Kỹ thuật tiền mã hóa trong truyền thông không dây mimo chuyển tiếp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ANH VINH KỸ THUẬT TIỀN MÃ HĨA TRONG TRUYỀN THƠNG KHƠNG DÂY MIMO CHUYỂN TIẾP LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH VẬT LÝ TP Hồ Chí Minh - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ANH VINH KỸ THUẬT TIỀN MÃ HĨA TRONG TRUYỀN THƠNG KHƠNG DÂY MIMO CHUYỂN TIẾP Chun ngành: Vật lý Vơ tuyến Điện tử Mã số: 62 44 03 01 Phản biện 1: PGS TS Phạm Hồng Liên Phản biện 2: TS Trần Trung Duy Phản biện 3: TS Đặng Ngọc Minh Đức Phản biện độc lập 1: TS Trần Trung Duy Phản biện độc lập 2: TS Đặng Ngọc Minh Đức NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Hữu Phương TS Nguyễn Nam Trân TP Hồ Chí Minh - 2018 Lời cam đoan Tơi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu tơi Nội dung luận án chưa xuất hay cơng bố cơng trình trước Tác giả luận án Nguyễn Anh Vinh i Lời cảm ơn Đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc dành cho Thầy hướng dẫn PGS TS Nguyễn Hữu Phương Thầy ln nhiệt tình hướng dẫn hỗ trợ không thời gian làm nghiên cứu sinh mà xuyên suốt trình học tập bậc đại học, thạc sĩ q trình giảng dạy tơi Một lời cảm ơn thật đặc biệt học trò muốn gửi đến TS Nguyễn Nam Trân Trong vai trò Thầy đồng hướng dẫn, Thầy dành cho hướng dẫn hỗ trợ vô giá việc làm nghiên cứu, công bố kết nghiên cứu tổng hợp nội dung viết luận án Nhân đây, xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Cô Khoa Điện tử Viễn thơng nhiệt tình giảng dạy tơi, cảm ơn TS Huỳnh Hữu Thuận, TS Bùi Trọng Tú TS Đặng Lê Khoa bạn bè đồng nghiệp chia sẻ, gánh vác, giúp đỡ giảng dạy công tác chung Khoa Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy Nguyễn Tăng Vinh giúp đỡ âm thầm hữu ích mà Thầy dành cho công việc lẫn sống Sau cùng, tơi bày tỏ lịng cảm kích chân thành sâu sắc cha mẹ, vợ anh chị em tôi, người thân mang lại cho sức mạnh vật chất tinh thần vô lớn lao Nguyễn Anh Vinh ii Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục hình vii Danh mục bảng ix Danh mục từ viết tắt x Danh mục ký hiệu xii GIỚI THIỆU 1.1 Động lực phạm vi nghiên cứu 1.2 Công bố giới gần thiết kế tiền mã hóa 1.3 Mục tiêu đóng góp luận án 1.4 Bố cục trình bày CƠ SỞ VỀ TRUYỀN THÔNG MIMO CHUYỂN TIẾP VÀ KỸ THUẬT TIỀN MÃ HÓA 2.1 Hệ thống MIMO chuyển tiếp khơng tái tạo tín hiệu 2.1.1 Hệ thống chuyển tiếp hai chặng 2.1.2 Hệ thống chuyển tiếp nhiều chặng 10 2.1.3 Cơ chế chuyển tiếp tín hiệu 10 iii 2.2 2.3 2.1.4 Mơ hình hệ thống MIMO chuyển tiếp tổng quát 11 2.1.5 Kênh MIMO thành phần tương quan không gian 13 2.1.6 Kênh thành phần chứa nhiễu màu 14 Kỹ thuật tiền mã hóa 16 2.2.1 Thu thập thông tin kênh truyền 16 2.2.2 Bài tốn thiết kế tiền mã hóa 17 2.2.3 Phương pháp toán tối ưu hàm lồi 20 Tổng kết chương 22 KỸ THUẬT TIỀN MÃ HÓA MMSE TIỆM CẬN TRONG HỆ THỐNG MIMO NHIỀU CHẶNG 23 3.1 Hệ thống MIMO K chặng 24 3.2 Kỹ thuật tiền mã hóa MMSE tiệm cận 27 3.2.1 Bài tốn thiết kế tiền mã hóa MMSE tiệm cận 27 3.2.2 Cấu trúc chung cho tiền mã hóa thuật tốn phân bổ cơng suất 28 3.3 Kết mô 31 3.4 Kết luận chương 37 KỸ THUẬT TIỀN MÃ HÓA CHUYỂN TIẾP MMI TỐI ƯU TRONG HỆ THỐNG MIMO HAI CHẶNG 38 4.1 Hệ thống MIMO hai chặng 39 4.2 Kỹ thuật tiền mã hóa chuyển tiếp MMI tối ưu 42 4.2.1 Cấu trúc tối ưu cho tiền mã hóa 42 4.2.2 Thuật toán phân bổ công suất tối ưu 47 4.3 Kết mô 50 4.4 Tổng kết chương 54 iv KỸ THUẬT TIỀN MÃ HÓA NGUỒN - CHUYỂN TIẾP PHỐI HỢP MMI TRONG HỆ THỐNG MIMO HAI CHẶNG 56 5.1 Mơ hình hệ thống thành lập tốn thiết kế 58 5.2 Kỹ thuật tiền mã hóa nguồn-chuyển tiếp phối hợp dùng CSIT toàn phần 5.2.1 5.3 Cấu trúc tối ưu cho tiền mã hóa nguồn chuyển tiếp 61 5.2.2 Thuật tốn phân bố cơng suất lặp 67 5.2.3 Thuật toán phân bổ công suất đơn giản 70 Kỹ thuật tiền mã hóa nguồn chuyển tiếp phối hợp dùng CSIT phần 5.3.1 5.4 73 Cấu trúc cận tối ưu cho tiền mã hóa nguồn chuyển tiếp 73 5.3.2 Thuật toán phân bố công suất lặp 77 5.3.3 Thuật tốn phân bổ cơng suất đơn giản 79 Kết mô 81 5.4.1 Thiết lập tham số mô 81 5.4.2 So sánh kỹ thuật JSRP đề xuất 82 5.4.3 So sánh kỹ thuật JSRP dùng CSIT toàn phần với kỹ thuật công bố 5.4.4 5.5 61 84 So sánh kỹ thuật JSRP dùng CSIT phần với kỹ thuật liên quan 85 Tổng kết chương 86 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 88 6.1 Kết luận 88 6.2 Hướng phát triển 89 v DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 vi Danh mục hình 2.1 Hệ thống truyền thông hợp tác với máy chuyển tiếp 2.2 Hệ thống chuyển tiếp hai chặng 2.3 Hệ thống chuyển tiếp nhiều chặng 10 2.4 Mơ hình hệ thống MIMO chuyển tiếp tổng quát 12 2.5 Hồi tiếp CSI chặng k từ máy thứ k + (Rx) đến máy thứ k (Tx) 17 3.1 Hệ thống MIMO K chặng dùng chế chuyển tiếp không tái tạo 24 3.2 MI MSE theo SNR: hệ thống chặng 33 3.3 MI MSE theo SNR: hệ thống hai chặng 34 3.4 MI MSE theo SNR: hệ thống ba chặng 35 3.5 BER theo SNR hệ thống chặng, hai chặng, ba chặng dùng điều chế QPSK 36 3.6 BER theo SNR hệ thống dùng QSPK, QAM-8 QAM-16 36 4.1 Hệ thống MIMO hai chặng dùng chế chuyển tiếp không tái tạo 40 4.2 Sự phân ly kênh MIMO chặng hai 4.3 Dung lượng hệ thống N1 ×N2 ×N3 : tín hiệu liệu khơng 46 tương quan, kênh tương quan rt,1 = rr,1 = 0.5, rt,2 = rr,2 = 0.5, nhiễu trắng, SNR1 = SNR2 = SNR 4.4 52 Dung lượng hệ thống × × : tín hiệu liệu tương quan, kênh tương quan, nhiễu màu, SNR2 = 7dB SNR2 = 20dB 54 5.1 Hệ thống chuyển tiếp MIMO hai chặng ba nốt không tái tạo 58 5.2 Minh họa tách kênh MIMO đầu-cuối tương đương 66 vii 5.3 So sánh dung lượng hệ thống kỹ thuật JSRP dùng CSIT toàn phần dùng CSIT phần: SNR2 = 20dB, rt,1 = rr,1 = 0.5, rt,2 = rr,2 = 0.5 (trái), SNR2 = 15dB, rt,1 = rr,1 = 0.5, rt,2 = rr,2 = 0.5 (giữa) SNR2 = 15dB, rt,1 = rr,1 = 0.5, rt,2 = 0.5, rr,2 = 0.95 (phải) 5.4 Dung lượng hệ thống theo SNR1 , SNR2 = 20dB rt,1 = rr,1 = 0.5 rt,2 = rr,2 = 0.5 kỹ thuật dùng CSIT toàn phần 5.5 83 85 So sánh dung lượng hệ thống kỹ thuật dùng CSIT phần viii 86 Chương thuật với SNR2 = 15dB, H1 ∼ CN (0, I) rt,2 = rr,2 = 0.5 (Hình 5.5a) với SNR2 = 15dB, rt,1 = rr,1 = 0.5, rt,2 = rr,2 = 0.5 (Hình 5.5b) Kết cho 9 IJSRP−P SJSRP−P ROP−P wROP−P NAF Capacity (bits/s/Hz) Capacity (bits/s/Hz) with CSI at source with CSI at source without CSI at source without CSI at source IJSRP−P SJSRP−P ROP−P wROP−P NAF 10 15 SNR1 (dB) 20 25 30 0 10 15 SNR1 (dB) 20 25 30 (a) SNR2 = 15dB, H1 ∼ CN (0, I) rt,2 = (b) SNR2 = 