Nghiên cứu bộ tách tín hiệu trong các hệ thống SM STBC mô hình, thuật toán và thực thi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN NGHĨA NGHIÊN CỨU BỘ TÁCH TÍN HIỆU TRONG CÁC HỆ THỐNG SM-STBC: MƠ HÌNH, THUẬT TOÁN VÀ THỰC THI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ HÀ NỘI - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN NGHĨA NGHIÊN CỨU BỘ TÁCH TÍN HIỆU TRONG CÁC HỆ THỐNG SM-STBC: MƠ HÌNH, THUẬT TỐN VÀ THỰC THI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 9520203 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM NGỌC NAM TS NGÔ VŨ ĐỨC HÀ NỘI - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết trình bày luận án cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn cán hướng dẫn Các số liệu, hình ảnh, tài liệu nêu luận án có nguồn gốc rõ ràng, trích dẫn đầy đủ theo quy định Các kết nghiên cứu luận án hoàn toàn trung thực, khách quan chưa cơng bố cơng trình trước Hà Nội, ngày 26 tháng 01 năm 2021 Tác giả Nguyễn Xuân Nghĩa Người hướng dẫn khoa học Phạm Ngọc Nam Ngô Vũ Đức LỜI CẢM ƠN Trong thời gian vừa qua, học tập, nghiên cứu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, nghiên cứu sinh nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình q thầy nơi Với tất lòng biết ơn, nghiên cứu sinh xin gửi đến quý thầy cô Viện Điện tử - Viễn thông Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội lời cảm ơn chân thành sâu sắc Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Phạm Ngọc Nam TS Ngô Vũ Đức Các Thầy luôn hướng dẫn tận tình, chia sẻ truyền động lực kinh nghiệm cho nghiên cứu sinh vượt qua khó khăn suốt trình nghiên cứu luận án Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp nghiên cứu sinh khóa ln đơng viên, giúp đỡ, chia sẻ khó khăn giúp nghiên cứu sinh chuyên tâm nghiên cứu đạt kết ngày hôm MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH VẼ ix DANH MỤC BẢNG xii DANH MỤC KÝ HIỆU TOÁN HỌC xiii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HRSM VÀ CÁC BỘ TÁCH TÍN HIỆU PHÍA THU 14 1.1 Hệ thống HRSM 14 1.1.1 Tổng quan hệ thống MIMO 14 1.1.2 Hệ thống HRSM 17 1.1.2.1 Mơ hình hệ thống 17 1.1.2.2 Ưu điểm HRSM 19 1.2 Tổng quan tách tín hiệu 23 1.2.1 Các tách tín hiệu tuyến tính 23 1.2.1.1 Bộ tách tín hiệu ZF 23 1.2.1.2 Bộ tách tín hiệu MMSE 25 1.2.2 Các tách tín hiệu phi tuyến 25 1.2.2.1 Bộ tách tín hiệu QRD 25 1.2.2.2 Bộ tách tín hiệu V-BLAST 26 1.2.2.3 Bộ tách tín hiệu MLD 27 i 1.2.2.4 Bộ tách tín hiệu SD 28 1.2.3 Một số tách tín hiệu phức tạp khác 28 1.2.3.1 Bộ tách tín hiệu MSQRD 28 1.2.3.2 Bộ tách tín hiệu ISQRD 32 1.2.3.3 Bộ tách tín hiệu cầu SESD 35 1.2.3.4 Bộ tách tín hiệu cầu FSD 37 1.3 Bối cảnh nghiên cứu 41 1.4 Kết luận 47 Chương THUẬT TỐN TÁCH TÍN HIỆU VÀ ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH HỆ THỐNG 49 2.1 Cải tiến tách tín hiệu ISQRD hệ thống HRSM 50 2.1.1 Đề xuất tách tín hiệu EISQRD 50 2.1.2 Đề xuất ánh xạ từ mã SC tối ưu (Opti-SC) 52 2.1.3 Kết cải tiến thuật toán 54 2.1.3.1 Độ phức tạp tính tốn 54 2.1.3.2 Phẩm chất BER 57 2.2 Thiết kế hệ thống mã khối không gian-thời gian sử dụng điều chế không gian tốc độ cao 59 2.2.1 Đặt vấn đề thiết kế 59 2.2.2 Xây dựng hệ thống HRSM-STBC 62 2.2.2.1 Thiết kế từ mã STBC X từ mã SC cho hệ thống HRSMSTBC ăng-ten phát 63 2.2.2.2 Thiết kế từ mã SC cho hệ thống HRSM có nhiều ăng-ten phát ii 65 2.2.2.3 Tách tín hiệu hệ thống HRSM-STBC 67 2.2.3 Tối ưu hiệu suất hệ thống 68 2.2.3.1 Tối ưu góc xoay α 69 2.2.3.2 Tối ưu góc xoay θ 70 2.2.4 Kết mô 72 2.3 Kết luận 75 Chương THIẾT KẾ KIẾN TRÚC PHẦN CỨNG CHO CÁC BỘ TÁCH TÍN HIỆU 77 3.1 Thiết kế kiến trúc tách tín hiệu MSQRD 78 3.1.1 Kiến trúc phần Sorted Modified Gram-Schmidt 78 3.1.2 Kiến trúc phần thuật tốn tách tín hiệu MSQRD 80 3.1.3 Kết triển khai thiết kế 82 3.2 Thiết kế kiến trúc tách tín hiệu SESD 83 3.2.1 Thiết kế kiến trúc mức đỉnh 83 3.2.2 Thiết kế kiến trúc chi tiết khối 85 3.2.3 Kết triển khai thiết kế 88 3.3 Thiết kế kiến trúc tách tín hiệu FSD 89 3.3.1 Kiến trúc phần SQRD 90 3.3.2 Kiến trúc phần tách sóng FSD 94 3.3.3 Kết triển khai thiết kế 99 3.4 Kết luận 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa Tiếng Anh Nghĩa Tiếng Việt CSTSK Coherent Khóa dịch chuyển khơng Space Time Shift Keying DSTTD STSK Double gian thời gian kết hợp Space Time Phân tập phát không Transmit Diversity gian-thời gian kép Space Time Shift Keying Khóa dịch khơng gianthời gian BER Bit Error Ratio Tỉ số lỗi bit bpcu Bit per Channel Use Số bit truyền lần sử dụng kênh truyền DSTTD Double Space Time Transmit Diversity DT-SM EISQRD Double Space Phân tập phát không gian-thời gian kép Time Điều chế không gian kết Coded Spatial Modula- hợp mã không gian-thời tion gian kép Enhanced ISQRD Bộ tách tín hiệu ISQRD cải tiến flop Floating Point Operation Phép tính dấu phẩy động FSD Fixed Sphere Decoder Bộ tách tín hiệu cầu cố định iv GSM HRSM HR-STBC-SM IAS Generalized Spatial Điều chế không gian tổng Modulation quát High-Rate Spatial Modu- Điều chế không gian tốc lation độ cao High Rate Space Time Điều chế không gian kết Block Code Spatial Mod- hợp mã khối không gian- ulation thời gian tốc độ cao Inter Antenna Synchro- Đồng ăng-ten phát nization ICI InterChannel Interfer- Nhiễu xuyên kênh ence IEEE Institute cal of and Electri- Electronics Hiệp hội kỹ sư điện – điện tử Engineers ISQRD Improved-MMSE-SQRD Bộ tách tín hiệu MMSESQRD cải tiến ISQRD LMS Improved Sorted QR De- Phân tích QR xếp composition nâng cao Least Mean Square Bình phương trung bình nhỏ LS Least Square Bình phương nhỏ MBLAST Modified Bell Laborato- Không ries Layered Space-Time phân lớp phịng thí gian-thời gian nghiệm Bell cải tiến MGS Modified Gram Schmidt – Modified Schmidt v Gram – MIMO Multi-Input, Multi- Hệ thống nhiều ăng-ten Output thu phát ML Maximum Likelihood Cực đại hợp nhẽ MLD Maximum Tách tín hiệu hợp nhẽ cực Likelihood Detection đại MM Matrix Multiplication Khối nhân ma trận MMSE Minimim Sai số bình phương trung MSE Mean-Square Error bình tối thiểu Mean Square Error Sai số bình phương trung bình MSQRD Modified Sorted QR De- Phân tích QR xếp cải composition tiến Orthogonal Space Time Mã khối không gian-thời Block Coding gian trực giao PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha QAM Quadrature Điều chế biên độ cầu OSTBC Amplitude Modulation phương Quadrature Phase Shift Khóa dich vng pha Keying đồng QR decomposition based Bộ tách tín hiệu dựa Detector phân tích QR RF Radio Frequency Tần số vô tuyến SC Spatial Codeword Từ mã không gian SD Sphere Detector Bộ tách sóng cầu QPSK QRD vi Bảng 3.4: So sánh kết triển khai thiết kế khối SQRD Các cơng trình so sánh Tần số cực đại Phần cứng tiêu tốn Thông lượng phần QRDs (Milion matrices/s) Trễ Cơng trình [52] 429.9 MHz Đề xuất luận án 449.9 MHz 14184 slices 12117 slices 10948 LUTs 141 DSPs 10093 LUTs 151 DSPs 53.73 112.48 269 cycles 212 cycles xuất cần thêm 10 DSPs, chi phí tài nguyên phần cứng giảm xuống hiệu suất hệ thống cải thiện đáng kể Sự gia tăng DSP kết triển khai kiến trúc xử lý song song số phần thiết kế Cùng với lý đó, số lượng LUT slide tăng lên, nhiên, cách sử dụng phương pháp chia đôi véc-tơ liệu, lượng tài nguyên phần cứng tiết kiệm đáng kể nhiều so với lượng tài nguyên phần cứng cần cho pipeline Trong đó, khơng độ trễ input-output giảm 20% mà tần số cực đại tăng lên Đồng thời thơng lượng hệ thống đạt tới khoảng 112 triệu matrices giây, gần gấp đôi so với thiết kế so sánh Vì thiết kế khác sử dụng kích thước liệu đầu vào khác nhau, nên việc so sánh thơng lượng bit/s chưa hồn tồn xác Do đó, đơn vị matrices/s đưa vào bảng để có kết so sánh xác Kết triển khai thiết kế cho phần FSD so sánh kết với thiết kế tương tự thể Bảng 3.5 Đánh giá tổng quát cho thấy, tách tín hiệu FSD đề xuất trì cân hợp lý việc sử dụng chi phí tài nguyên 100 Bảng 3.5: So sánh kết triển khai thiết kế khối FSD Work Mơ hình FPGA sử dụng Tần số cực đại Phần cứng tiêu tốn Thông lượng Trễ vào-ra Trễ × 16-QAM FSD × 16-QAM R/FSD Đề xuất luận án 4×4 16-QAM FSD Virtex XC2VP70 Virtex VSX240T Virtex VLX75T 150 MHz/120 MHz 265 MHz/175.6 MHz 302.7 MHz 12721 slices/18631 slices -/7865 slices 9778 slices 16119 LUTs/32030 LUTs 160 DSPs/99 DSPs 82 BRAMs/- 23728 LUTs/22921 LUTs 204 DSPs/99 DSPs - 20891 LUTs 99 DSPs - 600 Mbps/1.92 Gbps 513.5 Mbps/2.81 Gbps 4.84 Gbps Cơng trình [17] Cơng trình [18] cycles/1 cycle - 121 cycles cycle 16 cycles In đậm kết tổng hợp lại FPGA với thiết kế so sánh phần cứng để đạt thông số thiết kế vượt trội, đặc biệt thông lượng So với thiết kế [17] [18], thiết kế đề xuất sử dụng số lượng slide nhiều hơn, số lượng DSP lại giảm xuống, kéo theo độ trễ giảm xuống thông lượng hệ thống tăng lên Bên cạnh đó, ngồi việc đánh đổi gia tăng chi phí phần cứng nói, kỹ thuật: triển khai song song khối PED PED 4, tối giản số nhân thực khối PED 4, triển khai bảng tra cứu Rij ci tránh việc lặp lại phép nhân thơng tin tín hiệu phần tử ma trận R kỹ thuật thiết kế kiến trúc phần cứng góp phần quan trọng để thiết kế có kết vượt trội Cụ thể thông lượng hệ thống tăng 228% so với thiết kế [17] tăng 460% so với thiết kế [18] tổng hợp tảng phần cứng Bên cạnh đó, triển khai thiết kế FSD đề xuất cho hệ thống HRSM × 4ăng-ten điều chế 16-QAM tảng Virtex VLX75T, kết đạt tần số cực đại 302.7 MHz, độ trễ 16 chu kỳ 101 đồng hồ thông lượng lên tới 4.84 Gbps 3.4 Kết luận Nghiên cứu sinh hồn