Phân tích chất lượng mô hình truyền thông đa chặng (multi hop) kết hợp mã không gian thời gian alamouti trên kênh truyền fading rayleigh

TR i H c Qu c Gia Tp H Chí Minh NG I H C BÁCH KHOA NGUY N TH BÉ TÁM PHÂN TÍCH CH T L NG MỌ HÌNH TRUY N THỌNG A CH NG (MULTI-HOP) K T H P MÃ KHỌNG GIAN TH I GIAN ALAMOUTI TRÊN KÊNH TRUY N FADING RAYLEIGH Chuyên ngành : K Thu t i n T LU N V N TH C S TP H CHÍ MINH, tháng 12 n m 2010 CỌNG TRÌNH C HỒN THÀNH T I TR NG I H C BÁCH KHOA I H C QU C GIA TP H CHÍ MINH Cán b h ng d n khoa h c :.TS H ng Tu n (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét :TS Ph m H ng Liên (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét : TS ng Thành Tín (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Lu n v n th c s đ c b o v t i Tr ng i h c Bách Khoa, HQG TP HCM ngày 04 tháng 01 n m 2011 Thành ph n H i đ ng đánh giá lu n v n th c s g m: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H i đ ng ch m b o v lu n v n th c s ) PGS.TS Ph m H ng Liên TS H ng Tu n TS Lê Chí Thơng TS Nguy n Minh Hoàng TS L u Thanh Trà Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá LV B môn qu n lý chuyên ngành sau lu n v n đư đ c s a ch a (n u có) Ch t ch H i đ ng đánh giá LV B môn qu n lỦ chuyên ngành TR NG I H C BÁCH KHOA PHÒNG ÀO T O S H C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM c l p - T - H nh phúc Tp HCM, ngày tháng n m NHI M V LU N V N TH C S H tên h c viên: NGUY N TH BÉ TỄM Phái: N Ngày, tháng, n m sinh: 24/04/1980 N i sinh: TP HCM Chuyên ngành: K Thu t i n T MSHV: 09140022 I- TÊN TÀI: Phân tích ch t l ng mơ hình truy n thơng đa ch ng (multi-hop) k t h p mư không gian th i gian Alamouti kênh truy n fading Rayleigh II- NHI M V VÀ N I DUNG: xu t mơ hình truy n đa ch ng k t h p mư không gian th i gian Alamouti kênh truy n fading Rayleigh Xây d ng công th c đánh giá ch t l ng c a h th ng đư đ xu t nh : xác su t d ng h th ng, xác su t l i bit, xác su t l i ký t c s tốn xác su t Dùng Matlab mơ ph ng thông s đánh giá ch t l ng h th ng t ng ng v i mơ hình nh đư đ xu t So sánh k t qu mô ph ng v i k t qu c a cơng th c tốn h c đ c xây d ng T cho th y k t qu mơ ph ng hồn tồn trùng kh p k t qu lý thuy t u m v t tr i k t h p truy n đa ch ng mư không gian th i gian Alamouti III- NGÀY GIAO NHI M V : 05/07/2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 06/12/2010 V- CÁN B H NG D N :TS CÁN B H NG D N (H c hàm, h c v , h tên ch ký) H NG TU N CN B MỌN QL CHUYÊN NGÀNH L IC M N Em xin g i l i c m n chân thành đ n quý Th y, Cô tr ng i h c Bách Khoa TP H Chí Minh, đ c bi t Th y, Cô B Môn Vi n Thông - Khoa i n T t n tình gi ng d y th i gian em h c t i tr Em xin bày t lòng bi t n chân thành đ n Ti n S tình h ng d n, gi p đ , h tr tài li u đ nh h i n ng H ng Tu n t n ng nghi n c u gi p em hoàn thành đ tài Em xin g i đ n Th y, Cô l i kính ch c s c kh e, h nh ph c thành cơng! TP, H Chí Minh tháng 12 n m 2010 H c Viên Nguy n Th Bé Tám Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T TÓM T T Trong lu n v n này, đ xu t kh o sát mơ hình k t h p truy n thông đa ch ng k thu t MIMO (s d ng s đ Alamouti) kênh truy n fading Rayleigh mà nút trung gian s gi i mã d li u mà nh n tr v n g m có ch ng, n i dung đ c chuy n ti p cho nút k ti p Lu n c trình nh sau: Ch ng 1: Gi i thi u v đ tài nghiên c u lu n v n Ch ng 2: Trình bày ki n th c c b n liên quan tr c ti p đ n đ tài C th ki n th c v kênh truy n vô n, u ch , k thu t x lý tín hi u t i nút chuy n ti p, k thu t phân t p mã không gian th i gian Ch ng 3: a mơ hình h th ng truy n thông đa ch ng k t h p truy n Alamouti kênh truy n fading Rayleigh Phân tích mơ hình d a mơ hình tốn xác su t đ xây d ng cơng th c tốn c a thông s đánh giá ch t l ng kênh truy n nh : Xác su t d ng h th ng (Outage Probability), t l l i bit (Bit Error rate), t l l i symbol (Symbol Error rate), t s tín hi u nhi u c a h th ng (Signal to noise ratio) Ch ng 4: Trình bày k t qu phân tích, mơ ph ng th o lu n Ch ng 5: úc k t l i k t qu đ t đ c t lu n v n h ng phát tri n c a đ tài Cu i ph n tài li u tham kh o, ph l c lý l ch khoa h c c a h c viên GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T M CL C DANH M C HÌNH V CH NG GI I THI U TÀI 1.1 LÝ DO TH C HI N TÀI 1.2 CÁC NGHIÊN C U LIÊN QUAN 1.3 PHÁT BI U BÀI TOÁN 1.4 NH NG GI S VÀ GI I H N PH M VI NGHIÊN C U 1.5 PH NG PHÁP NGHIÊN C U CH NG T NG QUAN 2.1 KÊNH TRUY N VÔ TUY N 2.1.1 Các hi n t ng nh h ng đ n ch t l ng kênh truy n vô n 2.1.2 Các mơ hình kênh truy n vơ n c b n 12 2.2 I U CH 14 2.3 K THU T X LÝ TÍN HI U T I NÚT CHUY N TI P 16 2.3.1 Khu ch đ i chuy n ti p (Amplify and Forward) 16 2.3.2 Gi i mã chuy n ti p (Decode – and – Forward) 18 2.4 K THU T PHÂN T P VÀ MÃ KHÔNG GIAN TH I GIAN CHO H TH NG MIMO 19 2.4.1 K thu t phân t p 19 2.4.2 S đ truy n Alamouti v i hai anten phát v i M anten thu: 20 CH NG ÁNH GIÁ CH T L NG H TH NG TRUY N THÔNG A CH NG S D NG CÔNG NGH MIMO 26 3.1 MƠ HÌNH H TH NG 26 3.2 ÁNH GIÁ CH T L NG H TH NG 30 3.2.1 Hàm phân b xác su t (PDF) c a t s tín hi u nhi u t ng đ ng c a h th ng 30 3.2.2 Xác su t d ng h th ng (Outage Probability) 33 3.2.3 Xác su t l i bit (Bit Errror Probability) 34 3.2.4 Xác su t l i symbol (Average Symbol Error Rate) 37 CH NG K T QU PHÂN TÍCH, MƠ PH NG VÀ TH O LU N 39 4.1 THÔNG S MÔ PH NG 39 4.2 K T QU MÔ PH NG 40 CH NG K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N C A TÀI 46 5.1 K T LU N 46 5.2 H NG PHÁT TRI N C A TÀI 46 TÀI LI U THAM KH O 48 PH L C 51 LÝ L CH KHOA H C C A H C VIÊN 52 GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T DANH M C HÌNH V Hình 1: Hi u ng Doppler 10 Hình 2: Bi u đ chòm cho 8-PSK 15 Hình 3: S đ kh i mã không gian th i gian Alamouti 20 Hình 4: Mơ hình mã Alamouti v i anten phát m t anten thu 22 Hình 5: Mơ hình mã Alamouti v i anten phát hai anten thu 24 Hình 6: Mơ hình h th ng v i K hops chuy n ti p k t h p truy n Alamouti 26 Hình 6: Mơ hình h th ng v i K hops chuy n ti p k t h p truy n Alamouti 26 Hình 7: Xác su t d ng h th ng t ng ng v i K, nR =1, γ th = 5,η = ,……… 40 Hình 8: Xác su t l i bit t ng ng v i K, nR =1 BPSK, η = ………………… 41 Hình 9: Xác su t l i bit t ng ng M, nR = 2, K=4, η = ………………….… 42 Hình 10: Xác su t bit l i t ng ng v i nR , K=4, QPSK, η = ,.……………… 43 Hình 11: Kh o sát s nút chuy n ti p t i u t GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM ng ng η , nR=2, Eb/N0=10dB 44 Trang Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T CH NG GI I THI U 1.1 LÝ DO TH C HI N TÀI TÀI Hi n nay, ngày có nhi u ng d ng truy n thông môi tr tri n m nh m , v i yêu c u địi h i ch t l ng vơ n phát ng d ch v ngày cao M t nh ng v n đ quan tr ng c n ph i gi i quy t môi tr ng vô n làm gi m t i thi u s b t n c a kênh fading M t nh ng k thu t gi i quy t v n đ công ngh dùng h th ng có nhi u anten thu nhi u anten phát (Multi-inputMulti-Output - MIMO) Nhi u nghiên c u, ví d nh [1-6], ch r ng công ngh MIMO cung c p dung l ng cao đ l i phân t p Bên c nh đó, truy n thơng đa ch ng (multihop communications) m t nh ng k thu t kh thi đ giúp t bào m ng không dây m r ng vùng ph sóng, nâng cao ch t l ng d ch v (QoS – Quality of Service), gia t ng n ng l c m ng l phí hi u qu t t c mơ hình nêu [7-14] Ý t i đ t chi ng thay truy n tr c ti p tín hi u t nút ngu n đ n nút đích tín hi u s đ c nút trung gian ( gi a nút ngu n nút đích) chuy n ti p tu n t Hi n t i, IEEE 802.16j tiêu chu n công nghi p đ u tiên s d ng cơng ngh [15, 16], tiêu chu n WiMAX phát tri n, quy đ nh c th vi c s d ng k thu t truy n đa ch ng [15, 17, 18] V i u m nêu trên, vi c k t h p hai k thu t MIMO truy n thông đa ch ng t t y u s cho phép c i thi n h n n a ch t l GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM ng c a h th ng vô n Trang Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T 1.2 CÁC NGHIÊN C U LIÊN QUAN Ch t l ng c a h th ng dùng riêng r t ng công ngh truy n thông đa ch ng MIMO đ c nghiên c u r t nhi u n c , v i h th ng truy n thông đa ch ng, Hasna c ng s hồn ch nh lý thuy t phân tích cho h th ng truy n thông hai ch ng đa ch ng báo [7, 8, 19, 20] Sau đó, ơng c ng gi i quy t tr n v n toán phân b công su t t i u cho h th ng truy n thông đa ch ng báo [21] Các k t qu nghiên c u c a ti n s Hasna ch r ng ch t l m ng truy n thông đa ch ng ph thu c vào ch ng y u nh t ch t l ng c a ng c a m ng s đ t t i u n u công su t phân b m ng t l ngh ch v i cơng su t kênh truy n trung bình c a t ng ch ng Là công ngh đ c phát tri n g n nh đ ng th i, h th ng MIMO thu hút r t nhi u nhà khoa h c t p trung nghiên c u c i ti n Có r t nhi u nhóm t p trung nghiên c u đánh giá ch t l ng c a h th ng Tuy nhiên, tiêu bi u nh t báo sau [1, 22-32] Cho đ n nay, có m t nghiên c u đ xu t k t h p u m c a hai công ngh nêu trên, tiêu bi u nh [33-35] M t cách c th , báo [33], tác gi đ xu t mơ hình h th ng truy n thông hai ch ng k t h p v i mã kh i không gian - th i gian tr c giao (OSTBCs) cho phép m r ng ph m vi ph sóng phân ph i n ng l ng áp d ng cho c hai giao th c khu ch đ i-chuy n ti p (AF) gi i mã-chuy n ti p-(DF) t i nút chuy n ti p [33] Là nghiên c u m r ng c a [33], tác gi [34] thi t k phân tích ch t l GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM ng c a h th ng hai ch ng k t h p OSTBCs Trang Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T gi s t i nút chuy n ti p dùng m t anten nh t Nói m t cách c th , h th ng k t h p k thu t ch n l a anten phát k thu t phân t p t i đa t l k t h p (MRC) t i máy thu G n đây, Yang nghiên c u m t cách toàn di n ch t l MIMO có ng d ng k thu t l a ch n anten phát phân b n ng l cho kênh fading có t ng c a h th ng ng ng u nhiên ng quan [35] ch r ng h th ng v n gi đ cđ l i phân t p nh h th ng MIMO ph c t p Tuy nhiên theo s kh o sát ki n th c c a cho đ n nay, h th ng truy n thông đa ch ng k t h p k thu t MIMO kênh truy n fading Rayleigh v n ch a đ c p Bên c nh đó, ch t l ng h th ng thông s quy t đ nh ch t l cđ ng m ng v n m t câu h i ch a có câu tr l i 1.3 PHÁT BI U BÀI TỐN Trong lu n v n này, tơi đ xu t kh o sát mơ hình k t h p truy n thông đa ch ng k thu t MIMO (s đ Alamouti) kênh truy n fading Rayleigh mà nút trung gian s gi i mã d li u mà nh n tr c chuy n ti p cho nút k ti p thu n l i cho vi c nghiên c u gi m s b đ c dùng đ tính tốn thơng s ch t l l l i bit) thay ph c tính tốn, ph ng pháp x p x ng h th ng (xác su t d ng h th ng, t ng pháp xác Nói m t cách c th h n, đ i v i h th ng truy n thông đa ch ng s d ng k thu t gi i mã chuy n ti p, đ tính xác t l l i bit c a h th ng, ph i cân nh c t t c tình hu ng mà m t bit t nút ngu n đ n nút đích Ph GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM ng pháp Trang Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T PS = − P (θ ∈ ΘC ) L −1 −1 i1 iK −1 K π  π ;γ  ς Iυ  − , = ∑ ∑ ∑ ( K − 1)! i1= = iK = ki1= = kiK −1 M M  L − i1 ≠ ≠ iK Li1 −1 LiK −1 −1 .= iK = ki1= i1 ≠ ≠ iK = kiK −1 = 1− ( K − 1)! i1= π K ∑ ∑ ∑ π  ,0; γ  M  ς Iυ  π  v i= ΘC  , −  M M  GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 38 Lu n V n Th c S CH Ngành K Thu t i n T NG K T QU PHÂN TÍCH, MÔ PH NG VÀ TH O LU N 4.1 THÔNG S MÔ PH NG Chúng ta xem xét m t m ng nhi u ch ng nút chuy n ti p đ cách đ u m t đ ng th ng Kho ng cách gi a có nút m ng nh đ l i kênh truy n đ c mơ hình hóa nh sau: γ k = K0 ( dk ) −η (4.1) K h s đ c tr ng cho đ l i anten, khu t bóng, v.v đ c b trí đ t c ch n b ng ch đ n gi n, K ng trình tính tốn lý thuy t mô ph ng c a ch ng d k kho ng cách t nút Tk −1 đ n nút Tk η h s suy hao đ c tr ng c a kênh truy n ng th i, đ so sánh công b ng v i h th ng truy n tr c ti p, gi s r ng kho ng cách toàn b gi a nút m ng t nút ngu n đ n nút đích đ K ∑d k =1 k c chu n hóa b ng 1: =1 (4.2) ng th i, công su t phát c a m i anten ph i chia t l nh sau: Pk = PDT nT K v i PDT công su t phát c a nút ngu n tr (4.3) ng h p tín hi u đ c truy n th ng đ n nút đích GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 39 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T 4.2 K T QU MƠ PH NG Hình 7: Xác su t d ng h th ng t ng ng v i K, nR =1, γ th = 5,η = Hình cho th y m i liên h gi a xác su t d ng h th ng t nhi u SNR trung bình (t dB đ n 20 dB), nR=1 t ng ng v i t s tín hi u ng ng v i s ch ng khác (K=1, 2, 3, 4) T hình v cho th y, v i giá tr c a t l tín hi u nhi u, gia t ng s ch ng chuy n ti p d n t i xác su t d ng h th ng gi m v i giá tr xác d ng h th ng K t ng SNR gi m Hay nói cách khác, v i m t công su t phát (cùng giá tr SNR), h th ng có có s ch ng (K) t ng s cho ch t l ng t t h n v i ch t l GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM ng nh (cùng giá tr P0), h th ng có s ch ng Trang 40 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T (K) t ng c n công su t phát nh h n C ng t đ th , ta th y r ng k t qu tính tốn lý thuy t phù h p k t qu mơ ph ng tồn kho ng SNR Hình 8: Xác su t l i bit t ng ng v i K, nR=1 BPSK, η = Nh n xét: Trên đ th này, ta xét m i t ng quan gi a xác su t bit l i c a h th ng t ng ng v i SNRs, t hình v cho th y xác su t bit l i gi m t ng s ch ng chuy n ti p Hay nói cách khác, gi s kênh truy n ch có t n hao khơng có đ tr x lý tín hi u t i m i ch ng chuy n ti p, đ t t l l i bit nh t ng s ch ng H n n a, đ ng cong có đ d c s l GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM ng anten phát anten thu Trang 41 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T nút m ng nh nhau, u cho th y r ng đ phân t p không thay đ i t ng s l ng ch ng chuy n ti p BPSK &QPSK Hình 9: Xác su t l i bit t ng ng M, nR= 2, K=4, η = Nh n xét: Trong hình 9, ta xét xác su t bit l i c a h th ng t ng ng m c u ch khác M-PSK, ta th y r ng xác su t bit l i trung bình có giá tr u ch BPSK & QPSK dùng mã Gray đ ánh x ký t - bit Khi u ch m c cao h n, BER t ng Ta c ng th y r ng k t qu phân tích lý thuy t phù h p k t qu mô ph ng GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 42 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T Hình 10: Xác su t bit l i t ng ng v i nR, K=4, QPSK, η = Nh n xét: Trên hình 10, kh o sát s l ng anten thu t ng ng ch t l ng c a h th ng, c