15dB, rt,1 = rr,1 = 0.5, rr,2 = 0.5 rt,2 = rr,2 = 0.5 Hình 5.5: So sánh dung lượng hệ thống kỹ thuật dùng CSIT phần thấy khơng tính đến ma trận tương quan tín hiệu nguồn, nhiễu màu thiết kế nên kỹ thuật wROP-P cho dung lượng thấp so với kỹ thuật ROP-P dần lợi so với kỹ thuật NAF chất lượng môi trường truyền dẫn giảm Một quan sát quan trọng hai thiết kế dùng CSIT phần với phối hợp tiền mã hoá nguồn tiền mã hố chuyển tiếp ln trì độ chênh lệch dung lượng lớn so với kỹ thuật lại, SNR1 thấp 5.5 Tổng kết chương Trong Chương 5, phát triển phương pháp lặp đơn giản để thiết kế phối hợp tiền mã hóa nguồn tiền mã hóa chuyển tiếp dùng CSIT tồn phần dùng CSIT phần cho hệ thống chuyển tiếp 86 Chương MIMO hai chặng khơng có đường truyền trực tiêu chí tối đa thơng tin tương hỗ Những hệ thống xem xét có kênh thành phần tương quan khơng gian, tín hiệu nguồn tương quan nhiễu màu Chúng chứng tỏ dùng CSIT tồn phần tiền mã hóa thiết kế máy nguồn máy chuyển tiếp cân MMSE máy đích có khả tách rời kênh MIMO đầu-cuối tương đương thành kênh SISO song song Chúng mở rộng thành cơng thiết kế tiền mã hóa đơn giản dùng CSIT toàn phần cho trường hợp hệ thống MIMO chuyển tiếp có nhiều hai chặng Các kết mơ chứng tỏ giải pháp thiết kế dùng CSIT toàn phần mang lại dung lượng cao so với thiết kế công bố Thêm nữa, thiết kế tiền mã hóa dùng CSIT phần hoạt động tốt so với giải pháp dùng CSIT toàn phần, địi hỏi độ phức tạp tính tốn lượng thơng tin hồi tiếp 87 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương tóm tắt kết đạt luận án đưa số nội dung nghiên cứu mở rộng 6.1 Kết luận Khai thác thông tin kênh truyền phía phát giúp gia tăng dung lượng độ tin cậy tín hiệu truyền dẫn mơi trường không dây Luận án xem xét hệ thống MIMO chuyển tiếp hai chặng nhiều chặng tổng quát với mơ hình kênh MIMO tương quan hai đầu phát-thu, nhiễu màu máy thu tín hiệu tương quan máy nguồn Luận án nghiên cứu đề xuất giải pháp thiết kế tiền mã hóa theo tiêu chí MMSE MMI hệ thống Phương pháp tiến hành luận án sau Đầu tiên xây dựng mơ hình tốn học cho hệ thống Tiếp theo thành lập giải tốn thiết kế tiền mã hóa ứng với hàm mục tiêu khác MSE MI Và cuối đánh giá hiệu giải pháp thơng qua mơ Luận án có ba đóng góp khoa học sau Thứ nghiên cứu mô hình MIMO chuyển tiếp nhiều chặng thiết kế tiền mã hóa tín hiệu cho máy nguồn máy chuyển phương pháp MMSE tiệm cận Để đạt tiền mã hóa, CSIT tức thời tiêu chí MMSE ngõ cục chặng liên quan sử dụng Kết mô chứng tỏ thiết kế tiền mã hóa MMSE tiệm cận đạt hiệu tốt MI BER cần CSIT cục thu MMSE đơn giản máy đích Giải pháp cho phép thực hóa hệ thống truyền thơng MIMO nhiều chặng 88 Chương chế thiết kế ma trận tiền mã hóa phân tán đơn giản [43] (Chương 3) Thứ hai đề xuất giải pháp thiết kế tiền mã hóa tối ưu cho máy chuyển tiếp hệ thống MIMO hai chặng nhằm tối đa thông tin tương hỗ hệ thống Bằng cách phân bổ công suất cho tất ăng-ten máy nguồn, luận án thiết kế tiền mã hóa tối ưu cho máy chuyển tiếp dùng CSIT toàn phần hai chặng cách tối đa hóa thơng tin tương hỗ hệ thống Kết mô chứng tỏ thiết kế tiền mã hóa chuyển tiếp MMI tối ưu cho dung lượng cao đáng kể so với kỹ thuật công bố (Chương 4) Thứ ba phát triển phương pháp lặp đơn giản để thiết kế phối hợp tiền mã hóa máy nguồn tiền mã hóa máy chuyển tiếp nhằm tối đa thơng tin tương hỗ cho hệ thống chuyển tiếp MIMO hai chặng hai trường hợp CSIT: toàn phần phần Với CSIT tồn phần, tiền mã hóa nguồn chuyển tiếp đạt cân MMSE máy đích có khả tách rời kênh MIMO đầu-cuối tương đương thành kênh SISO song song Luận án mở rộng thành công thiết kế tiền mã hóa đơn giản dùng CSIT tồn phần cho trường hợp hệ thống MIMO chuyển tiếp có nhiều hai chặng Các kết mô chứng tỏ giải pháp thiết kế dùng CSIT toàn phần mang lại dung lượng cao so với thiết kế công bố Thêm nữa, thiết kế tiền mã hóa dùng CSIT phần hoạt động tốt so với giải pháp dùng CSIT toàn phần, địi hỏi độ phức tạp tính tốn lượng thông tin hồi tiếp (Chương 5) 6.2 Hướng phát triển Thiết kế tiền mã hóa dùng CSIT cho hệ thống MIMO chuyển tiếp không dây lĩnh vực có nhiều vấn đề mở cần nghiên cứu Sau số hướng nghiên cứu mở rộng gắn với kết đạt luận án Vấn đề phát triển thiết kế tiền mã hóa nguồn-chuyển tiếp phối 89 Chương hợp theo tiêu chí MMI theo tiêu chí MMSE [28, 29] cho hệ thống MIMO hai chặng có kênh truyền trực tiếp nghiên cứu mở rộng cho mạng chuyển tiếp dùng nguồn lượng khơng dây tín hiệu tần số vô tuyến (RF) mà máy chuyển tiếp thu vào nguồn ni cho [61, 62] Phân tích hiệu hệ thống để tìm biểu thức tiệm cận cho BER dung lượng trung bình so sánh với kết mô lĩnh vực nghiên cứu rộng lớn, quan tâm (ví dụ [63, 64]) Phân tích hiệu hệ thống vấn đề nghiên cứu 90 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Các báo đăng tạp chí: • Tạp chí quốc tế: Nguyen Anh Vinh, Nguyen Nam Tran and Nguyen Huu Phuong, "Joint source and relay precoding for generally correlated MIMO with full and partial CSIT," EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2017: 43, 2017, SCIE (ISI) Nguyen Anh Vinh, Nguyen Nam Tran and Nguyen Huu Phuong, "Optimal Precoding Design for Non-Regenerative Dual-Hop Correlated Relaying MIMO," Electronics Letters, Volume:51, Issue: 20, 2015, pp.1613-1615, SCI (ISI) • Tạp chí nước: Nguyen Anh Vinh, Nguyen Nam Tran, Ha Xuan Nguyen, and Nguyen Huu Phuong, "Performance Improvement for Correlated Multi-hop MIMO Channels," Journal of Science and Technology Special Issue on Electronics, Communications, and Information/Posts and Telecommunications Institute of Technology, 52 (6C), 2014, pp 12-24 Các báo đăng hội nghị: • Hội nghị quốc tế: Nguyen A Vinh, Nguyen N Tran, Nguyen H Phuong and Dang L Khoa, "Optimally Non-Regenerative Relaying for General DualHop Correlated MIMO Channels", the 2nd National Foundation for 91 Science and Technology Development Conference on Information and Computer Science, HCMC, Vietnam, September 2015 • Hội nghị nước: Nguyen Anh Vinh, Nguyen Nam Tran, Ha Xuan Nguyen, and Nguyen Huu Phuong, "BER Performance Improvement for Low Error Rate and High Capacity Correlated Multi-Hop MIMO Channels," The first NAFOSTED Conference on Information and Computer Science, Hanoi, Vietnam, March 2014, pp.53-62 Nguyen Nam Tran, Ha Xuan Nguyen and Nguyen Anh Vinh, "Capacity and Mutual Information Maximization for Spatially Correlated Multi-Hop MIMO Network," The first NAFOSTED Conference on Information and Computer Science, Hanoi, Vietnam, March 2014, pp 93 -103 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D Gesbert, M Shafi, and N A, “From theory to practice: An overview of MIMO space-time coded wireless systems,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 3, April 2003 [2] X Tang and Y Hua, “Optimal design of non-regenerative MIMO wireless relays,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 6, pp 1398– 1407, April 2007 [3] O Munoz, J Vidal, and A Agustin, “Linear transceiver design in nonregenerative relays with channel sate information,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 55, pp 2593–2604, June 2007 [4] R Mo and Y H Chew, “Precoder design for non-regenerative MIMO relay systems,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 8, pp 5041–5049, October 2009 [5] Z Fang, Y Hua, and J C Koshy, “Joint source and relay optimization for a non-regenerative MIMO relay,” in IEEE Workshop on Sensor array multi-channel signal processing, pp 239–243, July 2006 [6] C Jeong and H.-M Kim, “Precoder design of non-regenerative relays with covariance feedback,” IEEE Communications Letters, vol 13, pp 920–922, December 2009 [7] C Jeong, B Seo, S R Lee, H.-M Kim, and I.-M Kim, “Relay precoding for non-regenerative MIMO relay systems with partial CSI feedback,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 11, pp 1698–1711, May 2012 93 [8] C Xing, S Ma, and Y C Wu, “Robust joint design of linear relay precoder and destination equalizer for dual-hop amplify-and-forward MIMO relay systems,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 58, pp 2273–2283, April 2010 [9] A Nosratinia, T E Hunter, and A Hedayat, “Cooperative communication in wireless networks,” IEEE Communications Magazine, vol 42, pp 74–80, October 2004 [10] Y Rong, X Tang, and Y Hua, “A unified framework for optimizing linear nonregenerative multicarrier MIMO relay communication systems,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 57, pp 4837–4851, December 2009 [11] C E Shannon, “Channels with side information at the transmitter,” IBM Journal of Research and Development, vol 2, pp 289–293, October 1958 [12] M Vu and A Paulraj, “MIMO wireless linear precoding using CSIT to improve link performance,” IEEE Signal Processing Magazine, vol 87, September 2007 [13] D H Pham, H D Tuan, B.-N Vo, and T Q Nguyen, “Jointly optimal precoding/postcoding for colored MIMO systems,” in 2006 IEEE International Conference on Acoustics Speech and Signal Processing Proceedings, vol 4, pp IV–IV, May 2006 [14] E Telatar, “Capacity of multi-antenna Gaussian channels,” European Transactions on Telecommunications, vol 10, pp 585–596, November 1999 [15] A Scaglione, G B Giannakis, and S Barbarossa, “Redundant filterbank precoders and equalizers i unification and optimal designs,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 47, pp 1988–2006, July 1999 94 [16] C Chien, Digital Radio Systems on A Chip: A System Approach Kluwer Academic, 2001 [17] M Biguesh, S Gazor, and M H Shariat, “Optimal training sequence for MIMO wireless systems in colored environments,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 57, pp 3144–3153, August 2009 [18] Y Liu, T F Wong, and W W Hager, “Training signal design for estimation of correlated MIMO channels with colored interference,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 55, pp 1486–1497, April 2007 [19] R Wang, M Tao, H Mehrpouyan, and Y Hua, “Channel estimation and optimal training design for correlated MIMO two-way relay systems in colored environment,” http://arxiv.org/abs/1407.5161, July 2014 [20] R Wang, M Tao, H Mehrpouyan, and Y Hua, “Channel estimation and optimal training design for correlated MIMO two-way relay systems in colored environment,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 14, pp 2684–2699, May 2015 [21] R Wang, H Mehrpouyan, M Tao, and Y Hua, “Optimal training design and individual channel estimation for MIMO two-way relay systems in colored environment,” in 2014 IEEE Global Communications Conference, pp 3561–3566, December 2014 [22] N N Tran, S Ci, and H X Nguyen, “CMI analysis and precoding designs for correlated multi-hop MIMO channels,” EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, May 2015 [23] N N Tran and S Ci, “Asymptotic capacity and precoding design for correlated multi-hop MIMO channels,” in 2010 IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2010), pp 6–10, December 2010 95 [24] D.-S Shiu, G J Foschini, M J.Gans, and J M.Kahn, “Fading correlation and its effect on the capacity of multielement antenna systems,” IEEE Transactions on Communications, vol 48, pp 502–513, March 2000 [25] W Guan and H Luo, “Joint MMSE transceiver design in non-regenerative MIMO relay systems,” IEEE Communications Letters, vol 12, pp 517–519, July 2008 [26] F S Tseng and W R Wu, “Linear MMSE transceiver design in amplifyand-forward MIMO relay systems,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 59, pp 754–765, February 2010 [27] Y Rong and Y Hua, “Optimality of diagonalization of multi-hop MIMO relays,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 8, pp 6068– 6077, December 2009 [28] J Yang, Z He, and Y Rong, “Transceiver optimization for two-hop MIMO relay systems with direct link and MSE constraints,” IEEE Access, vol 5, November 2017 [29] H Kong, H M Shin, T Oh, and I Lee, “Joint MMSE transceiver designs for MIMO AF relaying systems with direct link,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 16, pp 3547–3560, June 2017 [30] D.-H Kim and H M Kim, “MMSE precoder design for a non-regenerative MIMO relay with covariance feedback,” in 21st Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pp 461–464, September 2010 [31] L Gopal, Y Rong, and Z Zang, “Joint MMSE transceiver design in nonregenerative MIMO relay systems with covariance feedback,” in The 17th Asia Pacific Conference on Communications, pp 290–294, October 2011 96 [32] L Gopal, Y Rong, and Z Zang, “MMSE based transceiver design for MIMO relay systems with mean and covariance feedback,” in 2013 IEEE 77th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), pp 1–5, June 2013 [33] N Fawaz, K Zarifi, M Debbah, and D Gesbert, “Asymptotic capacity and optimal precoding in MIMO multi-hop relay networks,” IEEE Transactions on Information Theory, vol 57, pp 2050–2069, April 2011 [34] B Zhang, Z He, K Niu, and L Zhang, “Robust linear beamforming for MIMO relay broadcast channel with limited feedback,” IEEE Signal Processing Letters, vol 17, pp 209–212, February 2010 [35] W Xu, X Dong, and W S Lu, “MIMO relaying broadcast channels with linear precoding and quantized channel state information feedback,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 58, pp 5233–5245, October 2010 [36] Y Rong, “Robust design for linear non-regenerative MIMO relays with imperfect channel state information,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 59, pp 2455–2460, May 2011 [37] Z Wang, W Chen, and J Li, “Efficient beamforming for MIMO relaying broadcast channel with imperfect channel estimation,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 61, pp 419–426, January 2012 [38] Y Cai, R C de Lamare, L L Yang, and M Zhao, “Robust MMSE precoding based on switched relaying and side information for multiuser MIMO relay systems,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 64, pp 5677–5687, December 2015 [39] N N Tran, H D Tuan, and H H Nguyen, “Training signal and precoder designs for OFDM under colored noise,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 57, pp 3911–3917, November 2008 97 [40] C Jeong, H M Kim, H K Song, and I M Kim, “Relay precoding for non-regenerative MIMO relay systems with partial CSI in the presence of interferers,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 11, pp 1521–1531, April 2012 [41] A Almradi and K A Hamdi, “MIMO full-duplex relaying in the presence of co-channel interference,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 66, pp 4874–4885, June 2017 [42] A Almradi, P Xiao, and K A Hamdi, “Hop-by-hop ZF beamforming for MIMO full-duplex relaying with co-channel interference,” IEEE Transactions on Communications, vol null, pp 1–1, August 2018 [43] L Sanguinetti, A A.D’Amico, and Y Rong, “A tutorial on the optimization of amplify-and-forward MIMO relay systems,” IEEE Journal on Selected areas in Communications, vol 30, pp 1331–1346, September 2012 [44] Y S Cho, J Kim, W Y Yang, and C G Kang, MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB Wiley, ed., 2010 [45] N N Tran and H X Nguyen, “Optimal SP training for spatially correlated MIMO channels under coloured noises,” Electronics Letters, vol 51, pp 247– 249, February 2015 [46] G Panci, S Colonnese, P Campisi, and G Scarano, “Blind equalization for correlated input symbols: A bussgang approach,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 53, pp 1860–1869, May 2005 [47] A W Marshall, I Olkin, and B C Arnold, Inequalities: Theory of Majorization and Its Applications - Second Edition Springer, 2011 [48] K B Petersen and M S Pedersen, The Matrix Cookbook Technical University of Denmark, 2012 98 [49] S M Kay, Fundamentals of Statistical Signal Processing, Volume 1: Estimation Theory Prentice Hall, 1993 [50] A Scaglione, P Stoica, S Barbarossa, G B Giannakis, and H Sampath, “Optimal designs for space-time linear precoders and decoders,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 50, pp 1051–1064, May 2002 [51] S Boyd and L Vandenberghe, Convex Optimization Cambridge University Press, 2004 [52] N N Tran, H H Nguyen, H D Tuan, and D E Dodds, “Training designs for amplify-and-forward relaying with spatially correlated antennas,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 61, pp 2864–2870, July 2012 [53] H Sampath, P Stoica, and A Paulraj, “Generalized linear precoder and decoder design for MIMO channels using the weighted MMSE criterion,” IEEE Transactions on Communications, vol 49, pp 2198–2206, December 2001 [54] D J Love, R W Heath, V K N Lau, D Gesbert, B D Rao, and M Andrews, “An overview of limited feedback in wireless communication systems,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 26, pp 1341–1365, October 2008 [55] R A Horn and C R Johnson, Matrix Analysis Cambridge University Press, 1985 [56] N N Tran, H H Nguyen, H D Tuan, and D E Dodds, “Training designs for amplify-and-forward relaying with spatially correlated antennas,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 61, pp 2864 – 2870, July 2012 [57] S Sun and Y Jing, “Channel training design in amplify-and-forward MIMO 99 relay networks,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 10, pp 3380–3391, October 2011 [58] J S Sheu, J K Lain, and W H Wang, “On channel estimation of orthogonal frequency-division multiplexing amplify-and-forward cooperative relaying systems,” IET Communications, vol 7, pp 325–334, March 2013 [59] E Jorswieck and H Boche, Majorization and Matrix-Monotone Functions in Wireless Communications Hanover, MA: Now Publishers, 2007 [60] A K Gupta and D K Nagar, Matrix Variate Distributions Chapman and Hall/CRC, 1999 [61] B Li and Y Rong, “AF MIMO relay systems with wireless powered relay node and direct link,” IEEE Transactions on Communications, vol 66, pp 1508–1519, April 2018 [62] L Zhang, Y Cai, M Zhao, B Champagne, and L Hanzo, “Nonlinear MIMO transceivers improve wireless-powered and self-interference-aided relaying,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 16, pp 6953–6966, October 2017 [63] C Song and C Ling, “On the diversity of linear transceivers in mimo af relaying systems,” IEEE Transactions on Information Theory, vol 62, pp 272–289, January 2016 [64] A Almradi and K A Hamdi, “On the outage probability of MIMO fullduplex relaying: Impact of antenna correlation and imperfect CSI,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 66, pp 3957–3965, May 2017 100 ... 4: Kỹ thuật tiền mã hóa chuyển tiếp MMI tối ưu hệ thống MIMO hai chặng Chương đề xuất phương pháp thiết kế tiền mã hóa tối ưu cho máy chuyển tiếp hệ thống MIMO hai chặng Bộ tiền mã hóa máy chuyển. .. (máy nguồn máy chuyển tiếp) có CSIT, kỹ thuật tiền mã hóa áp dụng vào hệ thống chuyển tiếp MIMO không tái lập để khai thác hiệu ưu tiềm nêu Trong kỹ thuật này, dựa vào CSIT, tiền mã hóa máy phát,... trình có kỹ thuật tiền mã hóa hệ thống MIMO chuyển tiếp Mục tiêu nghiên cứu kết nghiên cứu đạt luận án đề cập chương Chương Chương 2: Cơ sở truyền thông MIMO chuyển tiếp kỹ thuật tiền mã hố Chương