thành thiết kế kiến trúc phần cứng thơng lượng cao cho tách tín hiệu sử dụng thuật tốn MSQRD hệ thống HRSM × 4, điều chế 16-QAM với kiến trúc full-pipeline tái sử dụng khối tính tốn để đạt thơng lượng cao so với hệ thống MIMO truyền thống [47, 31] Kết tổng hợp kiến trúc Virtex-6 VLX75T, thiết kế đạt tần số cực đại 429.9 MHz, độ trễ 269 chu kỳ đồng hồ thông lượng lên tới 4.3 Gbps Trong chương luận án hoàn thành hai kiến trúc phần cứng tương ứng cho hai tách tín hiệu phi tuyến, gồm tách sóng SESD dùng hệ thống MIMO × 2, điều chế 16-QAM tách sóng FSD dùng hệ thống HRSM × 4, điều chế 16-QAM Cả hai kiến trúc phần cứng chương sử dụng kiến trúc pipeline đạt kết khả quan so với cơng trình nghiên cứu khác có Cụ thể, kiến trúc thiết kế cho tách tín hiệu SESD đạt tần số cực đại 372 MHz thông lượng 48 Mbps tổng hợp Virtex7-XC7VX330T Còn kiến trúc thiết kế cho tách tín hiệu FSD Virtex VLX75T đạt tần số cực đại 302.7 MHz, độ trễ 16 chu kỳ đồng hồ thông lượng lên tới 4.84 Gbps Đánh giá tổng quát cho thấy, tách tín hiệu cầu đề xuất trì cân hợp lý việc sử dụng chi phí tài nguyên phần cứng để đạt thông số thiết kế vượt trội, đặc biệt thông lượng 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong luận án này, nghiên cứu sinh nghiên cứu, tìm hiểu kiến thức liên quan đến tách tín hiệu hệ thống MIMO, HRSM; kỹ thuật thiết kế kiến trúc phần cứng VLSI tốc độ cao, đồng thời phân tích đánh giá cơng trình khoa học liên quan có tác giả khác Từ đó, nghiên cứu sinh đề xuất cải tiến thuật toán để tối ưu tách tín hiệu có, đồng thời xây dựng thiết kế kiến trúc phần cứng VLSI cho tách tín hiệu hệ thống MIMO thông thường hệ thống SM-STBC Cụ thể kiến trúc phần cứng tách tín hiệu MSQRD cho hệ thống HRSM × điều chế 16-QAM, tách tín hiệu SESD cho hệ thống MIMO × điều chế 16-QAM tách tín hiệu FSD cho hệ thống HRSM × điều chế 16-QAM Các kiến trúc có thơng số thiết kế tốt cơng trình khác có tương đương Ngồi ra, nhằm thực mơ hình MIMO có phân tập phát bậc hai, đồng thời yêu cầu chuỗi RF máy phát, nghiên cứu sinh nghiên cứu đề xuất mơ hình hệ thống HRSM-STBC Đối với cấu hình ăng-ten, hệ thống đề xuất chứng minh đạt hiệu suất phổ cao mà không làm phân tập phát so với hệ thống có, SM-STBC, STBC-CSM HR-STBC-SM Kết mô chứng minh HRSM-STBC vượt trội đáng kể so với SM-STBC, STBC-CSM SM-OSTBC có hiệu suất phổ Do đó, số hệ thống MIMO có chuỗi RF, HRSM103 STBC ứng cử viên đầy hứa hẹn để cung cấp hiệu suất phổ cao phẩm chất BER tốt Tuy nhiên, dù luận án đạt số kết định, số vấn đề liên quan đến đề tài mà nghiên cứu sinh tiếp tục nghiên cứu thực tương lai, cụ thể sau: - Nghiên cứu thuật toán thiết kế kiến trúc VLSI thơng lượng cao cho hệ thống MIMO nói chung với cấu hình nhiều ăng-ten thu phát (ví dụ: × 8) có bậc điều chế cao để khả thi triển khai xu tốc độ truyền tin phát triển mạnh mẽ giới - Nghiên cứu thuật toán triển khai thiết kế kiến trúc phần cứng thơng lượng cao cho tách tín hiệu hệ thống HRSMSTBC mà nghiên cứu sinh đề xuất - Nghiên cứu Massive MIMO để ứng dụng tách tín hiệu thực tế 104 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [C1] Xuan-Nghia