Massive MIMO và kĩ thuật điều khiển thông lượng người dùng

MIMO đã được triển khai áp dụng cho mạng 4G và có thể tiếp tục cho 5G.Trong đó việc điều khiển và phân phối luồng dữ liệu cho người dùng là một vấn đề vô cùng quan trong trong MIMO, chín

Mục lục

I,Giới thiệu về MIMO 3

1,Tổng quan về MIMO 3

1.1,Giới thiệu: 3

1.2 Phân loại 5

1.3 Ưu nhược điểm 6

2 Khái niệm Massive MIMO và ứng dụng 7

2.1 Khái niệm Massive MIMO 7

2.2 Lợi thế của Massive MIMO 7

2.3 Ứng dụng 8

II Hệ Thống Massive MIMO 9

2.1 Mô tả hệ thống Massive MIMO đơn cell 9

2.2 Hoạt động của hệ thống Massive MIMO 11

2.3 Mô hình hệ thống cho Uplink và Downlink 15

2.4 Hiệu quả sử dụng phổ , năng lượng 17

III Kỹ thuật điều khiển thông lượng đồng đều cho người dùng trong hệ thống Massive MIMO 18

3.1 Một số kỹ thuật ước lượng tuyến tính cơ bản 18

3.2 Mô hình kênh tương đương 19

3.3 Tính toán phẩm chất kênh Massive MIMO 20

3.4 Kỹ thuật điều khiển thông lượng người dùng đồng đều 26

Kết Luận 29

MIMO) đã được triển khai áp dụng cho mạng 4G và có thể tiếp tục cho 5G.Trong đó việc điều khiển và phân phối luồng dữ liệu cho người dùng là một vấn đề vô cùng quan trong trong MIMO, chính vì vậy nhóm em đã chọn đề tài “Kỹ thuật điều khiển thông lượng đồng đều cho người dùng trong hệ thống Massive MIMO.”

Trong bài tiểu luận này nhóm bọn em trình bày gồm 4 chương chính :

Chương I: Giới thiệu về Massvie MIMO

Phần này giới thiệu các định nghĩa cơ bản về thế nào là MIMO, phân loại và lợi ích sử dụng và nhược điểm của nó, tiếp theo là nói về hệ thống Massvie MIMO

Chương II : Hệ thống Massvie MIMO

Phần này trình bày chi tiết về Massive MIMO lấy ví dụ trên hệ thống Massvie MIMO đơn cell , mô tả về đường truyền dữ liệu cho đường Uplink và Downlink, cuối cùng là việc hiệu quả trong sử dụng phổ và năng lượng của hệ thống này

Chương III : Kỹ thuật điều khiển thông lượng đồng đều cho người dùng trong hệ thống Massive MIMO

Phần này sẽ đi vào việc sử dụng các phương pháp ước lượng để mô hình hệ thống bằng các công thức toán học từ đó đưa ra việc tính toán để điều khiển thông lượng cho người dùng

Phần cuối cùng là tổng kết

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Thế Ngọc và cô Lê Tùng Hoa đã giúp đỡ nhóm em.Trong quá trình làm tiểu luận còn có nhiều thiếu sót ,rất mong thầy cô bỏ qua cho nhóm em

I,Giới thiệu về MIMO

1,Tổng quan về MIMO

1.1,Giới thiệu:

Ngày nay, sự bùng nổ của các thiết bị di động, cùng với những nhu cầu về dịch vụ ngàycàng đa dạng của con người, đang là động lực phát triển mạnh mẽ cho lĩnh vực thông tin diđộng

