Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian thời gian cận trực giao

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG PHÚ HƯNG “ĐIỀU CHẾ VI SAI DỰA VÀO MÃ KHỐI KHÔNG GIANTHỜI GIAN CẬN TRỰC GIAO” Chuyên ngành : Kỹ thuật vô tuyến -điện tử Mã số ngành: 2.07.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2007 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Phan Hồng Phương Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 11 năm 2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Dương Phú Hưng Phái: Nam Nơi sinh: Quảng Nam Ngày, tháng, năm sinh: 24/04/1981 Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến-điện tử MSHV:01405307 I- TÊN ĐỀ TÀI: ‘Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao’ II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • Nghiên cứu việc thiết kế mã khối khơng gian-thời gian trực giao, mã khối không gian-thời gian cận trực giao kênh thơng tin vơ tuyến MIMO • Mơ q trình mã hóa, giải mã cho mã khối không gian-thời gian trực giao cận trực giao để thấy ảnh hưởng thông số lên tốc độ lỗi bit loại mã III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22/02/2007 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/11/2007 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS PHAN HỒNG PHƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày… tháng… năm 2007 TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi đến Cô giáo Phan Hồng Phương lời cảm ơn chân thành Cô trực tiếp hướng dẫn, tạo điều thuận lợi tài liệu thiết bị để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Bách khoa, người truyền đạt kiến thức, định hướng nghiên cứu suốt khóa đào tạo sau đại học Cuối xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên suốt trình học tập nghiên cứu Xin trân trọng ghi nhớ Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Bố cục đề tài 1.5 Ý nghĩa đề tài Chương 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN MIMO 2.1 Kênh truyền hệ thống MIMO 2.1.1 Mơ hình hệ thống MIMO 2.1.2 Entropy thông tin tương hỗ 2.1.3 Dung lượng kênh MIMO 10 2.1.4 Máy phát biết kênh truyền 11 2.1.5 Dung lượng kênh Ergodic 12 2.2 Phân tích xác suất lỗi 13 2.2.1 Phân tích xác suất lỗi kênh SISO 13 2.2.2 Phân tích xác suất lỗi kênh MIMO 15 2.3 Kỹ thuật phân tập 17 2.3.1 Phân tập thời gian 18 2.3.2 Phân tập tần số 18 2.3.3 Phân tập không gian 19 2.3.4 Các phương pháp kết hợp phân tập 19 2.4 Mơ hình thống kê kênh truyền Fading 21 2.4.1 Rayleigh Fading 21 2.4.2 Rician Fading 23 Chương 3: MÃ KHỐI KHÔNG GIAN-THỜI GIAN 24 3.1 Mã Alamouti 24 3.1.1 Sơ đồ kết hợp tỷ số cực đại 24 3.1.2 Sơ đồ phân tập phát 26 3.1.3 Chất lượng sơ đồ Alamouti 29 3.2 Thiết kế mã khối không gian-thời gian trực giao 29 3.2.1 Giải mã khả cực đại kết hợp tỷ số cực đại 29 3.2.2 Thiết kế trực giao thực 30 3.2.3 Thiết kế trực giao thực tổng quát 37 3.2.4 Thiết kế trực giao phức 39 3.2.5 Thiết kế trực giao phức tổng quát 40 3.3 Mã khối không gian-thời gian cận trực giao 44 3.3.1 Giải mã cặp 44 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương 3.3.2 Một số mã QOSTBCs khác 46 3.3.3 Mã QSOSTBCs cho anten phát 47 3.4 Mã khối không gian-thời gian vi sai 49 3.4.1 Mã hóa vi sai cho anten phát 50 3.4.2 Mã khối không gian-thời gian vi sai chùm thực anten phát 56 3.4.3 Mã hóa khơng gian-thời gian vi sai chùm phức anten phát 59 Chương 4: ĐIỀU CHẾ VI SAI DỰA VÀO MÃ KHỐI KHÔNG GIAN-THỜI GIAN CẬN TRỰC GIAO 62 4.1 Giới thiệu 62 4.2 Mơ hình hệ thống 62 4.3 Mã hóa vi sai 64 4.4 Giải mã vi sai 66 Chương 5: MÔ PHỎNG VIỆC MÃ HỐ, GIẢI MÃ STBC 69 5.1 Mã hố 69 5.2 Giải mã 70 5.3 Kết 74 5.3.1 Giao diện chương trình mơ 74 5.3.2 Mã Alamouti 76 5.3.3 Mã khối không gian-thời gian trực giao 77 5.3.4 Mã khối không gian-thời gian cận trực giao 80 5.3.5 Mã khối không gian-thời gian vi sai 81 5.3.6 Mã khối không gian-thời gian vi sai kết hợp với mã trực giao-cận trực giao 82 Chương 6: KẾT LUẬN 83 6.1 Kết luận 83 6.2 Hướng mở rộng đề tài 83 Chương 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 Chương 8: PHỤ LỤC i A Các công thức giải mã i HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Mơ hình hệ thống MIMO .6 Hình 2.2 Phương pháp kết hợp lựa chọn 20 Hình 2.3 Phương pháp kết hợp khoá 20 Hình 2.4 Phương pháp kết hợp tỷ số cực đại 21 Hình 3.1 Kết hợp tỷ số cực đại hai nhánh phía thu 25 Hình 3.2 Bộ giải mã M anten thu 27 Hình 3.3 Phân tập phát hai nhánh với anten thu 28 Hình 3.4 Phân tập phát hai nhánh với hai anten thu 28 Hình 3.5 Sơ đồ khối mã hoá cho OSTBC 40 Hình 3.6 Bộ mã hố khối khơng gian-thời gian vi sai 51 Hình 4.1 Sơ đồ khối mã hóa vi sai .65 Hinh 4.2 Sơ đồ khối giải mã vi sai .67 Hình 5.1 Sơ đồ giải thuật hệ thống mô 73 Hình 5.2 Giao diện chương trình mô .74 Hình 5.3 Giao diện mã hố, giải mã 75 Hình 5.4 Giao diện vẽ đồ thị BER 76 Hình 5.5 Đồ thị BER mã Alamouti 76 Hình 5.6 BER trường hợp 1bit/s/Hz 77 Hình 5.7 BER trường hợp 2bit/s/Hz 78 Hình 5.8 BER trường hợp 3bits/s/Hz 79 Hình 5.9 BER trường hợp mã cận trực giao tốc độ bits/s/Hz, anten thu 80 Hình 5.10 BER trường hợp mã cận trực giao tốc độ bits/s/Hz, anten thu 80 Hình 5.11 BER trường hợp điều chế vi sai 80 Hình 1.12 Đồ thị BER mã khối không gian thời gian vi sai kết hợp trực giao_cận trực giao tốc độ bits/s/Hz, anten phát, anten thu 81 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1 Giá trị hàm ρ (N ) 31 Bảng 3.2 Ký tự truyền giải thuật mã hóa vi sai 54 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Trong hệ thống thông tin vô tuyến hệ sau, với kết hợp Internet ứng dụng đa phương tiện ngày có dịch vụ u cầu tốc độ cao băng rộng Bởi phổ tần bị giới hạn nên việc thiết kế nhiều kỹ thuật có hiệu mang lại tốc độ liệu cao Những nghiên cứu gần lý thuyết thông tin thấy lợi ích lớn dung lượng kênh thơng tin vơ tuyến đạt hệ thống MIMO Kênh MIMO xây dựng với dãy anten hai đầu kết nối vô tuyến Mã hóa khơng gian-thời gian, tên gọi nó, bao gồm việc mã hóa qua khơng gian thời gian, hướng đến giới hạn dung lượng kênh MIMO Mã khối không gian-thời gian loại mã không gian-thời gian, kỹ thuật phân tập phát đơn giản hệ thống MIMO Luận văn trình bày phương pháp mã hóa mã khối khơng gian-thời gian ứng dụng hệ thống thơng tin vô tuyến Các mô cho mã khối không gian-thời gian trực giao, cận trực giao, kết hợp điều chế vi sai đưa luận văn Hiệu suất mã khối không gian-thời gian mô kênh Rayleigh fading phẳng sử dụng nhiều anten phát Dữ liệu mã hóa mã khơng gian-thời gian chia thành nt chuỗi phát nt anten Giải mã khả cực đại cách đơn giản để tách sóng tín hiệu phát từ anten khác Phương pháp tách sóng sử sụng cấu trúc trực giao mã khối không gian-thời gian dựa việc xử lý tuyến tính máy thu Luận văn đưa giải thuật mã hóa, giải mã cho mã khác kết kết mơ mã Từ cho thấy việc sử dụng việc mã hóa khối không gian thời gian mang lại xác suất lỗi thấp HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương ABSTRACT In next generation wireless communications, with the integration of Internet and multimedia applications, the demand for wide-band high data rate communication services is growing As the available radio spectrum is limited, higher data rates can be achieved only by designing more efficient signaling techniques Recent research in information theory has shown that large gains in capacity of communication over wireless channels are feasible in multiple-input multiple-output (MIMO) systems The MIMO channel is constructed with multiple element array antennas at both ends of the wireless link Space-time coding, as the name suggests, involves coding across space and time and is aimed at approaching the capacity limits of MIMO channels Space-time block coding is a simple transmit diversity technique in MIMO system technology The thesis presents a method of Space-Time Block Coding and its application in wireless communication systems The simulations of orthogonal, quasi-orthogonal and differential space-time block coding are presented over Rayleigh flat fading channels using multiple transmit antennas Data is encoded using a space–time block code and is split into nt streams which are simultaneously transmitted using nt transmit antennas Maximum-likelihood decoding is a simple way through decoupling of the signals transmitted from different antennas This uses the orthogonal structure of the space–time block code and bases only on linear processing at the receiver The thesis reviews the encoding and decoding algorithms for various codes and provides the simulation results HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương TỪ VIẾT TẮT AWGN Additive White Gaussian Noise BER Bit Error Rate BPSK Binary Phase Shift Keying CSI Channel State Information DPSK Differential Phase Shift Keying FER Frame Error Rate GSM Global System for Mobile iid independent identically distributed ISI Intersymbol Interference MIMO Multiple-Input Multiple-Output MISO Multiple-Input Single-Output MMSE Minimum Mean Squared Error MRC Maximum Ratio Combining ML Maximum-Likelihood OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OSTBC Orthogonal Space-Time Block Code PAM Pulse Amplitude Modulation PAPR Peak-to-Average Power Ratio pdf probability density function PEP Pairwise Error Probability PSK Phase Shift Keying QAM Quadrature Amplitude Modulation QOSTBC Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code QPSK Quadrature Phase Shift Keying RF Radio Frequency SER Symbol Error Rate HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương Hình 5.3 Giao diện mã hố, giải mã Chương 5: Mơ việc mã hóa, giải mã STBC 75 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương Hình 5.4 Giao diện vẽ đồ thị BER 5.3.2 Mã Alamouti Hình 5.5 Đồ thị BER mã Alamouti Chương 5: Mô việc mã hóa, giải mã STBC 76 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương Độ lợi phân tập hàm nhiều thơng số: kỹ thuật điều chế, mã hóa kiểm tra lỗi khung Hình 5.5 kết mơ tốc độ lỗi bit (BER) MRRC sơ đồ phân tập phát Alamouti [9] môi trường Rayleigh fading Trong mô này, ta giả sử tổng công suất phát hai anten trường hợp phân tập phát với công suất phát cho anten MRRC Ta giả sử cho điều kiện sau: biên độ fading từ anten phát đến anten thu phân bố Rayleigh không tương quan, cơng suất trung bình tín hiệu anten thu từ anten phát nhau, thu biết kênh truyền 5.3.3 Mã khối không gian-thời gian trực giao Hình 5.6 BER trường hợp 1bit/s/Hz Chương 5: Mơ việc mã hóa, giải mã STBC 77 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương Hình 5.7 BER trường hợp 2bit/s/Hz Trong mơ hình 5.7, ma ma trận G , G , G lấy từ phương trình (5.1), (5.2), (5.3) Đối với mã cho hai anten phát ma trận truyền G (tốc độ R = ) với kiểu điều chế BPSK, mã cho anten dùng ma trận G G (tốc độ R = / ) với kiểu điều chế QPSK Nhận thấy rằng, BER 10 mã với -5 anten phát tốt so với mã anten dB Trong mơ hình 4.6, ma ma trận G , G , G lấy từ phương trình (4.1), (4.2), (4.3) Đối với mã cho hai anten phát ma trận truyền G 2( R = ) với kiểu điều chế QPSK, mã cho anten dùng ma trận G G (tốc độ R = / ) với kiểu điều chế 16QAM Nhận thấy BER 10-5 mã với anten phát tốt so với mã anten dB Chương 5: Mơ việc mã hóa, giải mã STBC 78 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương Hình 5.8 BER trường hợp 3bits/s/Hz Trong mô trên, ma ma trận G , H , H lấy từ phương trình (5.1), (5.4), (4.5) Đối với mã cho hai anten phát ma trận truyền G với kiểu điều chế 8PSK, mã cho anten dùng ma trận H H (tốc độ R = / ) với kiểu điều chế 16-QAM Nhận thấy rằng, BER 10-5 mã với anten phát tốt so với mã anten dB Chương 5: Mô việc mã hóa, giải mã STBC 79 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương 5.3.4 Mã khối không gian-thời gian cận trực giao Hình 5.9 BER trường hợp mã cận trực giao tốc độ bits/s/Hz, anten thu Hình 5.10 BER trường hợp mã cận trực giao tốc độ bits/s/Hz, anten thu Chương 5: Mô việc mã hóa, giải mã STBC 80 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương Hình 5.10 kết mô cho mã cận trực giao Tốc độ truyền 2bits/s Mã cận trực giao anten phát G (R = ) cho (3.87), sử dụng điều chế 4-PSK Mã trực giao anten phát dùng ma trận G ( R = / ) (4.3), sử dụng điều chế 16QAM Tương tự hình 4.10 kết mơ cho tốc độ bits/s/Hz Mã cận trực giao anten phát G ( R = ) cho (3.87) hệ thống khơng mã hố (uncoded) sử dụng điều chế 8-PSK Mã trực giao anten phát dùng ma trận H ( R = / ) (4.5), sử dụng điều chế 16-QAM Mã có tốc độ cực đại quan cho vùng SNR thấp BER cao phân tập cực đại chọn lựa vùng SNR cao BER thấp Điều bậc phân tập ảnh hưởng nhiều đến đường cong BER-SNR Nhận thấy rằng, hai kết mơ mã khối khơng gian-thời gian cận trực giao có đường đồ thị BER thấp mã khối không gian-thời gian trực giao khoảng vùng SNR thực tế (nhỏ 20 dB) 5.3.5 Mã khối không gian-thời gian vi sai Hình 5.11 Đồ thị BER mã khối khơng gian thời gian vi sai tốc độ bits/s/Hz, anten phát, anten thu Hình 5.11 kết mơ cho trường hợp tách sóng vi sai tách sóng kết hợp Nhận thấy rằng, so với trường hợp tách sóng kết hợp (máy thu biết trạng thái kênh) đường BER tách sóng vi sai thấp 3dB Chương 5: Mơ việc mã hóa, giải mã STBC 81 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương 5.3.6 Mã khối không gian-thời gian kết hợp điều chế vi sai Hình 5.12 Đồ thị BER mã khối khơng gian thời gian vi sai kết hợp trực giao_cận trực giao tốc độ bits/s/Hz, anten phát, anten thu Nhận thấy BER 10-5 mã vi sai_cận trực giao phát tốt so với mã vi sai_trực giao 4dB So với mã hố vi sai-trực giao mã hoá vi sai-cận trực giao cho xác suất lỗi bit thấp Chỉ với vài thay đổi nhỏ, mở rộng hệ thống điều chế vi sai với nhiều anten phát Chương 5: Mô việc mã hóa, giải mã STBC 82 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương Chương 6: KẾT LUẬN 6.1 Kết luận Trong khoảng thời gian nghiên cứu thực đề tài, luận văn đạt kết định sau: Tím hiểu hệ thống thơng tin vơ tuyến MIMO Luận văn sâu nghiên cứu mã khối không gian-thời gian Mã Alamouti mã đặc trưng, đại diện cho STBC Alamouti mở rộng sơ đồ phân tập cho hai anten phát-nhiều anten thu (M), giải thuật cung cấp bậc phân tập 2M mà không cần đường phản hồi từ máy thu Luận văn nghiên cứu cách thiết kế trực giao cho mã khối không gian-thời gian Việc trực giao tạo nên giải mã đơn giản, máy thu sử dụng phương pháp giải mã khả cực đại Cách thiết kế trực giao phức mà đạt phân tập cực đại tốc độ cực đại dừng lại số anten phát hai Một khái niệm “cận trực giao” (Quasi-Orthogonal) cho mã khối không gian-thời gian Đối với loại mã việc giải mã thực cho cặp ký tự Việc giải mã phức tạp mã khối trực giao, nhiên mã có ưu điểm cung cấp phân tập cực đại tốc độ cực đại có xác suất lỗi bit (BER) thấp vùng SNR nhỏ 25dB Đối với hệ thống mà phát lẫn thu khơng biết trạng thái kênh truyền mã hố khối khôi gian-thời gian kết hợp với điều chế vi sai giải pháp Sơ đồ áp dụng cho nhiều anten, việc giải mã đơn giản Luận văn mô loại mã không gian-thời gian trực giao, cận trực giao khác 6.2 Hướng mở rộng đề tài Từ mã khối không-gian thời gian đời, nhiều nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm loại mã khác cho có ưu điểm đầy đủ phân tập, mã hố tốt Về mơ phỏng, luận văn dừng lại việc mô loại mã khối không gian-thời gian môi trường fading phẳng Dựa vào kết đạt định nêu trên, xin đề xuất hướng để mở rộng đề tài : Nghiên cứu việc móc nối mã khối khơng-gian thời gian với mã ngồi chẳng hạn mã TCM, mã Turbo hay mã lưới Chương 6: Kết luận 83 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương Ghép kênh phân chia tần số trực giao chống lại nhiễu liên ký tự (ISI) Việc kết hợp mã hoá khối không gian-thời gian ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM) đạt kết tốt cho hệ thống Khảo sát mã khối không gian-thời gian môi trường fading tần số chọn lọc, kênh fading nhanh, fading tương quan Chương 6: Kết luận 84 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Emre Telatar, “Capacity of multi-antenna Gaussian channels”, Technical Memorandum, Bell Laboratories, Oct 1995 [2] Erik G.Larsson and Petre Stoica, “Space-time block coding for Wireless Communications”, Cambridge University Press, 2003, ISBN: 0521824567 [3] G J Foschini Js and M J Gans: “On the Limit of Wireless Communication in a Fading Environment when Using Multiple Antennas”, Wireless Personal Communications, Vol 6, pp 311, 1998 [4] H Jafarkhani, “A quasi-orthogonal space-time block code”, IEEE Transaction Communication, vol 49, no 1, pp 1–4, Jan 2001 [5] H Jafarkhani, “Space-Time Coding Theory and Practice”, Cambridge University Press, 2005, ISBN: 0521842913 [6] Hamid Jafarkhani, Vahid Tarokh, “Multiple Antenna Differential Detection from Generate Orthogonal Design”, IEEE Transaction Information Theory, Vol 47, pp 2626÷2631, 2001 [7] Mohinder Jankiraman, “Space-Time Codes and MIMO Systems”, Artech Hourse Inc, 2004, ISBN: 1-58053-865-7 [8] Proakis, J G, “Digitals Communication”, McGraw Hill Inc New York, 2001, ISBN: 0-07-113814-5 [9] S M Alamouti: “A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications”, IEEE Journal on select Areas in Communications, Vol 16, pp 1451÷1458, 1998 [10] Sumeet Sandhu, Arogyaswamii Paulraj: “Space-Time Block Codes vs Space-Time Trellis Codes”, Proceedings of ICC, 2001 [11] V Tarokh, H Jafarkhani and A R Calderbank: “Space-Time Block Coding from Orthogonal Designs”, IEEE Transaction Information Theory, Vol 45, pp 1456÷1467, 1999 [12] V Tarokh, H Jafarkhani and A R Calderbank: “Space-Time Block Coding for Wireless Communications: Performance Results” IEEE Journal on Select Areas in Communication, Vol 17, pp 451÷460, 1999 [13] V Tarokh, N Seshadri, and A R Calderbank: “Space-Time Codes for High Data Rates Wireless Communications: Performance Criterion and Code Construction”, IEEE Transaction Information Theory, Vol 44, pp 744÷765, 1998 85 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương [14] V Tarokh and H Jafarkhani, “A differential detection scheme for transmit diversity,” IEEE Journal on Select Areas in Communication, vol 18, pp 1169–1174, 2000 [15] Vucetic, B., and J Yuan, “Space-Time Coding”, Chichester, UK: John Wiley & Sons, 2003, ISBN: 0470847573 [16] V Tarokh and H Jafarkhani, “ Differential Modulation based on QuasiOrthogonal Codes,” IEEE Communications Society /WCNC 2004 86 HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương PHỤ LỤC A Các công thức giải mã Trong phần phụ lục công thức giải mã cho G 3, G , H , H B.1 Giải mã cho G 3: -Tín hiệu s1: m m j *   j * j * j * j * j * α α α α α α α i, j + + + + + − + − + ( )  r r r ( r ) ( r ) ( r ) s ∑∑ 1, j 2, j 3, j  ∑ 1, j 2, j 3, j  j =1 i =1  j =1     s1  -Tín hiệu s 2: m 2 m j *   j * j * j * j * j * ( ) r r r ( r ) ( r ) ( r ) s − + + − + − + − +  α α α α α α α i , j  s2 ∑∑ 2, j 1, j 3, j  ∑ 2, j 1, j 3, j  j =1 i =1  j =1    -Tín hiệu s 3: m 2 m j *   j * j * j * j * j * α α α α α α α i , j  s3 − − + − − − + − + ( )  r r r ( r ) ( r ) ( r ) s ∑∑ 3, j 1, j 2, j  ∑ 3, j 1, j 2, j  j =1 i =1  j =1    -Tín hiệu s 4: m 2 m   j * j * j * j * j * j * ∑ (− r2 α 3, j + r3 α 2, j − r4 α1, j − (r6 ) α 3, j + (r7 ) α 2, j − (r8 ) α1, j ) − s4 +  − + 2∑∑ α i , j  s4 j =1 i =1  j =1    B.2 Giải mã cho G 4: -Tín hiệu s1: m 2 m j *   j * j * j * j * j * j * ∑ (r1 α1, j + r2 α 2, j + r3 α 3, j + (r5 ) α1, j + (r6 ) α 2, j + (r7 ) α 3, j + (r8 ) α 4, j ) − s1 +  − + 2∑∑ α i , j  s1 j =1 i =1  j =1    -Tín hiệu s 2: m 2 m j *   j * j * j * j * j * j * j * ∑ (r1 α 2, j − r2 α1, j − r3 α 4, j + r4 α 3, j + (r5 ) α 2, j − (r6 ) α1, j − (r7 ) α 4, j + (r8 ) α 3, j ) − s2 +  − + 2∑∑ α i , j  s2 j =1 i =1  j =1    -Tín hiệu s 3: m 2 m j *   j * j * j * j * j * j * j * ∑ (r1 α 3, j + r2 α 4, j − r3 α1, j − r4 α 2, j + (r5 ) α 3, j + (r6 ) α 4, j − (r7 ) α1, j − (r8 ) α 2, j ) − s3 +  − + 2∑∑ α i , j  s3 j =1 i =1  j =1    -Tín hiệu s 4: i HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương m 2 m   j * j * j * j * j * j * j * j * α α α α α α α α α i , j  s4 − − + − − − + − − + − +  r r r r ( r ) ( r ) ( r ) ( r ) s ( ) ∑ ∑∑ 4, j 3, j 2, j 1, j 4, j 3, j 2, j 1, j    j =1 i =1  j =1    B.3 Giải mã cho H 3: -Tín hiệu s1: m m j * (r4j − r3j )α 3*, j (r3j + r4j )*α 3, j  2  j   + + − r ( r ) s − + − +   s1 α α α ∑  1, j  ∑∑ , 2, j i j   2 j =1 i =1     j =1  -Tín hiệu s 2: m m j * (r4j + r3j )α 3*, j (−r3j + r4j )*α 3, j  2  j *  − s2 +  − + 2∑∑ α i , j  s2 + ∑  r1 α 2, j − (r2 ) α1, j +  2 j =1 i =1    j =1   -Tín hiệu s 3: m  m  (r1 j + r2j )α 3*, j (r3j )* (α1, j + α 2, j ) (r4j )* (α1, j − α 2, j )  2    s + + − + − +   s3 α  ∑  ∑∑ , i j   2 j =1 i =1     j =1  B.4 Giải mã cho H 4: -Tín hiệu s1: m m j * (r4j − r3j )(α 3*, j − α 4*, j ) (r3j + r4j )* (α3, j + α 4, j )  2  j   − s1 +  − + ∑∑ α i , j  s1 − ∑  r1 α1, j + (r2 )α 2, j +  2 j =1 i =1     j =1  -Tín hiệu s 2: m m j * (r4j + r3j )(α 3*, j − α 4*, j ) (−r3j + r4j )* (α 3, j + α 4, j )  2  j *   − s2 +  − + 2∑∑ α i , j  s2 + ∑  r1 α 2, j − (r2 ) α1, j +  2 j =1 i =1     j =1  -Tín hiệu s 3: m  m  (r1 j + r2j )α 3*, j (r1 j − r2j )α 4*, j (r3j )* (α1, j + α 2, j ) (r4j )* (α1, j − α 2, j )  2   − s3 +  − + 2∑∑ α i , j  s3 + + + ∑   2 2 j =1 i =1    j =1   ii HVTH: KS Dương Phú Hưng Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian-thời gian cận trực giao GVHD: TS Phan Hồng Phương LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: DƯƠNG PHÚ HƯNG Ngày sinh: 24/04/1981 Lý lịch: Nơi sinh : Triêm Trung,Điện Phương, Huyện Điện Bàn, Tỉnh Quảng Nam Thường trú : Triêm Trung,Điện Phương, Huyện Điện Bàn, Tỉnh Quảng Nam Tạm trú : D3/3 Nguyễn Văn Săng, Phường Tân Sơn Nhì, Quận Tân Phú, Thành phố Hồ Chí Minh Dân tộc Điện thoại : 0909.342.191 : Kinh Tôn giáo: Khơng Email: duongphuhung@yahoo.com Q trình đào tạo: Đại học Chế độ học : Chính quy Thời gian học: Từ 5/9/1999 đến 30/12/2004 Nơi học : Trường Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học : Điện tử-Viễn thông Cao học Chế độ học : Chính quy Thời gian học: Từ 5/9/2005 đến Nơi học : Trường Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học : Kỹ thuật Vơ tuyến-Điện tử Q trình cơng tác 4/2006-đến nay: Công tác Công ty Viễn Thông Điện Lực Tp HCM iii HVTH: KS Dương Phú Hưng ... ? ?Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian- thời gian cận trực giao? ?? II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • Nghiên cứu vi? ??c thiết kế mã khối không gian- thời gian trực giao, mã khối không gian- thời gian cận. .. 5.3.3 Mã khối không gian- thời gian trực giao 77 5.3.4 Mã khối không gian- thời gian cận trực giao 80 5.3.5 Mã khối không gian- thời gian vi sai 81 5.3.6 Mã khối không gian- thời gian. .. với điều chế vi sai hệ thống MIMO Chương 4: Điều chế vi sai dựa vào mã khối không gian- thời gian cận trực giao Giới thiệu mơ hình hệ thống điều chế vi sai kết hợp với mã khối không gian- thời gian