Nguyen, Minh-Tuan Le, Ngoc-Nam Pham, VuDuc Ngo (2015), “A Pipelined Schnorr - Euchner Sphere Decoder Architecture for MIMO Systems”, International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC) [C2] Van-Son Trinh, Xuan-Nghia Nguyen, Minh-Tuan Le, XuanNam Tran, Vu-Duc Ngo (2016), “Novel Approaches for Performance Enhancement of High Rate-Spatial Modulation System”, IEEE 83rd Vehicular Technology Conference (VTC Spring) [C3] Xuan-Nghia Nguyen, Van-Tu Nguyen, Minh-Tuan Le, XuanNam Tran, Vu-Duc Ngo (2016), “High Throughput Modified MMSE Hardware Detector for High-Rate Spatial Modulation System”, IEEE Sixth International Conference on Communications and Electronics (ICCE) [J1] Xuan Nam Tran, Xuan-Nghia Nguyen, Minh-Tuan Le, VuDuc Ngo (2018), “High-Rate Spatially Modulated Space Time Block Code”, IEEE Communications Letters, Vol 22, pp 2595 - 2598 [J2] Nguyễn Xuân Nghĩa, Trần Sơn Tùng, Lê Minh Tuấn, Ngô Vũ Đức (2019), “Thiết kế kiến trúc phần cứng tách tín hiệu FSD cho hệ thống MIMO-HRSM”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự,, Số 61, - 2019, pp 39 - 53 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cisco (2018), “VNI Complete Forecast Highlights”, https: //www.cisco.com/c/m/en_us/solutions/service-provider/ vni-forecast-highlights.html [2] M Di Renzo, H Haas, A Ghrayeb, S Sugiura, and L Hanzo (2014), “Spatial modulation for generalized mimo: Challenges, opportunities, and implementation”, Proceedings of the IEEE, vol 102, no 1, pp 56–103 [3] Thu-Phuong Nguyen, Minh-Tuan Le, Vu-Duc Ngo, Xuan-Nam Tran, Hae-Wook Choi (2014), “Spatial Modulation for High-Rate Transmission Systems”, Vehicular Technology Conference (VTC Spring), IEEE, pp 1-5 [4] Raed Y Mesleh, Harald Haas, Sinan Sinanovic, Chang Wook Ahn (2008), “Spatial Modulation”, Vehicular Technology, IEEE Transactions on 57(4), pp 2228-2241 [5] Minh-Tuan Le, Vu-Duc Ngo, Hong-Anh Mai, Xuan-Nam Tran (2012), “High-Rate Space-Time Block Coded Spatial Modulation”, ATC: 278–82 [6] E Basar, U Aygolu, E Panayirci, and H V Poor (2010), “Spacetime block coding for spatial modulation”, IEEE 21st International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications, pp 803-808 106 [7] R Mesleh, H Haas, A Chang Wook, and Y Sangboh (2006), “Spatial Modulation - A New Low Complexity Spectral Efficiency Enhancing Technique”, First International Conference on Communications and Networking in China, pp 1-5 [8] A.Younis, N Serafimovski, R.Mesleh and H Haas (2010), “Generalised spatial modulation”, Signals, Systems and Computers (ASILOMAR), 2010 Conference Record of the Forty Fourth Asilomar Conference on, pp.1498-1502 [9] J Fu, C Hou, W Xiang, L Yan, and Y Hou (2010), “Generalised spatial modulation with multiple active transmit antennas”, GLOBECOM Workshops (GC Wkshps), IEEE, pp 839–844 [10] Trần Xuân Nam, Lê Minh Tuấn (2011), “Xử lí tín hiệu khơng gian, thời gian”, Nhà xuất khoa học kĩ thuật, pp 243-281 307 [11] Tien-Dong Nguyen, Xuan-Nam Tran, Trung-Minh Do, Vu-Duc Ngo, Minh-Tuan Le (2014), “Low-complexity detectors for HighRate Spatial Modulation”, in