Do tài nguyên vô tuyến dùng cho thông tin di động là giới hạn và đắt đỏ, trong khi nhucầu sử dụng ngày càng cao, nhiều thách thức đã đặt ra cho các nhà cung cấp dịch vụ cũngnhư các nhà nghiên cứu Một trong những giải pháp để nâng cao hiệu quả sử dụng tàinguyên vô tuyến là công nghệ truyền thông vô tuyến sử dụng đa ăngten, hay còn gọi làcông nghệ truyền thông đa đầu vào và đa đầu ra (Multiple-Input Multiple-Output hayMIMO) đã được triển khai áp dụng cho mạng 4G và tiếp theo có thể là cho 5G

Tuy nhiên các thế hệ công nghệ từ 1G-4G mới chỉ tận dụng hết khả năng phân tài nguyêncho nhiều người dùng trên các miền tần số, thời gian, mã trải băng rộng…trong khi chưa tậndụng khả năng phân theo không gian

Hệ thống Massive MIMO, ứng cử viên cho mạng 5G đã thực hiện được điều này Theo

đó các búp sóng “ảo” được phân đến những người dùng ở các vị trí khác nhau có thể cùnghoạt động trên một khe thời gian - tần số Công nghệ này đã tạo nên bước phát triển đột phá,đồng thời đem lại hiệu suất phổ và hiệu suất năng lượng tăng lên hàng chục, hàng trăm lần Không những thế hệ thống Massive MIMO còn dễ dàng cho phép điều khiển thông lượng(throughput) đồng đều cho người dùng trong cell, điều này là không dễ thực hiện trọng cácthế hệ cộng nghệ trước đó do hiệu ứng xa-gần của người dùng đối với trạm cơ sở Đây cũngchính là vấn đề lựa chọn nghiên cứu trong luận văn này là: kỹ thuật điều khiển thông lượngngười dùng đồng đều trong Massive mimo

Hiệu năng kém và dung lượng bị giới hạn của kênh truyền trong truyền dẫn không dây làmột vấn đề cần giải quyết Đó cũng giống như một vấn đề của hệ thống MIMO là hình ảnh

sử dụng nhiều anten ở máy phát và máy thu

Trên thực tế sự hoạt động kém hiệu quả của kênh truyền không dây do hiệu ứng fading đađường MIMO lợi dụng sự đa đường này để ta tăng tín hiệu để cung cấp cơ bản 3 tính năngsau :

- Beamforming: kỹ thuật hướng búp sóng: nó cho phép anten chỉnh theo hướng thích hợp đểđạt được SNR tốt hơn bằng cách tăng công suất thu

- Phân tập không gian: tín hiệu máy phát được mã hóa trong không gian cũng như trongmiền thời gian với một số dự phòng để cải thiện BER hiệu suất của hệ thống

- Ghép kênh không gian: tập hợp các dòng dữ liệu được truyền song song từ anten khác nhau

và xử lý tín hiệu thích hợp được sử dụng ở máy thu để tách các dòng dữ liệu này

- Có rất nhiều Viện nghiên cứu, nhóm nghiên cứu, phòng thí nghiệm đã tập trung nghiên cứurất sâu sắc về MIMO bởi người ta cho rằng: công nghệ MIMO thực sự là nền tảng của hệthống 3G, 4G và các mạng không dây khác

Trong các hệ vô tuyến tín hiệu phát được phát ra theo rất nhiều đường như vậy phải dùng

các bộ định tuyến để định tuyến được “ bó các đường truyền ảo” này Khi nói đến khái niệm

“các đường” thì giữa những đường này phải có “khoảng cách” hay “khe hở”, như vậy tín

hiệu hoàn toàn có thể nhảy từ đường này sang đường kia khi chúng được truyền đi như vậytại phía thiết bị thu do đó trong mô hình MIMO phải sử dụng các thuật toán đặc biệt hoặccác bộ vi xử lý tín hiệu đặc biệt để tách và khôi phục tín hiệu thu được thành tín hiệu nguyênthủy ban đầu như phía phát

Như vậy ta có thể định nghĩa MIMO trong hệ thống thông tin vô tuyến như sau: “Nếumột hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng nhiều anten ở cả phía phát lẫn phía thu thì ta gọi nó

là một hệ thống MIMO”

