xử lý chuyển tiếp tín hiệu đến máy đích mà ta có kiểu hợp tác khác nhau, kiểu hợp tác khuếch đại-chuyển tiếp (AF Amplify-and-Forward) xem đơn giản máy relay thực khuếch đại tín hiệu sau truyền đến máy đích Tùy theo hệ số khuếch đại mà kiểu AF chia thành hai loại: AF có hệ số khuếch đại cố định AF có hệ số khuếch đại biến thiên Kiểu AF dùng hệ số khuếch đại biến thiên cho hiệu tốt so với hệ số khuếch đại cố định tính theo hệ số kênh truyền máy nguồn máy relay (kênh s-r), đảm bảo tín hiệu máy relay truyền đến máy đích có cơng suất ổn định với cơng suất tín hiệu máy nguồn truyền [7] Trong hệ thống MIMO (Multiple - Input Multiple - Output ) hợp tác, theo tài liệu [1], thơng tin kênh s-r cần có máy đích để khơi phục tín hiệu Do đó, đề tài nghiên cứu hệ thống hợp tác thường sử dụng cách ước lượng thông tin kênh s-r trực tiếp máy đích dựa vào chuỗi huấn luyện máy nguồn gởi [1],[2] Cách có ưu điểm máy nguồn không cần phải gởi chuỗi huấn luyện cho máy relay, tránh lỗi lượng tử chuyển thơng tin kênh từ máy relay đến máy đích, tiết kiệm băng thơng cơng suất truyền tín hiệu Tuy nhiên, thông tin kênh s-r ước lượng máy đích máy relay sử dụng hệ số khuếch đại cố định tính theo trị thống kê kênh truyền nên làm giảm hiệu hệ thống so với sử dụng hệ số biến thiên Do đề tài hướng đến thực ước lượng mù ma trận kênh truyền s-r máy relay mà không cần sử dụng chuỗi huấn luyện, thông tin kênh sau ước lượng sử dụng để tính hệ số khuếch đại biến thiên Trang 10 Ước lượng mù ma trận kênh truyền ứng dụng kỹ thuật phân tách nguồn mù (BSS - Blind Source Separation) Mục tiêu đề tài áp dụng kỹ thuật BSS máy relay mạng MIMO hợp tác để ước lượng ma trận kênh s-r mà không cần dùng chuỗi huấn luyện Khi máy relay dùng hệ số khuếch đại biến thiên tính theo hệ số kênh truyền ước lượng nên cho hiệu tốt so với dùng hệ số khuếch đại cố định Luận văn trình bày theo chương sau: - Chương trình bày tượng fading truyền thông không dây kỹ thuật phân tập giảm ảnh hưởng tượng fading Kỹ thuật mã hóa STBC (Space-Time Block Code ) hệ thống MIMO trình bày để có khái niệm hệ thống MIMO hợp tác - Chương trình bày truyền thông không dây hợp tác với hai kiểu hợp tác phổ biến AF DF (Decode-and-Forward) Chương trình bày cách tính hệ số khuếch đại tối ưu hệ thống MIMO hợp tác kiểu AF vấn đề ước lượng kênh hợp tác máy đích dựa chuỗi huấn luyện kênh - Chương nội dung kỹ thuật phân tách nguồn mù (BSS) Nội dung chương ước lượng mù tín hiệu thực tín hiệu phức kỹ thuật phân tích thành phần độc lập (ICA - Independent Component Analysis) thuật toán JADE - Chương thực ứng dụng kỹ thuật BSS để ước lượng mù kênh truyền máy relay hệ thống MIMO hợp tác Hai thuật toán ước lượng sử dụng FastICA JADE Phần cuối chương trình bày kết mơ máy tính hiệu hệ thống MIMO hợp tác sử dụng kỹ thuật BSS Kết đề tài thể hiệu suất hệ thống MIMO hợp tác sử dụng kỹ thuật BSS máy relay Khi máy relay ước lượng ma trận kênh s-r mà không cần dùng chuỗi huấn luyện kênh, nên hệ số khuếch đại biến thiên dùng thay cho hệ số cố định để cải thiện hiệu suất cho hệ thống, nâng cao hiệu sử dụng băng thơng