ATC, IEEE, Hanoi [12] M Damen, H Gamal, and G Caire (2003), “On maximumlikelihood detection and the search for the closest lattice point”, IEEE Transactions on Information Theory , vol 49, no 10, pp 2389 – 2402 [13] U Fincke, M Pohst (1985), “Improved methods for calculating vectors of short length in a lattice, including a complexity analysis”, Math.Comput.,vol 44, no 170, pp 463471 107 [14] C P Schnorr and M Euchner (1994), “Lattice basis reduction: Improved practical algorithms and solving subset sum problems”, Math Program , vol 66, no 2, pp 181191 [15] E Agrell, T Eriksson, A Vardy and K Zeger (2002), “Closest point search in lattices”, IEEE Transactions on Information Theory , vol 48, no 8, pp 2201-2214, [16] Johanna Ketonen, Markku Juntti (2008), “SIC and K-Best LSD receiver implementation for a MIMO-OFDM system”, 16th European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2008), Lausanne, Switzerland [17] L G Barbero and J S Thompson (2006), “Rapid Prototyping of a Fixed-Throughput Sphere Decoder for MIMO Systems”, IEEE International Conference on Communications , vol 7, pp 30823087 [18] X Chu and J McAllister (2010), “FPGA based soft-core SIMD processing: A MIMO-OFDM Fixed-Complexity Sphere Decoder case study”, 2010 International Conference on FieldProgrammable Technology , Beijing, China [19] J Jeganathan, A Ghrayeb, L Szczecinski, and A Ceron (2009), “Space shift keying modulation for mimo channels”, Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 8, no 7, pp 3692–3703, July 2009 [20] J Jeganathan, A Ghrayeb, and L Szczecinski (2008), “Generalized space shift keying modulation for mimo channels”, Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2008 PIMRC 2008 IEEE 19th International Symposium on, pp 1–5 108 [21] Albert M Chan and Inkyu Lee (2002), “A new reduced-complexity sphere decoder for multiple antenna systems”, IEEE International Conference on Communications, vol 1, pp 460-464 [22] D Wubben, R Bohnke, V Kuhn, and K.-D Kammeyer (2003), “Mmse extension of v-blast based on sorted qr decomposition”, 58th Vehicular Technology Conference, IEEE , vol 1, pp 508–512 [23] D Wubben, R Bohnke, J Rinas, V Kuhn, and K D Kammeyer (2001), “Efficient Algorithm for Decoding Layered Space-Time Codes”, IEEE Electronics Letters, vol 37, no 22, pp 1348–1350 [24] Kelvin Lee and Babak Daneshrad (2010), “VLSI implementation of a quasi-ml, energy efficient fixed complexity sphere decoder for MIMO communication system”, Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems, Paris, France [25] L G Barbero and J S Thompson (2006), “A fixed-complexity MIMO detector based on the complex sphere decoder”, IEEE 7th Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications , Cannes, France [26] P W Wolniansky, G J Foschini, G D Golden and R Valenzuela (1998), “VBLAST: an architecture for realizing very high data rates over the richscattering wireless channel”, Proc URSI International Symposium on Signals, Systems, and Electronics, pp 295-300 [27] J H Y Fan, R D Murch and W H Mow (2004), “Near Maximum Likelihood Detection Schemes for Wireless MIMO Systems”, IEEE Trans Wireless Commun., vol 3, no 5, pp 1427 -1430 109 [28] B Hassibi (June 2000), “An Efficient Square-Root Algorithm for BLAST”, in Proc.IEEE ICASSP, vol 2, pp II737-II740 [29] Z.