Hình 1 Mô hình kênh MIMO với Nt anten phát và Nr anten thu

Ưu điểm

Với tất cả đặc tính kể trên ta có thể kết luận vắn tắt về các ưu điểm của hệ MIMO như sau:

 Tăng dung lượng (capacity) kênh truyền do đó có thể tăng được tốc độ dữ liệu

 Tăng cường khả năng chống Fading thậm chí phần nào khai thác được nó

 Loại bỏ nhiễu (chẳng hạn tạo búp sóng và điều khiển hướng phát xạ không tại cả máyphát và thu)

-Nhiều đầu vào, một đầu ra (MISO: Multi Input Single Output)

-Nhiều đầu vào ,nhiều đầu ra (MIMO: Multi Input Multi Output)

Như vậy trong kịch bản trạm gốc có nhiều anten thông tin với UE chỉ có một anten , đườnglên được gọi là SIMO và đường xuống gọi là MISO.Khi một đầu cuối di động nhiều antenđược sử dụng đường truyền trở thành MIMO đầy đủ Mặc dù vậy thuật ngữ MIMO được sửdụng theo nghĩa rộng bao hàm cả SIMO và MISO như là các trường hợp đặc biệt Trong khimột liên kết MIMO điểm đến điểm giữa trạm gốc và MS được gọi là MIMO đơn người sửdụng (SU-MIMO : Single User MIMO), thì đa người sử dụng (MU-MIMO) cho phép nhiều

MS thông tin đồng thời với một trạm gốc chung trên cở sở sử dụng cùng một tài nguyêntrong miền tần số và thời gian Mở rộng ra , nếu xét một ngữ cảnh nhiều ô, khi các trạm gốclân cận chia sẻ các ante của mình theo cách MIMO ảo để thông tin với cùng một tập UEtrong các ô khác nhau ta có thuật ngữ MIMO đa người sử dụng đa ô

1.3 Ưu nhược điểm

a, Ưu điểm

Dung lượng : Do sử dụng nhiều anten ở cả đầu phát và đầu thu nên khi truyền tín hiệu ta cóthể truyền nhiều đường dữ liệu song song chính vì thế mà dung lượng hệ thống được cảithiện

Chất lượng : Với kĩ thuật xử lí không gian thì nhiễu ở đầu thu có thể giảm mạnh hơn so vớitrường hợp hệ thống chỉ có một anten thu

: Với kĩ thuật tạo búp thì tín hiệu có thể được truyền đi theo hướng mong muốn

do đó công suất phát chỉ tập chung vào hướng mong muốn , chính vì thế giảm được côngsuất phát của thiết bị

Tăng cường khả năng chống Fading thậm chí phần nào khai thác được nó

Loại bỏ nhiễu (chẳng hạn tạo búp sóng và điều khiển hướng phát xạ không tại cả máy phát

và thu)

b, Nhược điểm

Nhược điểm lớn nhất của MIMO là có nhiều anten dẫn đến độ phức tạp lớn , thể tích và giáthành của phần cứng lớn hơn nhiều so với SISO.

Sử dụng càng nhiều anten thì ta càng thu được nhiều độ lợi do tạo búp sóng và phân tập cànglớn Tuy nhiên khi sử dụng nhiều anten thì thể tích thiết bị sẽ lớn trong khi điện thoại càngngày càng nhỏ

Chi phí giá thành cho thiết bị cao hơn (do sử dụng nhiều ăng-ten thu phát, và phải dùng các

bộ vi xử lý đặc biệt chuyên dụng…)

2 Khái niệm Massive MIMO và ứng dụng

2.1 Khái niệm Massive MIMO

Massive MIMO (mô hình MIMO cỡ rất lớn) là hệ thống mạng MIMO đa người dùngtrong đó số anten tại trạm phát là rất lớn so với số lượng người dùng Phần này mô tả một

mô hình mạng viễn thông thu phát tín hiệu đơn giản trên cả đường lên và đường xuống Đểđơn giản chúng ta nghiên cứu trong mô hình mạng đơn tế bào