nên đặc biệt hữu ích mạng truyền tin băng hẹp Trang 82 Ảnh hưởng chiều dài tín hiệu Vì thuật tốn BSS sử dụng tính thống kê tín hiệu nên chiều dài tín hiệu ảnh hưởng đến hiệu ước lượng Nếu chuỗi tín hiệu thu có nhiều mẫu phép đo trị trung bình xác Hình 4.5 biểu diễn ảnh hưởng chiều dài tín hiệu đến hiệu suất hệ thống MIMO hợp tác dùng BCE máy relay, có kết hợp tín hiệu thu từ pha máy đích Thuật tốn FastICA dùng hàm logarithm sử dụng để ước lượng mù kênh s-r máy relay, tín hiệu điều chế QPSK máy relay cách máy nguồn máy đích Kết cho thấy trường hợp N=512 cho hiệu BER tốt chênh lệch không đáng kể so với giá trị khác Hình 4.6 cho ta tỉ số NMSE theo giá trị N, trường hợp N=512 cho ta hiệu tốt so với trị lại Với N=10, tỉ số NMSE dao động khoảng 0.1 chứng tỏ sai số uớc lượng kênh truyền lớn Khi tăng chiều dài lên N=100 N=512 ước lượng kênh xác So với tường hợp N=100, NMSE N=512 tốt hẳn từ bảng 4.2 cho thấy N lớn giá trị 100 BER khơng cải thiện nhiều có kết hợp tín hiệu máy đích, chất lượng khơi phục tín hiệu cải thiện nhờ tín hiệu thu từ máy nguồn pha Do đó, trường hợp máy đích có dùng tín hiệu thu từ kênh trực tiếp, chiều dài N khoảng 100 chọn mà đảm bảo chất lượng để giảm khối lượng tính tốn cho thuật tốn Nếu chiều dài N 10 khơng đủ để đạt tỉ số BER tốt Bảng 4.2: Giá trị BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N SNR(dB) 10 12 14 16 18 20 N=10 0.1344 0.1004 0.0644 0.0338 0.0252 0.0166 0.0160 0.0104 0.0150 0.0080 0.0114 N=100 0.0810 0.0423 0.0196 0.0074 0.0026 0.0012 0.0004 0.0003 0.0002 0 N=256 0.0810 0.0418 0.0194 0.0084 0.0031 0.0011 0.0003 0.0001 0 N=512 0.0776 0.0393 0.0170 0.0067 0.0022 0.0008 0.0003 0.0001 0 Trang 83 Hình 4.5: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N Hình 4.6: So sánh NMSE hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N Trang 84 Hình 4.7: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng thuật tốn JADE, điều chế QPSK theo giá trị N Hình 4.7 kết sử dụng thuật tốn JADE, thơng số tương tự Hình 4.5 Kết cho thấy chiều dài tăng cho tỉ số BER tốt thuật toán JADE ước lượng nhanh so với thuật toán FastICA Ảnh hưởng sai số ước lượng kênh máy đích Trong phần mơ trên, ta giả sử máy đích có thơng tin xác kênh truyền Trong thực tế, trình ước lượng kênh ln có lỗi định, lỗi ảnh hưởng đến chất lượng khơi phục tín hiệu Lỗi ước lượng cho [8]: e = H − Hˆ (4.5) H ma trận kênh thực tế, Hˆ ma trận kênh ước lượng e ma trận lỗi có phân bố e ~ CN ( 0,σ e2 ) với ee2 = E[| h |2 ] − E[| hˆ |2 ] Trang 85 Hình 4.8: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK, N=512 theo lỗi ước lượng máy đích Hình 4.8 biểu diễn BER hệ thống thơng tin kênh máy đích bị lỗi tương ướng với σ e2 = 0.001, 0.01, 0.1 Ở máy relay sử dụng thuật toán FastICA với N=512, thơng số khác giống thực Hình 4.1 Khi phương sai lỗi nhỏ, tức thông tin kênh ước lượng xác hiệu hệ thống cao Kết cho thấy phương sai lỗi 0.1 chất lượng hệ thống giảm khoảng 3dB so với trường hợp thông tin kênh ước lượng xác ( σ e2 = ) 4.3.3 Khơng có kênh trực tiếp Máy đích khơng sử dụng tín hiệu thu trực tiếp từ máy nguồn pha mà