-Y Huang and P.-Y Tsai (2011), “Efficient implementation of qr decomposition for gigabit mimo-ofdm systems”, Circuits and Systems I: Regular Papers, IEEE Transactions on, vol 58, no 10, pp 2531–2542 [30] P Luethi, C Studer, S Duetsch, E Zgraggen, H Kaeslin, N Felber, and W Fichtner (2008), “Gram-schmidt-based qr decomposition for mimo detection: Vlsi implementation and comparison”, Circuits and Systems, APCCAS 2008, IEEE Asia Pacific Conference, pp 830–833 [31] H Kim, W Zhu, J Bhatia, K Mohammed, A Shah, and B Daneshrad (2008), “A practical, hardware friendly mmse detector for mimo-ofdm-based systems”, EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, vol 2008, no 1, p 267460 [32] Z Guo and P Nilsson (2005), “A VLSI architecture of the softoutput sphere decoder for MIMO systems”, in Proc IEEE Int Midwest Symp Circuits Syst.,2005, pp 1195-1198 [33] O Damen, A Chkeif, and J C Belore (2000), “Lattice code decoder for spacetime codes”, IEEE Commun Lett., vol 4, no 5, pp 161-163 [34] D Garrett, L Davis, S ten Brink, B Hochwald, and G Knagge (2004), “Silicon complexity for maximum likelihood MIMO detection using spherical decoding”, IEEE J Solid-State Circuits, vol 39, no 9, pp 1544-1552 110 [35] Johanna Kerttula, Markus Mullyla, Markku Juntti (2007), “Implementation of a K-Best based MIMO-OFDM detector algorithm”, 15th European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2007), Poznan, Poland [36] A Adjoudani, E C Beck, A P Burg, G M Djuknic, T G Gvoth, D Haessig, S Manji, M A Milbrodt, M Rupp, D Samardzija, A B Siegel, I Sizer, T , C Tran, S Walker, S A Wilkus, and P W Wolniansky (Mar 2003), “Prototype experience for MIMO blast over third-genera- tion wireless system”, IEEE J Sel Areas Commun., vol 21, no 3, pp.440-451 [37] M Guillaud, A Burg, M Rupp, E Beck, and S Das (2001), “Rapid prototyping design of a 4 blast-over-umts system”, in Proc 35th Asilomar Conf Signals, Syst Comput pp 12561260, vol [38] M T Le, T D Nguyen, X N Tran and V D Ngo (2018), “On the Combination of Double Space Time Transmit Diversity With Spatial Modulation”, IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 17, no 1, pp 170-181 [39] M T Le, V D Ngo, H A Mai, X N Tran, and M Di Renzo (2014), “Spatially Modulated Orthogonal Space-Time Block Codes with NonVanishing Determinants”, IEEE Transactions on Communications, vol 62, pp 85-99 [40] S Sugiura, C Sheng, and L Hanzo (2010), “Coherent and Differential SpaceTime Shift Keying: A Dispersion Matrix Approach”, IEEE Transactions on Communications, vol 58, pp 3219-3230 111 [41] M Di Renzo and H Haas (2011), “Space Shift Keying (SSK) Modulation: On the Transmit-Diversity / Multiplexing Trade-Off”, IEEE International Conference on Communications, pp 1-6 [42] M Di Renzo and H Haas (2013), “On transmit-diversity for spatial modulation MIMO: impact of spatial-constellation