Mạng MIMO tiêu chuẩn có xu hướng sử dụng hai hoặc bốn ăng ten Mặt khác, MIMOkhổng lồ là một hệ thống MIMO có số lượng ăng ten đặc biệt cao

Không có con số nào được thiết lập cho những gì tạo nên một thiết lập MIMO lớn, nhưng

mô tả có xu hướng được áp dụng cho các hệ thống có hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm ăngten Ví dụ, Huawei, ZTE và Facebook đã trình diễn các hệ thống MIMO khổng lồ với số lượnglên tới 96 đến 128 ăng ten

2.2 Lợi thế của Massive MIMO

Ưu điểm của mạng MIMO so với mạng thông thường là nó có thể nhân lên dung lượng củakết nối không dây mà không cần nhiều phổ tần hơn Các báo cáo chỉ ra những cải tiến đáng kể

về năng lực và có khả năng mang lại lợi nhuận cao gấp 50 lần trong tương lai

Máy phát / máy thu càng được trang bị càng nhiều, đường dẫn tín hiệu càng tốt và hiệu suấttốt hơn về tốc độ dữ liệu và độ tin cậy của liên kết

Mạng Massive MIMO cũng sẽ phản ứng nhanh hơn với các thiết bị truyền ở các dải tần sốcao hơn, điều này sẽ cải thiện vùng phủ sóng Đặc biệt, điều này sẽ có lợi ích đáng kể để cóđược tín hiệu mạnh trong nhà (mặc dù tần số cao hơn của 5G sẽ có vấn đề riêng về vấn đề này).

Số lượng ăng-ten lớn hơn trong mạng MIMO khổng lồ cũng sẽ giúp khả năng chống nhiễu

và gây nhiễu có chủ ý cao hơn nhiều so với các hệ thống hiện tại chỉ sử dụng một số ăng-ten Cũng cần lưu ý rằng, các mạng MIMO khổng lồ sẽ sử dụng công nghệ định dạng tia, chophép sử dụng phổ mục tiêu Các mạng di động hiện tại khá ngu ngốc trong cách chúng phân bổmột nhóm phổ duy nhất giữa tất cả người dùng trong vùng lân cận, dẫn đến tắc nghẽn hiệu suấttrong khu vực đông dân cư Với Massive MIMO và quá trình tạo chùm như vậy, quy trình nàyđược xử lý thông minh và hiệu quả hơn rất nhiều, do đó tốc độ và độ trễ dữ liệu sẽ đồng đềuhơn trên mạng

2.3 Ứng dụng

Mặc dù các nguyên tắc MIMO tiêu chuẩn đã được sử dụng trên nhiều tiêu chuẩn Wi-Fi và4G, Massive MIMO sẽ thực sự phát huy tác dụng khi 5G xuất hiện Thật vậy, người ta kỳ vọngrằng Massive MIMO sẽ là một yếu tố quyết định và thành phần cơ bản của 5G

Một trong những vai trò chính của bất kỳ mạng 5G nào sẽ là xử lý sự gia tăng lớn trong việc

sử dụng dữ liệu xung quanh Cisco ước tính đến năm 2020 - khi 5G được thiết lập để hướng tớiđối tượng chính - sẽ có 5,5 tỷ người dùng di động trên toàn thế giới, mỗi người tiêu thụ 20 GB

dữ liệu mỗi tháng Điều đó thậm chí không bao gồm trong tác động to lớn mà Internet ofThings dự đoán sẽ có trên các mạng di động của chúng tôi

Khả năng lớn của MIMO để phục vụ nhiều người dùng - và nhiều thiết bị - đồng thời trongmột khu vực cô đọng trong khi duy trì tốc độ dữ liệu nhanh và hiệu suất ổn định làm cho nó trởthành công nghệ hoàn hảo để giải quyết các nhu cầu của kỷ nguyên 5G sắp tới

II Hệ Thống Massive MIMO

Trong hệ thống truyền thông không dây, giới hạn của hiệu năng hệ thống luôn nằm ở lớpvật lý, do bởi lượng thông tin có thể truyền được giữa hai địa điểm được giới hạn bởi độ khảdụng của phổ tần số, định luật truyền sóng vô tuyến và lý thuyết thông tin

Do đó có ba phương thức cơ bản để tăng hiệu năng của mạng vô tuyến đó là: tăng mật độtriển khai các điểm truy cập (tức là tăng hệ số sử dụng lại tần số); bổ sung thêm băng tần;hoặc áp dụng kỹ thuật tăng hiệu suất sử dụng phổ Do việc triển khai thêm các điểm truy cậpcũng như cấp phát dải tần mới là tốn kém và không dễ dàng, nên nhu cầu tối đa hóa hiệusuất phổ trên một băng tần cho trước là điều tất yếu

Kỹ thuật MIMO (Nhiều đầu vào nhiều đầu ra) là phương pháp khả thi nhất để cải thiệnhiệu suất phổ bằng cách sử dụng chiều không gian Trong đó hệ thống Massive MIMO(MIMO cỡ rất lớn) một dạng đặc thù của kỹ thuật MIMO, và là ứng cử viên sáng giá chomạng thông tin di động thế hệ thứ 5 Phần này mô tả tổng quan mô hình hệ thống MassiveMIMO đi từ các phiên bản trước cùng các nguyên lý hoạt động chính được trình bày theocác phần dưới đây

2.1 Mô tả hệ thống Massive MIMO đơn cell

2.1.1 Hệ thống Multiuser MIMO

Ý tưởng về hệ thống Multiuser MIMO là một trạm cơ sở phục vụ nhiều đầu cuối sử dụngchung tài nguyên không gian – tần số, khác với hệ thống SU – MIMO (MIMO đơn ngườidùng) ở chỗ chỉ phục vụ một đầu cuối với nhiều anten

Giả sử máy đầu cuối là đơn anten, mô hình MU-MIMO bao gồm một trạm phát với anten vàngười dùng hoạt động

Hình 2.1a: Đường lên Hình 2.1b: Đường xuống

Trên đường lên, trạm phát phải biết thông tin kênh, và mỗi đầu cuối phải được cho biếttốc độ truyền tải cho phép riêng biệt Trên đường xuống, cả trạm cơ sở và đầu cuối đều phảibiết thông tin kênh Do đó hệ thống MU-MIMO tiêu tốn nhiều tài nguyên cho việc truyềnthông tin pilot ở cả hai chiều

2.1.2 Hệ thống Massive MIMO đơn cell

Xét một kênh truyền gồm có anten phát đi tín hiệu x(t) và đi qua kênh truyền thu được tínhiệu y(t) ở anten thu.Mối quan hệ giữa x(t) và y(t) là tuyến tính theo phương trình của

Maxwell, tuy nhiên do những biến động về máy phát, máy thu hay vận tốc vật thể trong thực

tế nên mối quan hệ giữa và cũng thay đổi theo thời gian

Massive MIMO (mô hình MIMO cỡ rất lớn) là hệ thống mạng MIMO đa người dùngtrong đó số anten tại trạm phát là rất lớn so với số lượng người dùng Phần này mô tả một

mô hình mạng viễn thông thu phát tín hiệu đơn giản trên cả đường lên và đường xuống Đểđơn giản chúng ta nghiên cứu trong mô hình mạng đơn tế bào

Trong hệ thống Massive MIMO cơ bản Mỗi trạm cơ sở được trang bị M anten, phục vụ

K máy đầu cuối đơn anten Các trạm cơ sở khác nhau hoạt động trong các tế bào khác nhau

và không có sự phối hợp giữa các trạm cơ sở

Trên cả đường truyền lên và đường truyền xuống, các đầu cuối đều sử dụng tối đa tàinguyên không gian- tần số một cách đồng thời Ở đường lên, trạm cơ sở khôi phục lại từngtín hiệu riêng rẽ được phát lên bởi đầu cuối Ở đường xuống, trạm cơ sở phải đảm bảo mỗiđầu cuối chỉ nhận được tín hiệu mong muốn của riêng nó

2.2 Hoạt động của hệ thống Massive MIMO.

2.2.1 Giao thức FDD và TDD

Trong hệ thống Massive MIMO, hàng trăm hoặc hàng nghìn anten tại trạm phát phục vụđồng thời mười hay hàng trăm người dùng tại cùng một nguồn tài nguyên tần số Do đó giaothức được lựa chọn sử dụng trong hệ thống Massive MIMO là Giao thức truyền song côngphân chia theo thời gian (TDD)

Phân tích: Đối với hệ thống FDD, truyền tín hiệu đường lên và đường xuống sử dụng phổtần số khác nhau, do đó kênh Uplink và Downlink là bất đối xứng Tại đường xuống, trạmphát cần thông tin kênh để mã trước tín hiệu trước khi phát đến K người dùng, M anten tạitrạm phát phát M tín hiệu pilot (tín hiệu hoa tiêu) trực giao với nhau đến K người dùng Mỗingười dùng sẽ ước lượng kênh dựa trên pilot nhận được và phản hồi lại M kênh người dùngđến trạm phát Quy trình này yêu cầu tối thiểu M kênh đường xuống và M kênh đường lên.Tương tự đối với đường lên, K người dùng phát K tín hiệu pilot trực giao đến trạm phát,trạm phát ước lượng kênh và phản hồi lại Do đó tổng quá trình ước lượng kênh trong hệ

thống FDD yêu cầu tối thiểu M+K kênh trên đường lên và M kênh cho đường xuống.

Hình 2.2: Cấu trúc ước lượng kênh trong hệ thống FDD

Đối với hệ thống TDD, kênh truyền đường lên và đường xuống sử dụng chung dải phổtần số, nhưng khác khe thời gian Kênh đường lên và đường xuống có tính đối xứng nênthông tin kênh có được qua đường lên có thể sử dụng luôn cho đường xuống Trên đường lên

K người dùng phát K chuỗi pilot trực giao đến trạm phát Trạm phát sử dụng thông tin kênhnày để mã trước tín hiệu gửi xuống và đồng thời tạo búp sóng pilot Tổng quá trình này cần

sử dụng 2K kênh truyền Như vậy thời gian cần thiết để truyền pilot tỉ lệ với số anten ngườidùng và không phụ thuộc vào số anten ở trạm cơ sở

Hình 2.3: Cấu trúc ước lượng kênh trong hệ thống TDD Bảng2.1 chỉ ra số lượng kênh truyền cần thiết để phục vụ tín hiệu pilot và thông tin phảnhồi trong hệ thống Multi user MIMO và hệ thống Massive MIMO Dễ nhận thấy hệ thốngMassive MIMO với giao thức TDD sử dụng ít tài nguyên nhất, do số lượng kênh truyền cần

sử dụng không phụ thuộc vào số anten trạm cơ sở M Chính vì vậy hệ thống Massive MIMO

có khả năng mở rộng không giới hạn – đây cũng là động lực để nghiên cứu mô hình MassiveMIMO.

Bảng 2.1: Tổng số kênh truyền yêu cầu trong hệ thống MIMO

Như đã nói thì giao thức truyền FDD phụ thuộc vào số anten trạm phát M, do đó trong hệthống Massive MIMO, số anten M là rất lớn nên giao thức TDD được chọn để ước lượngkênh do không phụ thuộc vào M

2.2.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống Massvie MIMO

MIMO kích thước lớn dựa trên sự phát triển của kỹ thuật MIMO nói chung trong đó cảđầu phát và đầu thu tín hiệu đều sử dụng nhiều anten có thể để truyền dữ liệu Có ba cáchkhai thác kỹ thuật MIMO là: Kỹ thuật mã không – thời gian, kỹ thuật hợp kênh không gian

và kỹ thuật mã trước

Với kỹ thuật mã không – thời gian, chuỗi tín hiệu trước khi phát được mã hóa thành matrận từ mã theo hai chiều không gian và thời gian (Space – Time encoder) Tín hiệu sau đóđược phát đi nhờ M anten phát, máy thu sử dụng N anten thu để tách ra chuỗi dữ liệu phát.Kênh tổng hợp giữa máy phát và máy thu có M đầu vào và N đầu ra được gọi là kênhMIMO M x N Các ký hiệu trong ma trận từ mã được phối hợp lặp lại, ngoài phân tập thucòn có thêm phân tập phát Kỹ thuật này làm tăng độ tin cậy, cải thiện lỗi bit

Với kỹ thuật hợp kênh không gian: Dữ liệu được chia thành M luồng song song phát trên

M anten Bên thu sử dụng N anten thu (N>M) thu được các tín hiệu chồng chập ở bên phát

tăng tốc độ dữ liệu tăng lên M lần Kỹ thuật này chỉ đảm bảo phân tập thu, độ tin cậy ít hơn

so với kỹ thuật mã không – thời gian nhưng lại có ưu điểm cung cấp tốc độ dữ liệu cao

Hệ thống Massive MIMO lại khai thác MIMO ở góc độ mã trước Kỹ thuật này khác vớicác kỹ thuật trên là bên phát luôn phát biết trước kênh và do đó có thể xử lý bù kênh trướckhi phát, tạo sự đơn giản tối đa cho bên thu M anten phát ở trạm cơ sở và K người dùng(mỗi máy đầu cuối 1 anten) với M >> N

Để minh họa ta dùng mô hình đơn giản M=3, K=2:

Mô hình truyền nhận 3 anten trên trạm và hai thuê bao Trạm cơ sở dùng 3 anten T1, T2, T3 quản lý 2 thuê bao di động A và B Tại thời điểm

bắt đầu pha truyền dẫn các thuê bao A, B gửi pilot đến các anten của trạm cơ sở (có 2

thuê bao thì cần 2 khe thời gian cho pilot) Tiếp đến trạm cơ sở cần một khe thời gian

để ước lượng ma trận kênh H dựa trên pilot và tính được ma trận nghịch đảo G của H

Để đơn giản ở đây ta bỏ qua tạp âm Gause (trên thực tế cộng thêm vào tín hiệu thu)

Ma trận kênh:

Khi có ma trận giả nghịch đảo G, mã trước tiến hành bằng cách nhân 2 dòng dữ liệu

(muốn gửi đến 2 thuê bao) với ma trận G này thành ma trận đã mã trước C, đưa ra 3

anten phát đi:

Các dòng dữ liệu này khi truyền xuống lại đi qua kênh truyền nên lại được nhân với

ma trận kênh truyền, do đó cuối cùng người dùng sẽ nhận được dữ liệu của mình:

Thời gian xử lý ước lượng kênh và mã trước phải nhỏ hơn thời gian kết hợp kênh (Coherentinterval, thời gian này có độ lớn tỉ lệ với nghịch đảo độ trải Doppler) để phần thời gian cònlại dành cho truyền dữ liệu

2.3 Mô hình hệ thống cho Uplink và Downlink

a, UpLink

Mô hình truyền dẫn trong Massive MIMO cho UL được mô tả trong hình 2.4.Tín hiệu nhậntrong UL ở BS thứ j được mô tả :