th t l l i bit V i h th ng có s ch ng, ki u u ch , h s suy hao, t ng s l l ng c a h th ng đ ng anten thu đ l i phân t p c a h th ng s t ng, ch t c c i thi n GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 43 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T Hình 11: Kh o sát s nút chuy n ti p t i u t ng ng η , nR=2, Eb/N0=10dB Trên hình 11, kh o sát s ch ng chuy n ti p t i u c đ nh hi u su t ph t n (t c đ so sánh công b ng h th ng s d ng nhi u ch ng h th ng truy n tr c ti p có hi u su t ph t n ta ph i t ng m c u ch c a h th ng đa ch ng t l theo s ch ng, c th h th ng có K ch ng s dùng ki u u ch K -PSK) K t qu cho th y, u ki n ràng bu c v ph t n, không ph i lúc t ng s ch ng chuy n ti p ch t l ng h th ng (t l l i bit) c ng s t t h n, ví d nh đ i v i h th ng có η =6, s ch ng t i u kh o sát đ c (K=4) t ng ng ki u u ch 2K-PSK (16-PSK) GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 44 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T Nh v y, c đ nh hi u su t ph t n, s ch ng t i u không ph i lúc c ng t ng mà h i t t i giá tr nh t đ nh đ ng th i ph thu c ch t ch vào h s suy hao kênh truy n Nh k t qu kh o sát hình 11, cho th y s l b ng 2, 2, 3, t ng ch ng t i u ng ng cho kênh truy n có h s suy hao 2, 3, 4, Tóm l i, t vi c phân tích k t qu đ t đ c hình 11, cho th y r ng u m c a hai công ngh truy n đa ch ng MIMO không th luôn bù đ p đ c t n th t c a s m t mát hi u su t ph t n (khi t ng s ch ng) mà s ch ng s h i t giá tr nh t đ nh (t i u) hi n nhiên v i h th ng mà có s ch ng t i u lúc c ng cho ch t l ng t t h n h th ng có ch ng h n GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 45 Lu n V n Th c S CH Ngành K Thu t i n T NG K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N C A TÀI 5.1 K T LU N Lu n án có ý ngh a khoa h c cao đ xu t thành cơng ph l ng pháp tính tốn ch t ng h th ng truy n đa ch ng có s d ng mã không gian th i gian (Alamouti), đ ng th i t n d ng đ c u th c a c hai công ngh : đ i v i h th ng nhi u ch ng công su t phát c a ngu n s nh h n h th ng có ch ng h n đ ng th i v i công su t ngu n phát, h th ng có nhi u ch ng s có ch t l ng t t h n K t qu tính tốn lý thuy t t cơng th c tốn h c đ c xây d ng ch ng hoàn toàn trùng kh p v i k t qu mô ph ng, cho phép kh o sát h th ng mà không c n t n th i gian mô ph ng K t qu ch r ng, u ki n ràng bu c c đ nh hi u su t ph t n, vi c t ng s ch ng s không ph i luôn t t ng th i, h th ng t n t i s ch ng t i u ph thu c ch t ch vào h s suy hao kênh truy n M c dù ph n k t qu ch tính tốn cho m ng mà kho ng cách gi a nút nh nhau, nh ng k t qu tính tốn lý thuy t đ t đ tr c có th áp d ng cho nh ng ng h p mà kho ng cách gi a nút không b ng 5.2 H NG PHÁT TRI N C A Do th i gian h n ch , ch m i dùng TÀI vi c đ xu t m t ph ng pháp m i, d a vi c x p x SNR c a toàn b h th ng b ng SNR c a ch ng y u nh t, kh o sát ch t GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 46 Lu n V n Th c S l Ngành K Thu t i n T ng h th ng truy n đa ch ng có s d ng mã không gian th i gian Tuy nhiên, đ hi u rõ h n v h th ng, d a k t qu đ t đ h ng mà s nghiên c u ti p t c t i th i m này, sau ng l i g n: • Kh o sát h th ng cho mô hình kênh truy n khác nh Nakagami-m, Rician, v.v • M r ng cho ki u u ch khác, ví d nh MPAM ho c MQAM • Kh o sát h th ng tr ng h p có s d ng k thu t u ch thích ng • M r ng h th ng cho ki u truy n mã không gian th i gian khác • Gi i tốn phân b cơng su t t i u cho nút m ng • Xem xét ch t l ng h th ng kênh truy n gi a anten nh n khơng hồn tồn đ c l p v i (có tính t ng quan) ho c m t m ng anten có phân b cơng su t khơng đ ng đ u GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 47 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T TÀI LI U THAM KH O [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] A Goldsmith, et al., "Capacity limits of MIMO channels," Selected Areas in Communications, IEEE Journal on, vol 21, pp 684-702, 2003 S Hyundong and L Jae Hong, "Capacity of multiple-antenna fading channels: spatial fading correlation, double scattering, and keyhole," Information Theory, IEEE Transactions on, vol 49, pp 2636-2647, 2003 A F Molisch and M Z Win, "MIMO systems with antenna selection," Microwave Magazine, IEEE, vol 5, pp 46-56, 2004 A B Gershman and N D Sidiropoulos, Space-time processing for MIMO communications Chichester: John Wiley, 2005 N C Beaulieu and Y Chen, "Sum-of-Squares and Sum-of-Amplitudes Antenna Selection for Correlated Alamouti MIMO," IEEE Communications Letters, vol 13, pp 911-913, 2009 A Kumar, et al., "3GPP LTE: The Future of Mobile Broadband," Wireless Personal Communications, 2010 M O Hasna and M.-S Alouini, "Outage Probability of Multihop Transmission Over Nakagami Fading Channels," IEEE Communications Letters, vol 7, pp 216-218, May 2003 M O Hasna and M.-S Alouini, "End-to-End Performance of Transmission System with Relays over Rayleigh-Fading Channels," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 2, pp 1126-1131, November 2003 Y Lin, et al., "Average outage duration of multihop communication systems with regenerative relays," Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 4, pp 1366-1371, 2005 M O Hasna and M S Alouini, "A performance study of dual-hop transmissions with fixed gain relays," Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 3, pp 1963-1968, 2004 R Pabst, et al., "Relay-based deployment concepts for wireless and mobile broadband radio," Communications Magazine, IEEE, vol 42, pp 80-89, 2004 C Yuanzhu, et al., "Link-layer-and-above diversity in multihop wireless networks," Communications Magazine, IEEE, vol 47, pp 118-124, 2009 L Le and E Hossain, "Multihop Cellular Networks: Potential Gains, Research Challenges, and a Resource Allocation Framework," IEEE Communications Magazine, pp 66-73, September 2007 O Oyman, et al., "Multihop Relaying for Broadband Wireless Mesh Networks: From Theory to Practice," IEEE Communications Magazine, November 2007 Q Li, et al., "Advancement of MIMO technology in WiMAX: from IEEE 802.16d/e/j to 802.16m," Communications Magazine, IEEE, vol 47, pp 100-107, 2009 V Genc, et al., "IEEE 802.16J relay-based wireless access networks: an overview [recent advances and evolution of WLAN and WMAN standards]," Wireless Communications, IEEE, vol 15, pp 56-63, 2008 GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 48 Lu n V n Th c S [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] Ngành K Thu t i n T R Y Kim, et al., "WiMAX femtocell: requirements, challenges, and solutions [femtocell wireless communications]," Communications Magazine, IEEE, vol 47, pp 84-91, 2009 K Tsagkaris and P Demestichas, "WiMax network," Vehicular Technology Magazine, IEEE, vol 4, pp 24-35, 2009 M O Hasna and M S Alouini, "Harmonic mean and end-to-end performance of transmission systems with relays," Communications, IEEE Transactions on, vol 52, pp 130-135, 2004 M O Hasna and M S Alouini, "A performance study of dual-hop transmissions with fixed gain relays," in Acoustics, Speech, and Signal Processing, 2003 Proceedings (ICASSP '03) 2003 IEEE International Conference on, 2003, pp IV189-92 vol.4 M O Hasna and M.-S Alouini, "Optimal power allocation for relayed transmissions over Rayleigh-fading channels," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 3, pp 1999-2004, 2004 C Zhuo, et al., "Performance of Alamouti scheme with transmit antenna selection," in Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2004 PIMRC 2004 15th IEEE International Symposium on, 2004, pp 1135-1141 Vol.2 M Gharavi-Alkhansari, et al., "Exact symbol error probability analysis of orthogonal space-time block codes over correlated fading channels," in Signal Processing Advances in Wireless Communications, 2004 IEEE 5th Workshop on, 2004, pp 303307 M Kiessling, et al., "Asymptotics of ergodic MIMO capacity in correlated Rayleigh fading environments," in Vehicular Technology Conference, 2004 VTC 2004-Spring 2004 IEEE 59th, 2004, pp 843-847 Vol.2 L Yang, et al., "Performance of spatially correlated MIMO channel with antenna selection," Electronics Letters, vol 40, pp 1281-1282, 2004 B Wang, et al., "On the capacity of MIMO relay channels," Information Theory, IEEE Transactions on, vol 51, pp 29-43, 2005 L Yang and J Qin, "Outage Performance of MIMO MRC System with UnequalPower Co-Channel Interference," IEEE Communications Letters, vol 10, pp 245247, April 2006 I M Kim, "Exact BER Analysis of OSTBCs in Spatially Correlated MIMO Channels," IEEE Transactions on Communications, vol 54, pp 1365-1373, August 2006 S Hao and A Ghrayeb, "Analysis of the outage probability for MIMO systems with receive antenna selection," Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol 55, pp 1435-1440, 2006 K T Phan and C Tellambura, "Capacity Analysis for Transmit Antenna Selection Using Orthogonal Space-Time Block Codes," Communications Letters, IEEE, vol 11, pp 423-425, 2007 A B Narasimhamurthy and C Tepedelenlioglu, "MIMO receive switched diversity with imperfect channel," in Signals, Systems and Computers, 2009 Conference Record of the Forty-Third Asilomar Conference on, 2009, pp 1392-1396 GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 49 Lu n V n Th c S [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] Ngành K Thu t i n T A Narasimhamurthy and C Tepedelenlioglu, "Space-time coding for receive switch and stay combining," Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 8, pp 6134-6142, 2009 L In-Ho and K Dongwoo, "Coverage Extension and Power Allocation in Dual-Hop Space–Time Transmission With Multiple Antennas in Each Node," Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol 56, pp 3524-3532, 2007 I H Lee and D Kim, "End-to-End BER Analysis for Dual-Hop OSTBC Transmissions over Rayleigh Channels," IEEE Transactions on Communications, vol 56, pp 347-351, March 2008 L Yang, "MIMO Systems with Transmit Antenna Selection and Power Allocation over Correlated Channels," Wireless Personal Communications, 2009 A Goldsmith, Wireless communications Cambridge ; New York: Cambridge University Press, 2005 G L Stüber, Principles of mobile communication, 2nd ed Boston: Kluwer Academic, 2001 J G Proakis, Digital communications, 4th ed Boston: McGraw-Hill, 2001 H Karl and A Willig, Protocols and architectures for wireless sensor networks Hoboken, NJ: Wiley, 2005 M K Simon and M.-S Alouini, Digital communication over fading channels, 2nd ed Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2005 J N Laneman, et al., "Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior," IEEE Transactions on Information Theory, vol 50, pp 30623080, 2004 A Nosratinia, et al., "Cooperative communication in wireless networks," Communications Magazine, IEEE, vol 42, pp 74-80, 2004 S M Alamouti, "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications," IEEE Journal on Sel Areas in Comm., vol 16, pp 1451-1458, 1998 A Papoulis and S U Pillai, Probability, random variables, and stochastic processes, 4th ed Boston: McGraw-Hill, 2002 K Zheng, et al., "Cross-layer queuing analysis on multihop relaying networks with adaptive modulation and coding " IET Communications, vol 4, pp 295-302, 2010 V N Q Bao and H Y Kong, "A Simple Performance Approximation for Multi-hop Decode-and-Forward Relaying over Rayleigh Fading Channels," IEICE Trans Commun, vol E92-B, pp 3524-3527, Nov 2009 S Chennakeshu and J B Anderson, "Error rates for Rayleigh fading multichannel reception of MPSK signals," Communications, IEEE Transactions on, vol 43, pp 338-346, 1995 K Cho and D Yoon, "On the General BER Expression of One- and TwoDimensional Amplitude Modulations," IEEE Transactions on Communications, vol 50, pp 1074-1080, July 2002 GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 50 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T PH L C B ng thu t ng Vi t – Anh Khu ch đ i chuy n ti p Amplify and Forward T l l i bit Bit Error Rate Hàm phân b xác su t tích l y Cummulative Distribution Function (CDF) Gi i mã chuy n ti p Decode – and – Forward Truy n th ng, không b che ch n light – of – sight (LOS) cl ng t ng t l n nh t maximum likelihood Truy n a m Multi-hop transmistion Nhi u ngõ vào, nhi u ngõ Multi-input-multi-output (MIMO) Xác su t d ng h th ng Outage Probability Hàm m t đ xác su t Probability Density Function (PDF) i u ch pha Phase Shift Keying Modulation Nút chuy n ti p Relaying hops Mã hóa không gian th i gian Space Time Block Code T s tín hi u nhi u Signal to Noise ratio (SNR) T l l i symbol Symbol Error Rate T l tín hi u nhi u Signal to noise ratio (SNR) GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 51 Lu n V n Th c S Ngành K Thu t i n T LÝ L CH KHOA H C C A H C VIÊN Lý l ch khoa h c H tên: NGUY N TH BÉ TÁM Ngày sinh: 24/04/1980 Quê quán: B n Tre a ch liên l c: 309 Lô D, C/C Nhiêu L c TP.HCM i n tho i liên h : 0909 610827 Email: tamnguyenvtcntt@gmail.com Gi i tính: N N i sinh: B n Tre Dân t c: Kinh C, Ph ng Tân Quý, Qu n Tân Phú, Quá trình đào t o i h c: V n B ng 1: Th i gian: 09/1998 – 01/2003 Ngành h c: i n T - Vi n Thơng H : quy - Tr ng i H c Bách Khoa TP HCM V n B ng 2: Th i gian: 09/2003 – 01/2007 Ngành h c: K Thu t Máy Tính H : quy - Tr ng i h c Bách Khoa TP HCM Cao h c: Th i gian: t 09/2009 đ n Tr ng i h c Bách Khoa TP.HCM Ngành h c: K Thu t i n T GVHD: TS H NG TU N HVTH: NGUY N TH BÉ TÁM Trang 52 ... TÊN TÀI: Phân tích ch t l ng mơ hình truy n thơng đa ch ng (multi- hop) k t h p mư không gian th i gian Alamouti kênh truy n fading Rayleigh II- NHI M V VÀ N I DUNG: xu t mơ hình truy n đa ch ng... THU T PHÂN T P VÀ MÃ KHÔNG GIAN TH I GIAN CHO H TH NG MIMO H th ng MIMO đ c xây d ng d a hai k thu t phân t p: phân t p không gian th i gian ghép kênh không gian 2.4.1 K thu t phân t p Phân t... n T DANH M C HÌNH V Hình 1: Hi u ng Doppler 10 Hình 2: Bi u đ chòm cho 8-PSK 15 Hình 3: S đ kh i mã không gian th i gian Alamouti 20 Hình 4: Mơ hình mã Alamouti v i