diagram and shaping filters at the transmitter”, IEEE Trans Veh Technol., vol 62, no 6, pp 25072531 [43] S Sugiura, C Sheng, and L Hanzo (2011), “Generalized SpaceTime Shift Keying Designed for Flexible Diversity-, Multiplexingand Complexity-Tradeoffs”, IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 10, pp 1144-1153 [44] L Xiaofeng and W Lei (2014), “High Rate Space-Time Block Coded Spatial Modulation with Cyclic Structure”, IEEE Communications Letters, vol 18, pp 532-535 [45] J C Belfiore, G Rekaya and E Viterbo (2005), “The golden code: a 22 fullrate space-time code with nonvanishing determinants”, IEEE Trans On Inform Theory, vol 51, no 4, pp 1432-1436 [46] V Tarokh, H Jafarkhani, and A R Calderbank (1999), “Spacetime block codes from orthogonal designs”, IEEE Trans on Inf Theory, vol 45, pp 1456-1467 [47] G L Nazar, C Gimmler, and N Wehn (2010), “Implementation comparisons of the qr decomposition for mimo detection”, Proceedings of the 23rd Symposium on Integrated Circuits and System Design, pp 210–214 112 [48] A Burg, M Wenk, M Zellweger, M Wegmueller, N Felber and W.Fichtner (2004), “VLSI implementation of the sphere decoding algorithm”, in Proc ESSCIRC-2004, Leuven, Belgium, pp 303306 [49] A Burg, M Borgmann, C Simon, M Wenk, M Zellweger, and W Fichtner (2004), “Performance tradeoffs in the VLSI implementation of the sphere decoding algorithm”, in Proc IEEE 3G Mobile Communication Conf., London, U.K, pp 9397 [50] C Zheng, X Chu, J McAllister and R Woods (2011), “RealValued Fixed-Complexity Sphere Decoder for HighDimensional QAM-MIMO Systems”, IEEE Transactions on Signal Processing , vol 59, no 9, pp 4493-4499 [51] M S Khairy, M M Abdallah and S E D Habib (2009), “Efficient FPGA Implementation of MIMO Decoder for Mobile WiMAX System”, IEEE International Conference on Communications , Dresden, Germany [52] Xuan-Nghia Nguyen, Van-Tu Nguyen, Minh-Tuan Le, Xuan-Nam Tran and Vu-Duc Ngo (2016), “High Throughput Modified MMSE Hardware Detector for High-Rate Spatial Modulation System”, IEEE Sixth International Conference on Communications and Electronics (ICCE) , Ha Long [53] J Jalden, L.G Barbero, B Ottersten and J.S Thompson (2009), “The Error Probability of the Fixed-Complexity Sphere Decoder”, Accepted for publication in IEEE Trans Signal Processing 113 [54] Tien-Dong Nguyen, Xuan-Nam Tran, Vu-Duc Ngo, Minh-Tuan Le (2015), “A Spatial Modulation Scheme with Full Diversity for Four Transmit Antennas”, in ATC, IEEE 114 ... sử dụng tách tín hiệu Về mặt thuật tốn, dựa theo tính chất tuyến tính phương pháp tách tín hiệu, tách tín hiệu hệ thống MIMO HRSM phân thành hai loại tách tín hiệu tuyến tính tách tín hiệu phi... tạp tính tốn Sơ đồ phát triển tổng quan tách tín hiệu thể Hình 1.6 1.2.1 Các tách tín hiệu tuyến tính 1.2.1.1 Bộ tách tín hiệu ZF Bộ tách tín hiệu ZF cịn có tên gọi tách tín hiệu LS Bản chất tách. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN NGHĨA NGHIÊN CỨU BỘ TÁCH TÍN HIỆU TRONG CÁC HỆ THỐNG SM-STBC: MƠ HÌNH, THUẬT TOÁN VÀ THỰC THI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT