Phát phân tập và các kỹ thuật MIMO qua kênh fading đa đường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HOÀNG QUANG TRUNG PHÁT PHÂN TẬP VÀ CÁC KỸ THUẬT MIMO QUA KÊNH FADING ĐA ĐƯỜNG Ngành: Công nghệ Điện tử-Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN XUÂN NAM Hà Nội - 2009 LỜI CAM ĐOAN “Phát phân tập kỹ thuật MIMO qua kênh fading đa đường” trình bày số vấn đề lĩnh vực thông tin vô tuyên mà giới quan tâm Trong trình thực đề tài này, nhận hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Trần Xuân Nam Các nội dung trình bày luận văn kiến thức mà nghiên cứu tiếp thu Tôi xin cam đoan nội dung luận văn không chép hay trùng lặp với đề tài nghiên cứu trước Hà Nội, tháng 12 năm 2009 HV: Hoàng Quang Trung LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo này, nhận nhiều động viên đóng góp nhiệt tình thầy cô giáo trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy cô giáo Đặc biệt tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Xuân Nam, môn Thông tin-Khoa VTĐT-Học viện KTQS người thầy đề xuất hướng nghiên cứu, động viên thường xuyên tận tâm bảo nghiêm túc chuyên môn suốt thời gian qua để tơi hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới ban lãnh đạo Khoa Công nghệ thông tin-Đại học Thái Nguyên thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp, đến gia đình người thân động viên khuyến khích giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ! Hà Nội, tháng 12 năm 2009 HV Hoàng Quang Trung MỤC LỤC BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………………… i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ……………………………………………….ii MỞ ĐẦU Chƣơng - TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TẬP TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN 1.1 Xu hƣớng phát triển mạng truyền thông vô tuyếnError! Bookmark not defined 1.2 Kênh thông tin vô tuyến 1.2.1 Kênh tạp âm AWGN 1.2.2 Kênh pha-đinh đa đường 1.2.3 Kênh pha-đinh Rayleigh 1.3 Các phƣơng pháp phân tập 1.3.1 Phân tập thời gian 1.3.2 Phân tập tần số 1.3.3 Phân tập phân cực 1.3.4 Phân tập không gian 1.4 Kỹ thuật kết hợp phân tập không gian thuError! defined 1.4.1 Mơ hình tín hiệu 1.4.2 Kết hợp chọn lọc (Selection Combining) defined 1.4.3 Kết hợp tỷ lệ tối đa (Maximal Ratio Combining) Error! Bookmark not defined 1.4.4 Kết hợp đồng độ lơi (Equal Gain Combining) Error! Bookmark not defined 1.4.5 Kết hợp phân tập thu tách sóng MLD Error! Bookmark not defined 1.5 Kỹ thuật kết hợp phân tập không gian phátError! Bookmark not defined 1.5.1 Phân tập phát tỷ lệ tối đa (MRT) 1.5.2 Phân tập phát giữ chậm 1.5.3 Phân tập phát không gian-thời gian Chƣơng - CÁC KỸ THUẬT PHÂN TẬP PHÁT KHÔNG GIAN THỜI GIAN VÀ HỆ MIMO 2.1 Giới thiệu truyền thông MIMO 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Mơ hình kênh MIMO Error! Bookmark not defined 2.2 Dung kênh MIMO Error! Bookmark not defined 2.2.1 Dung kênh truyền cố định Error! Bookmark not defined 2.2.2 Dung kênh truyền