sử dụng tín hiệu Yrd thu từ kênh hợp tác pha để khơi phục tín hiệu Trong thực tế, máy đích thu tín hiệu Ysd từ kênh trực tiếp với máy nguồn định có sử dụng để khơi phục tín hiệu gốc hay không phụ thuộc vào chất lượng (tỉ số SNR) tín hiệu Ysd Ngưỡng định (threshold) dựa vào điều kiện xác suất xảy tượng outage kênh trực tiếp Hiệu hệ Trang 86 thống MIMO hợp tác AF trường hợp có khơng có dùng tín hiệu trực tiếp so sánh Hình 2.10, máy relay giả sử biết đầy đủ thông tin kênh s-r, kết có kết hợp tín hiệu cho hiệu tốt khoảng 34dB Trong phần này, ta khảo sát hiệu hệ thống MIMO hợp tác AF dùng kỹ thuật BSS máy relay để ước lượng mù kênh truyền s-r Việc ước lượng kênh s-r máy relay kỹ thuật BSS tương tự trường hợp có kết hợp tín hiệu thu trực tiếp hiệu BER hệ thống khác có tín hiệu máy đích thu pha dùng để khơi phục tín hiệu Hình 4.9 thể kết mơ BER hệ thống MIMO hợp tác khơng có dùng tín hiệu thu từ kênh trực tiếp máy đích, tín hiệu điều chế QPSK, có độ dài N = 512, sử dụng thuật toán FastICA dựa hàm logarithm máy relay cách máy nguồn máy đích, tức d sr = d rd = 0.5 Kết cho thấy hiệu sử dụng BCE máy relay gần với trường hợp máy relay biết xác Hình 4.9: BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK N=512 Trang 87 Hình 4.10: BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế BPSK N=512 thơng tin kênh s-r Vì máy relay sử dụng hệ số khuếch đại biến thiên nên cho hiệu tốt khoảng 2-3dB so với trường hợp dùng hệ số cố định Hình 4.10 kết BER hệ thống dùng điều chế BPSK, thông số khác giống Hình 4.9 Kết cho thấy máy relay ước lượng mù ma trận kênh s-r để tính hệ số khuếch đại cho hiệu tốt khoảng 2dB so với dùng hệ số cố định So với hệ thống dùng QPSK, BPSK cho tốc độ liệu nhỏ ½ nên xác suất xảy tượng outage thấp Tuy nhiên, kỹ thuật BSS ước lượng dựa vào tính thống kê tín hiệu, tính phức tạp BSS khơng phụ thuộc vào cách điều chế tín hiệu máy phát Hay nói cách khác, phương pháp điều chế không ảnh hưởng đến thuật toán ước lượng mù, hệ thống dùng QPSK cho ta hiệu băng thông so với BPSK Từ Hình 4.9 4.10 so với trường hợp có dùng tín hiệu thu từ kênh trực tiếp máy đích, khơng sử dụng tín hiệu thu trực tiếp hệ thống không khai thác Trang 88 độ lợi phân tập từ mảng anten ảo máy nguồn máy đích Kết tốc độ giảm tỉ số BER trường hợp khơng có kết hợp chậm so với có kết hợp tín hiệu Ảnh hưởng chiều dài tín hiệu Tương tự trường hợp có kênh trực tiếp, chiều dài tín hiệu ảnh hưởng đến chất lượng kỹ thuật ước lượng mù kênh truyền s-r máy relay Hình 4.11 thể ảnh hưởng chiều dài N đến tỉ số BER hệ thống dùng FastICA hàm logarithm Theo đó, tín hiệu có chiều dài N=512 cho hiệu BER tốt khoảng 2-3dB so với trường hợp N=100, không cải thiện nhiều so với trường hợp N=256 Trường hợp kỹ thuật BSS dùng thuật toán JADE biểu diễn Hình 4.12 Kết cho thấy hiệu hệ thống tăng tăng N Khi N=512 hiệu BER cải thiện khoảng 2-3dB so với N=100 Khi N=10 hiệu BER thấp hai trường hợp, không đảm bảo chất lượng khôi phục tín hiệu hệ thống Hình 4.11: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng FasICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N Trang 89 Hình 4.12: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng thuật toán JADE, điều chế QPSK theo giá trị N Ảnh hưởng sai số ước lượng kênh máy đích Tương tự trường hợp có kết hợp tín hiệu, ta xét ảnh hưởng lỗi ước lượng kênh máy đích đến chất lượng hệ thống khơng có kết hợp tín hiệu Kết thể Hình 4.13, cho thấy sai số ước lượng kênh máy đích ảnh hưởng mạnh đến hiệu hệ thống Khi sai số có phương sai 0.1 chất lượng hệ thống giảm 6dB so với trường hợp máy đích ước lượng xác thơng tin kênh truyền ( σ e2 = ) Trang 90 Hình 4.13: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF khơng có kênh trực tiếp, dùng FasICA hàm log, điều chế QPSK, N=512 theo lỗi ước lượng máy đích 4.4 Tóm tắt chương Chương trình bày vấn đề ước lượng kênh hệ thống MIMO hợp tác AF Kênh s-d r-d ước lượng máy đích phương pháp truyền thống Với kênh s-r, có cách ước lượng: ước lượng trực tiếp máy đích ước lượng máy relay chuyển tới máy đích dạng lượng tử hóa Nếu kênh s-r ước lượng máy relay, hệ số khuếch đại tính theo hệ số kênh truyền nên cho hiệu cao so với hệ số khuếch đại cố định Nhưng máy nguồn phải gởi chuỗi huấn luyện cho máy relay, sau ước lượng máy relay gởi thơng tin kênh s-r cho máy đích nên yêu cầu nhiều băng thông, công suất truyền bị ảnh hưởng lỗi lượng tử thông tin kênh Do đó, phương pháp ước lượng kênh s-r trực tiếp máy đích thường sử dụng Trong trường hợp này, ta sử dụng kỹ thuật BSS máy relay để ước lượng thông tin kênh s-r mà không cần dùng chuỗi huấn luyện sử dụng hệ số khuếch đại biến thiên Trang 91 Phần chương trình bày hai thuật toán dùng để ước lượng mù kênh truyền sr máy relay thuật toán FastICA thuật tốn JADE Kết mơ cho thấy hệ thống sử dụng kỹ thuật BSS máy relay cho hiệu gần với hiệu máy relay biết xác thơng tin kênh truyền, tốt so với trường hợp dùng hệ số khuếch đại cố định Tuy nhiên, máy relay phải thực thêm việc tính tốn cho ước lượng ma trận kênh nên phức tạp tiêu hao lượng hơn, vấn đề không gây ảnh hưởng nhiều trường hợp máy relay trạm cố định phục vụ hợp tác cho nhiều người dùng Trang 92 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận đề tài Đề tài trình bày lý thuyết kỹ thuật truyền thông không dây hợp tác, kỹ thuật tách nguồn mù (BSS) thực ứng dụng kỹ thuật BSS để ước lượng mù kênh truyền máy relay Hiện nay, kỹ thuật hợp tác phát triển hướng đến thành chuẩn vô tuyến IEEE 802.16j LTE-Advanced Trong IEEE 802.16j, kỹ thuật hợp tác dùng để tăng dung lượng kênh vùng biên cell mở rộng vùng phủ sóng cho hệ thống Chuẩn LTE-Advanced định nghĩa 3GPP dùng kỹ thuật hợp tác để mở rộng vùng phủ sóng tốc độ cao, tăng dung lượng kênh cho vùng biên cell hệ thống Cũng hệ thống truyền thông khác, hiệu hệ thống MIMO hợp tác phụ thuộc vào chất lượng thông tin kênh truyền có máy đích thực khơi phục tín hiệu gốc, ngồi thơng tin kênh cần có máy relay để thực xử lý tín hiệu trước chuyển tiếp đến máy đích Phương pháp ước lượng kênh chủ yếu dùng dựa vào chuỗi huấn luyện kênh máy phát gởi đến máy thu Bên cạnh đó, kỹ thuật ước lượng mù kênh truyền nghiên cứu nhiều năm qua, nhiều thử thách thách ứng dụng thực tế vấn đề tính phức tạp tính tốn, tốc độ xử lý thuật toán tách nguồn mù Đề tài thực ứng dụng kỹ thuật tách nguồn mù (BSS) để ước lượng mù kênh truyền cho máy relay hệ thống MIMO hợp tác kiểu AF, tín hiệu mã hóa STBC hệ thống MIMO truyền thống Hai thuật toán sử dụng FastICA JADE Kết cho thấy hệ thống có hiệu tốt so với trường hợp khơng có ước lượng kênh, tăng hiệu sử dụng băng thông so với ước lượng kênh dùng chuỗi huấn luyện Để tăng hiệu truyền tin cho hệ thống, máy relay trang bị ước lượng kênh nên trở nên phức tạp hơn, điều dễ dàng chấp nhận hệ thống viễn thông với thiết bị trang bị nhiều anten Trang 93 vi xử lý mạnh mẽ Máy relay trạm BS đơn giản thực chuyển tiếp, phục vụ cho nhiều máy khác hệ thống Đề tài đạt mục tiêu đề ứng dụng kỹ thuật BSS hệ thống MIMO hợp tác, vài hạn chế hệ thống có anten nên có mã hóa Alamouti sử dụng, chưa thực ước lượng kênh máy đích giới hạn hệ thống hợp tác AF có máy relay Hướng phát triển Hệ thống truyền thông hợp tác vấn đề nghiên cứu nhiều khả dùng chuẩn truyền thông vô tuyến hệ nên có nhiều hướng phát triển cho đề tài Hướng phát triển tốt đề tài thực ước lượng mù kênh truyền máy relay máy đích hệ thống hợp tác kiểu AF DF, tăng hiệu sử dụng băng thông kênh truyền hệ thống Đề tài phát triển theo hướng cải tiến thuận toán ước lượng mù để có tốc độ tính tốn nhanh, đơn giản, dễ áp dụng thực tế Một hướng phát triển khác thực ước lượng kênh mù hệ thống MIMO hợp tác có nhiều máy relay sử dụng mã hóa DSTC, dung lượng kênh tăng lên số anten mảng anten ảo nhiều Trang 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo [1] Yue Rong, Muhammad R.A Khandaker, and Yong Xiang, Channel Estimation of Dual-Hop MIMO Relay System via Parallel Factor Analysis, IEEE Transactions on Wireless Communication, Vol.11, No.6, June 2012 [2] S Sun, and Yindi Jing, Channel Training Design in Amplify-and-Forward MIMO Relay Networks, IEEE Transactions on Wireless Communication, Vol.10, No.10, Oct 2011 [3] J.M.T Romano, Romis R de F Attux, Charles C Cavalcante, and R Suyama, Unsupervised Signal Processing: Channel Equalization and Source Separation, CRC Press, 2011 [4] Y Du, N Wu, and K Yen, Blind Signal Separation Techniques on Different types of MIMO Systems-An Overview, International Journal of Research and Reviews in Computer Science (IJRRCS), Vol 2, No 2, April 2011 [5] Y.W.Peter Hong, W.J.Huang, and C.C.Jay Kuo, Cooperative Communications and Networking: Technology and System Design, Springer, 2010 [6] Y.Attar Izi, and A.Falahati, AF Relaying For Multiple Antenna Multiple Relay Networks Under Individual Power Constraint at Each Relay, Applied Sciences in Biomedical and Communication Technologies (ISABEL), 3rd International Symposium on IEEE, 2010 [7] O Amin, B Gedik, and M Uysal, Channel estimation for amplify-and-forward relaying: cascaded against disintegrated estimators, IEEE Journals & Magazines, IET Communication, Vol 4, Issue 10, July 2010 [8] S Han, S Ahn, E Oh, and D Hong, Effect of Channel-Estimation Error on BER Performance in Cooperative Transmission, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol 58, p 2083-2088, May 2009 [9] K.J.Ray Liu, A.K.Sadek, W.Su, and A.Kwasinski, Cooperative Communications and Networking, Cambridge University Press, 2009 Trang 95 [10] Yang Lu, F.Gao, P Sadasivan, and A Nallanathan, Semi-Blind Channel Estimation for Space-Time Coded Amplify-and-Forward Relay Networks, IEEE Global Telecommunications Conference, 2009 [11] John C Koshy, Z.Fang, and Y.Hua, Joint Source and Relay Optimization for a Non-Regenerative MIMO Relay, Fourth IEEE Workshop on Sensor Array and Multichannel Processing, 2006 [12] Mohinder jankiraman, Space-Time Codes and MIMO Systems, Artech House Inc, 2004 [13] Bijan Afsari, Gradient Flow Based Matrix Joint Diagonalization for Independent Component Analysis, Master’s Thesis, University of Maryland, 2004 [14] Aapo Hyvarinen, J.Karhunen, and Erkki Oja, Independent Component Analysis, John Wiley & Sons Inc, 2001 [15] Yan Li, David Powers, and James Peach, Comparison of Blind Source Separation Algorithms, Advances in Neural Networks and Applications, p.1821, WSES, 2000 [16] Jean-Francois Cardoso, High-Order Contrasts for Independent Component Analysis, Neural Computation, Vol 11, p.157-192, 1999 [17] A Hyvarinen, and E Oja, A Fast Fixed-Point Algorithm for Independent Component Analysis, Neural Computation, Vol 9, No 7, p.1483-1492, 1997 [18] Jean-Francois Cardoso, Blind beamforming for non-Gaussian signals, IEEEProceeding-F, vol.140, no 6, p 362-370, Dec 1993 Các tài liệu tham khảo khác [19] Vincent Choqueuses, Ali Mansour, Gilles Burel, Ludovic Collin, and Kiffi Yao, Blind Channel Estimation for STBC Systems Using Higher-Oder Statistics, IEEE Transactions on Wireless Communication, Vol.10, No.2, 2011 Trang 96 [20] Berna Gedik, and Murat Uysal, Impact of Imperfect Channel Estimation on the Performance of Amplify-and-Forward Relaying, IEEE Transaction on Wireless Communication, Vol 8, No 3, March 2009 [21] Paul D O’Gray, Sparse Separation of Under-Determined Speech Mixtures, Thesis of PhD, Department of Computer Science, National University of Ireland, 2007 [22] James V Stone, Independent Component Analysis, Massachusetts Institute of Technology Press, 2004 [23] Marvin K Simon, and Mohanmed-Slim Alauno, Digital Communication over Fading Channels, John Wiley & Sons Inc, 2000 [24] Siavash M Alamouti, A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications, IEEE Journal on select areas in communications, Vol.16, No.8, Oct 1998 ... kênh truyền ứng dụng kỹ thuật phân tách nguồn mù (BSS - Blind Source Separation) Mục tiêu đề tài áp dụng kỹ thuật BSS máy relay mạng MIMO hợp tác để ước lượng ma trận kênh s-r mà không cần dùng... đề ước lượng kênh truyền mạng hợp tác có sử dụng chuỗi huấn luyện kênh 2.1 Kỹ thuật truyền thơng hợp tác Kỹ thuật truyền thơng MIMO có nhiều ưu điểm sử dụng rộng rãi hệ thống truyền thơng nhờ... tượng fading Kỹ thuật mã hóa STBC (Space-Time Block Code ) hệ thống MIMO trình bày để có khái niệm hệ thống MIMO hợp tác - Chương trình bày truyền thông không dây hợp tác với hai kiểu hợp tác phổ