có pha-đing Rayleigh Error! Bookmark not defined 2.3 Kỹ thuật ghép kênh theo không gian (SDM)Error! defined 2.3.1 Mơ hình hệ thống SDM 2.3.2 Các tách tín hiệu tuyến tính 2.3.3 Các tách tín hiệu phi tuyến 2.4 Mã không gian-thời gian (STC) 2.4.1 Khái quát 2.4.2 Mã khối không gian thời gian (STBC) defined Chƣơng - KỸ THUẬT KẾT HỢP PHÂN TẬP PHÁT VÀ MIMO-SDM 3.1 Giới thiệu 3.2 Mô hình hệ thống STBC-SM 3.3 Tách nhóm cho hệ thống kết hợp STBC-SMError! defined 3.3.1 Phương pháp tách nhóm ZF 3.3.2 Phương pháp tách nhóm MMSE 3.3.3 Phương pháp tách nhóm QR-SIC 3.4 Sơ đồ tách ký hiệu (symbol) cho hệ thống kết hợp STBC-SM Bookmark not defined 3.4.1 Phương pháp tách symbol ZF 3.4.2.Phương pháp tách symbol MMSE 3.4.3.Phương pháp tách symbol QR-SIC 3.5 Phân tích độ phức tạp tính tốn 3.5.1 Độ phức tạp tính tốn tách ZF Error! Bookmark not defined 3.5.2 Độ phức tạp tính tốn tách MMSE Error! Bookmark not defined 3.5.3 Độ phức tạp tính tốn tách QR-SIC Error! Bookmark not defined 3.6 Các kết so sánh hiệu suất Error! Bookmark not defined 3.6.1 Hiệu suất BER tách symbol Error! Bookmark not defined 3.6.2 So sánh độ phức tạp tính tốn Error! Bookmark not defined 3.7 Kết luận chƣơng Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined -iBẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT AWGN Additive White Gaussi BER Bit Error Ratio BPSK Binary Phase Shift Key BS Base Station CCI Co-Channel Interferenc EGC Equal Gain Combining MLD Maximum Likelihood D MMSE Minimum Mean Square MRC Maximal Ratio Combin MS Mobile Station MSE Minimum Square Error OFDM Orthogonal Frequency Multiplexing PDF Probability Density Fun PIC Parallel Interference Ca SIC Successive Interference SINR Signal to Interference p Ratio SNR Signal to Noise Ratio STC Space-Time Coding ZF Zero-Forcing Hình vẽ Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 1.16 Hình 1.17 Hình 1.18 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Mơ tả Hàm m Mật đ trắng Mơ hì Đáp ứ Phân b Phươn Phân p Độ lợi Phươn Phân p tối đa Máy t BER c Sơ đồ Sơ đồ Sơ đồ Sơ đồ Phẩm MRC Mơ hì Mơ hì Mơ hì Mơ hì Dung Mơ hì Cấu h BER c SDM Nguyê Cấu h Các p BER c So sán -1- MỞ ĐẦU Thông tin vô tuyến phát triển sang hệ đáp ứng yêu cầu người dùng truyền liệu tốc độ cao Các nghiên cứu gần tập trung vào kỹ thuật cho phép tăng khả kênh truyền Phương pháp truyền dẫn MIMO (hay truyền dẫn sử dụng nhiều anten thu nhiều anten phát) xem kỹ thuật then chốt để giải vấn đề Luận văn nhằm giới thiệu tổng quan kỹ thuật truyền dẫn MIMO đánh g iá phẩm chất hệ thống Cụ thể , tác giả nghiên cứu hệ thống kết hợp phân tập phát sử dụng mã khối không gian-thời gian (STBC) với sơ đồ ghép kênh theo không gian (SM) sơ đồ tách tín hiệu dành cho hệ thống Hai sơ đồ tách ký hiệu tách khối đưa để so sánh tỷ số lỗi bit (BER) Kết mô cho thấy phương pháp tách tín hiệu sử dụng sơ đồ tách ký hiệu (symbol) cho tỷ số lỗi bit thấp so với sơ đồ tách khối Đặc biệt hệ thống STBC-SM có nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ thống MIMO-SDM Nội dung trình bày chương: Chương 1: “Tổng quan phương pháp phân tập thông tin vơ tuyến” trình bày tổng quan mơ hình kênh thông tin vô tuyến làm sở cho việc mơ hình hóa mơ hệ thống Cùng với kỹ thuật phân tập bao gồm phân tập thu phân tập phát Chương 2: “Các kỹ thuật phân tập phát khơng gian-thời gian hệ MIMO” trình bày phương pháp truyền dẫn dành cho hệ truyền thông qua kênh MIMO, cụ thể kỹ thuật ghép kênh phân chia theo không gian kỹ thuật mã hóa khơng gian thời gian Chương 3: “Kỹ thuật kết hợp phân tập phát MIMO-SDM” trình bày sơ đồ kết hợp phát phân tập ghép kênh theo không gian Trong phần , luận văn tập trung vào phương pháp tách tín hiệu, cụ thể có hai sơ đồ sơ đồ tách khối sơ đồ tách symbol Thông qua kết mô để so sánh phẩm chất lỗi bit (BER) phương pháp tách tín hiệu khác Cuối đưa đánh giá chung -2- Chƣơng - TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TẬP TRONG THÔNG TIN VƠ TUYẾN 1.1 Xu hƣớng phát triển mạng truyền thơng vô tuyến Trong năm gần nhu cầu sử dụng thiết bị đầu cuối không dây để trao đổi thơng tin gia tăng nhanh chóng Cơng nghệ truyền thông vô tuyến không ngừng phát triển đạt thành tựu đáng kể Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc làm tăng tốc độ truyền liệu để đáp ứng nhu cầu sử dụng truyền truyền thông đa phương tiện người dùng Vì truyền thơng chất lượng cao mục tiêu cần đạt mạng vô tuyến Ngày nay, mạng WLANs (Wireless Local Area Networks) đạt tốc độ 10 Mbit/s đến 100 Mbit/s Tuy nhiên, với tốc độ khơng đáp ứng đối mặt với việc đòi hỏi tốc độ truy cập liệu ngày cao nội dung truyền thông trở nên đa dạng Đặc biệt cạnh tranh với mạng LAN (hữu tuyến) với công nghệ xDSL (đường dây thuê bao số) mạng cáp quang Các tiến khoa học gần minh chứng rằng để nâng cao chất lượng truyền thông vô tuyến khơng tận dụng tài ngun thời gian (phân tập thời gian), tài nguyên tần số (phân tập tần số) mà cịn sử dụng nguồn tài ngun lớn khơng gian Giải pháp kênh MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) lựa chọn đắn cho phát triển tương lai truyền thông vô tuyến (Mạng Wifi 802.11n, WiMAX, …) Mặc dù có nhiều kỹ thuật truyền dẫn khác nghiên cứu để áp dụng cho hệ thống sử dụng mơ hình Trong chương xem xét vấn đề liên quan kênh thông tin vô tuyến kỹ thuật phân tập để làm sở cho việc tiếp cận với giải pháp kỹ thuật truyền dẫn qua kênh MIMO 1.2 Kênh thông tin vô tuyến 1.2.1 Kênh tạp âm AWGN Thuật ngữ tạp âm (noise) mô tả tín hiệu điện khơng mong muốn xuất hệ thống Sự xuất tạp âm làm giảm khả tách xác tín hiệu phát vậy, làm giảm tốc độ truyền dẫn thơng tin Tạp âm tạo từ nhiều nguồn khác nhau, phân loại thành hai loại nhân tạo tự nhiên Nguồn tạp âm nhân tạo xuất từ nguồn đánh lửa, chuyển mạch hay phát xạ điện từ Tạp âm tự nhiên gồm tạp âm xuất mạch hay linh kiện điện tử, xáo động khí hay nguồn thiên hà Thiết kế mạch điện, thiết bị hay hệ thống cho phép loại bở giảm nhỏ đáng kể ảnh hưởng tạp âm bằng cách nối -76C  ZF ,gd Chuyển đổi sang flop có tổng độ phức tạp yêu cầu cho tách nhóm ZF theo đơn vị flop CZFgd  3.5.1.2 Bộ tách symbol ZF Theo phương pháp này, có H 2M M số phép nhân phép cộng phức u cầu cho tính tốn WZF đưa [16]: (3.39) Vì y  M 1 nên số phép nhân phép cộng phức yêu cầu để nhân WZF với y là:  C  ZF y W  Nói tóm lại, số phép cộng phép nhân phức yêu cầu cho tách symbol ZF đưa là: C ZF,sd  C ZF,sd  13 13 3 M  2M (3.41) 3 M M  2M Chuyển đổi sang đơn vị flop, có tổng độ phức tạp tách symbol ZF là: CZFsd  3.5.2 Độ phức tạp tính tốn tách MMSE 3.5.2.1 Bộ tách nhóm MMSE Với phương pháp tách nhóm R xx1   HH H  N0IM 1 tổng quát cho WMMSE Độ phức tạp u cầu cho tính tốn R1 g -77C 1 R xx Chuyển đổi sang đơn vị flop có Hơn nữa, việc tính tốn H g HHg địi hỏi độ phức tạp [16]: 2M2 2M2   Và việc nhân với Rxx1 địi hỏi M  M3  .Chuyển đổi hai độ phức tạp sang đơn vị flop ta có 8M 16M Vì độ phức tạp tính tốn G  M ma trận trọng số WgMMSE C  Wg Độ phức tạp để kết hợp WgMMSE y yêu cầu 2M    2M    Vì ta cần kết hợp cho tất M nhóm nên tổng độ phức tạp dành cho kết hợp M phải gian cho M nhóm 18M flops 3.5.2.2 Bộ tách symbol MMSE 16M   8M Tóm lại, độ phức tạp tách nhóm MMSE là: Tiếp theo phân tích độ phức tạp tách nhóm MMSE trên, có độ phức tạp u cầu cho tính tốn ma trận trọng số WMMSEsd đưa [16]: 3.47) Và độ phức tạp kết hợp WMMSEsd y C gd2 M    2M    ( CMMSEgd  W y -78- Do tổng số phép cộng phép nhân yêu cầu cho tách symbol MMSE là: (3.49) Chuyển sang đơn vị flop ta có tổng độ phức tạp tính tốn cho tách symbol MMSE là: (3.50) 3.5.3 Độ phức tạp tính tốn tách QR-SIC 3.5.3.1 Bộ tách nhóm QR-SIC Theo phương pháp tách nhóm QR-SIC, độ phức tạp yêu cầu để phân tích ma trận H = QR [16]: Vì Q  M N M=N, có độ phức tạp yêu cầu để kết hợp QH Y Sau tách nhóm g , g  G  1, G  2, tự (SIC) yêu cầu độ phức tạp SIC , g C gd Vì cần triệt tiêu nhóm từ G 1 tới nên độ phức tạp để tách tồn G nhóm sử dụng thuật toán SIC (3.54) Chú ý rằng G  M lấy CQR CQ H Y để tính tốn nên có độ phức tạp tính tốn QR-SIC đưa -79- (3.55) Chuyển sang đơn vị flop có (3.56) Chú ý độ phức tạp để gải mã không gian thời gian cho G  M nhóm yêu cầu 18M flops, tổng độ phức tạp yêu cầu cho tách nhóm QR-SIC đưa (3.57) 3.5.3.2 Bộ tách symbol QR-SIC Tiếp theo phân tích cho tách nhóm QR-SIC, ước lượng độ phức tạp tính tốn tổng cộng tách symbol QR-SIC sau [16]: (3.58) Chuyển sang đơn vị flop có: (3.59) 3.6 Các kết so sánh hiệu suất 3.6.1 Hiệu suất BER tách symbol Để thu hiệu suất tách symbol, thực mô Matlab cho hệ thống kết hợp phân tập phát STBC ghép kênh SM (STBC-SM 4x4) sử dụng điều chế QPSK Quan sát hình 3.2, ta thấy tách symbol sử dụng phương pháp ZF cho hiệu suất nhất, sau đến MMSE QR-SIC Trong ba phương pháp tách symbol phương pháp QR-SIC cho hiệu suất BER tốt nhât -80- Hình 3.2: BER 4x4 STBC-SM sử dụng tách symbol Phẩm chất BER hệ thống phân tập kép STBC -SM 4x4 so sánh với hệ thống MIMO-SDM 4x4 hình 3.3 Hình 3.3: So sánh BER hai hệ thống MIMO-SDM STBC-SM Từ hình 3.3, ta thấy phẩm chất BER hệ thống STBC-SM đạt cao so với hệ thống MIMO-SM 4x4, sử dụng số anten thu phát Đây kết mang lại kỹ thuật phân tập phát sử dụng mã (STBC) -81- 3.6.2 So sánh độ phức tạp tính tốn Theo [16], độ phức tạp tính tốn ước lượng cho sơ đồ tách nhóm tách symbol đưa bảng dây: Như vậy, thấy rằng tách symbol u cầu độ phức tạp tính tốn cao so với tách nhóm tương ứng Điển hình, với hệ thống STBC-SM 4x4, tách symbol ZF QR-SIC yêu cầu gấp khoảng lần số flops so với tách nhóm sử dụng phương pháp ZF QR-SIC tương ứng Đối với phương pháp MMSE, tách symbol yêu cầu gấp khoảng lần số flops so với tách nhóm Độ phức tạp tính tốn hệ thống STBC-SM sử dụng tách symbol sơ đồ tách symbol phải xử lý (tính tốn) ma trận kênh với số lượng lớn hàng ma trận gấp lần so với tách nhóm Mặc dù vậy, từ bảng ta thấy độ phức tạp tính tốn tách symbol MMSE có khuynh hướng trở lên tương đương với tách nhóm MMSE hệ thống kết hợp STBC-SM với số lượng anten lớn Kết hợp kết ước lượng BER phép phân tích độ phức tạp tính tốn, nhận thấy rằng tách symbol QR-SIC chứng minh cân bằng tốt tiêu hiệu suất BER độ phức tạp tính tốn Vì tách symbol QR-SIC yêu cầu để tách tín hiệu cho hệ thống kết hợp STBC-SM 3.7 Kết luận chƣơng Trong chương xét hai sơ đồ tách nhóm tách symbol cho hệ thống kết hợp STBC-SM với tách trình bày dựa phương pháp ZF, MMSE QR-SIC Trong tập trung chủ yếu vào sơ đồ tách symbol hai lý Thứ sơ đồ tách nhóm cho phép mở rộng giới hạn số anten phát N , độ lợi ghép kênh tăng lên; Thứ hai với sơ đồ tách symbol mang lại độ lợi phân tập cao dẫn tới phẩm chất BER tốt Trong phương pháp QR-SIC cho ta hiệu suất BER tôt Như bằng việc kết hợp phân tập phát với ghép kênh theo khơng gian, cân bằng dung lượng kênh hệ thống phẩm chất lỡi bit (BER) mong muốn Có thể có nhiều kỹ thuật phân tập phát khác -82- song với sơ đồ STBC-SM sử dụng tách symbol khả thi cho phẩm chất hệ thống mong đợi -83- KẾT LUẬN Luận văn trình bày tổng quan đ ánh giá phương pháp phân tập sử dụng thơng tin vơ tuyến , thơng qua chỉra phương pháp truyền dẫn thích hợp cho hệ thống truyề n thơng MIMO Kết luận văn bao gồm: Luận văn hệ thống hóa phương pháp phân tập sử dụng thông tin vô tuyến trình bày kỹ thuật phân tập phát nhiều người quan tâm thời gian gần Đó kỹ thuật phân tập sử dụng mã khơng gian-thời gian Phân tích đánh giá phương pháp truyền dẫn khả thi dành cho hệ thống MIMO phương pháp ghép kênh theo khơng gian (SDM) mã không gian-thời gian (STC) Trên sở thuật tốn tách tín hiệu dành cho hệ thống STBCSM sử dụng kỹ thuật tách symbol, ước lượng tỷ số lỗi bit (BER) bằng phần mềm Matlab Kết ước lượng BER sở để so sánh, đánh giá chất lượng hệ thống, chọn giải pháp truyền dẫn phù hợp áp dụng cho hệ thống MIMO Hướng phát triển đề tài : Các vấn đề đề cập đưa đến ý tưởng để thu phẩm chất hệ thống mong muốn dung lượng hiệu suất BER cần có kết hợp kỹ thuật khác theo cách tối ưu Vì vậy, tương lai , đề tài tiếp tục phát triển theo hướng nhằm kết hợp thêm với phương pháp điều chế đa sóng mang OFDM (Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao) để làm tăng dung lượng hệ thống triệt để nhiễu đặc biệt môi trường fading đa đường -84- TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Nguyễn Văn Đức (2006), Lý thuyết k ênh vô tuyến, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Hồng Hải -Nguyễn Việt Anh (2006), Lập trình Matlab ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Viết Kính-Trịnh Anh Vũ (2007), Thơng tin số, Nhà xuất Giáo dục Trần Xuân Nam (2008), Mô hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng Matlab, Học viện KTQS Phan Thanh Tao (2005), Giáo trình Matlab, Nhà xuất Đà Nẵng Trịnh Anh Vũ (2006), Thông tin di động, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh S M Alamouti (1998), A simple transmit diversity technique for wireless communications, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 16 A L F de Almeida, W C Freitas Jr., J C M Mota, F R P Cavalcanti and R L de Lacerda Neto (2003), Performance of MIMO Systems with a Hybrid of Transmit Diversity and Spatial Multiplexing, www.gtel.ufc.br Sergio Benedetto and Ezio Biglieri (1999), Principles of digital transmission with wireless applications, ISBN 0-306-45753-9 A B Gershman (2005), Space-Time Processing for MIMO Communications, www.wiley.com 10 11 Andrea Goldsmith (2005), Wireless Communications, Cambridge University Press 12 Volker Kuhn (2006), Wireless Communications over MIMO Channels, Universitat Rostock, Germany 13 B Sklar (1988), Digital Communicatons Fundamentals and Applicatons Prentice Hall 14 V Tarokh, H Jafarkhani, and A R Calderbank (1998), Space-time codes for high data rate wireless communications: performance criterion and code -85- construction, IEEE Transactions on Information Theory, vol 44, no 2, pp 744–765 15 Xuan Nam Tran, Tetsuki Taniguchi, Yoshio Karasawa (2004), Adaptive Beamforming for Multiuser Space-Time Block Coded Systems, ISSSTA2004, Sydney, Australia 16 Xuan Nam Tran, Huan Cong Ho, Tadashi Fujino and Yoshio Karasawa (2008), Performance Comparison of Detection Methods for Combined STBC and SM Systems, IEICE trans Commun, Vol.E91-B 17 Branka Vucetic (2003), Space-Time Coding, University of Sydney, Australia 18 Lan Zhao, Student Member, IEEE and V K Dubey, Senior Member (2005), Detection Schemes for Space – Time Block Code and Spatial Multiplexing Combined System, IEEE Communications Letters, Vol 9, no -86- PHỤ LỤC CHƢƠNG TRÌNH ƢỚC LƢỢNG TỶ SỐ LỖI BIT (BER) CHO HỆ THỐNG MIMO-SDM SỬ DỤNG CÁC BỘ TÁCH TUYẾN TÍNH clear all N=4; %So anten phat M=4; %So anten thu Am=1/sqrt(N); EbNodB=0:5:30; EbNo=10.^(EbNodB/10); BlkSize=1000; IterNo=1000; % Vong lap for i=1:IterNo data=sign(rand(1,N*BlkSize)-.5); s=reshape(data,N,BlkSize); st=Am*s; H=(randn(M,N)+j*randn(M,N))/sqrt(2); for n=1:length(EbNo) sigma=1/sqrt(2*EbNo(n)); z=sigma*(randn(M,BlkSize)+j*randn(M,BlkSize)); y=H*st+z; W1=pinv(H)'; R=inv(Am^2*H*H'+sigma^2*diag(ones(1,M))); W2=R*H*Am^2; s_hat1=sign(real(W1'*y)); s_hat2=sign(real(W2'*y)); ErrChk1=s_hat1-s; ErrChk2=s_hat2-s; ErrCount1(i,n)=length(find(ErrChk1~=0)); ErrCount2(i,n)=length(find(ErrChk2~=0)); end; end; BER1=sum(ErrCount1)/ (N*BlkSize*IterNo); BER2=sum(ErrCount2)/ (N*BlkSize*IterNo); semilogy(EbNodB,BER1,'r*-',EbNodB,BER2,'bo'); grid; xlabel('Eb/No [dB]') ylabel('Average BER') title(['BER of ',num2str(M),'x',num2str(N),'using linear dtector']) legend('ZF','MMSE') CHƢƠNG TRÌNH ƢỚC LƢỢNG TỶ SỐ LỖI BIT (BER) CHO HỆ THỐNG STBC-SM SỬ DỤNG CÁC BỘ TÁCH SYMBOL % Program to simulate the performance of combined 4x4 MIMO STBC-SM systems % using ZF or MMSE detection clear all randn('seed',0) rand('seed',0) t0=clock; % Get time vector N=4; % Number of TxAnt G=N/2; % Number of groups M=4; % Number of RxAnt % Generate Tx signal numSymb=10E4;%12*2048; % Length of Tx data blkSize=numSymb/N % Number of symbols in each substream Mc=4; % Alphabet size, QPSK:=4 -87numBit=log2(Mc); txSig=randsrc(N,blkSize,0:Mc-1); Es=1/sqrt(N); % Symbol energy normalized to Eb=Es/numBit; P=Es*diag(ones(1,M),0); % Power matrix of user s=sqrt(Es)*pskmod(txSig,Mc); EbNodB=0:1:12; EbNo=10.^(EbNodB/10); % Select ZF/MMSE detectors reply = input('Please select detectors ZF/MMSE [Default: ZF]:','s'); if isempty(reply) reply = 'ZF'; elseif ~strcmp(reply,'ZF') && ~strcmp(reply,'MMSE') display('Invalid input! Start and try again.'); return; end % Simulation loop %numIter=10000; for i=1:blkSize ch=(randn(M,N)+j*randn(M,N))/sqrt(2); H=[ch(:,1)ch(:,2)ch(:,3)ch(:,4) conj(ch(:,2)) -conj(ch(:,1)) conj(ch(:,4)) -conj(ch(:,3))]; for k=1:length(EbNo) % Iteration for different input SNR sigma=sqrt(1/(2*EbNo(k))); % noise deviation; total P from 2TxAnt=1; fixed 29/08/2003 noise=sigma*(randn(M,2)+j*randn(M,2)); % Gaussian noise w/ mean zero, deviation sigma z=[noise(:,1) ', noise(:,2)'].'; y=H*s(:,i)+z; switch reply case 'ZF' W=pinv(H)'; case 'MMSE' W=inv(H*P*H'+sigma^2*diag(ones(1,2*N),0))*Es*H; end s_hat=W'*y; s_bar=pskdemod(s_hat,Mc); [errBit(i,k),ratioBit(i,k)]=biterr(txSig(:,i),s_bar,numBit); end end %BER=sum(errBit)/(blkSize*numSymb); BER=sum(ratioBit)/(blkSize) semilogy(EbNodB,BER,'-O'); xlabel('Eb/No' ); ylabel('BER'); grid simtime=etime(clock,t0); disp(['Simulation time: ',num2str(simtime),' seconds']) ... với kỹ thuật phân tập bao gồm phân tập thu phân tập phát Chương 2: ? ?Các kỹ thuật phân tập phát khơng gian-thời gian hệ MIMO? ?? trình bày phương pháp truyền dẫn dành cho hệ truyền thông qua kênh MIMO, ... cụ thể kỹ thuật ghép kênh phân chia theo khơng gian kỹ thuật mã hóa khơng gian thời gian Chương 3: ? ?Kỹ thuật kết hợp phân tập phát MIMO- SDM” trình bày sơ đồ kết hợp phát phân tập ghép kênh theo... 1.3 Các phƣơng pháp phân tập 1.3.1 Phân tập thời gian 1.3.2 Phân tập tần số 1.3.3 Phân tập phân cực 1.3.4 Phân tập không gian 1.4 Kỹ thuật kết hợp phân tập không gian thuError!