b. Quá trình xây dựng MAC PDU trong 802.16
3.5.3.Các bộ phát LST: các loại mã hóa
Có ba loại mã hóa được sử dụng cho kỹ thuật ghép kênh không gian ở phía phát là mã hóa ngang, mã hóa dọc và mã hóa chéo. Sau đây chúng ta sẽ trình bày chi tiết về các loại mã hóa này.
a. Mã hóa ngang (Horizontal Encoding: HE):
Sơđồ mã hóa này được thể hiện ở hình3.14, còn được gọi là mã không gian thời gian lớp ngang (HLST) hay H-BLAST.
Hình 3. 15. Sơđồ HE cho ghép kênh không gian
Luồng dữ liệu phát đầu tiên được chia thành nt luồng dữ liệu riêng biệt. Mỗi luồng dữ liệu sau đó sẽ được mã hóa thời gian, đan xen rồi đưa đến các anten riêng biệt. Bởi vậy, tốc độ không gian đạt được là nt. Nếu rm là tỉ lệ điều chế, rc là tỉ lệ
xoắn, tốc độ tín hiệu sẽ là rmrcnt bít/lần truyền. Trong sơ đồ này, mỗi luồng phát
được thu bởi nr anten thu. Bởi vậy, bậc phân tập tối đa đạt được là nr. Ta giả thiết kênh không được biết ở phía phát và phía thu có kiến thức hoàn hảo về kênh thì sơ đồ này sẽ cung cấp độ lợi dàn là nrở phía thu. Đồng thời nó cũng cung cấp độ lợi mã hóa từ các bộ mã hóa.
b. Mã hóa dọc (Vertical Encoding: VE)
Trong sơđồ này, dòng bít trải qua mã hóa thời gian, sắp xếp kí tự và đan xen rồi mới được chia thành nt dòng bít và được phát trên các anten riêng biệt. Sơ đồ
này có thể đạt được độ lợi phân tập đầy đủ (bậc nrnt) vì mỗi bít thông tin được trải rộng trên tất cả các anten phát và được thu bởi nr anten thu. Tuy nhiên, VE yêu cầu giải mã các dòng con làm tăng độ phức tạp ở phía thu. Sơđồ này cũng cung cấp độ
lợi mã hóa thu phụ thuộc vào mã hóa thời gian và độ lợi dàn ở phía thu.
Hình 3. 16. Mã hóa dọc
Một biến thể của mã hóa dọc là giải thuật V-BLAST, được biểu diễn như hình 3.16.
Hình 3. 17. Cấu hình V-BLAST.
Ý tưởng cơ bản ởđây là khai thác lợi ích đa đường, giảm nhẹ nó bằng việc xem chúng như là một nguồn phân tập mà cho phép truyền dẫn song song các luồng dữ liệu con từ cùng một người dùng. Những nghiên cứu này dựa trên hệ thống MIMO ntxnr mà hỗ trợ phân tập không gian phát đểđạt được tốc độ dữ liệu cao hơn trong khi sử dụng cùng công suất và băng tần so với hệ thống SISO. Môi trường trong nhà là môi trường giàu bức xạ lí tưởng để đạt hiệu năng tốt nhất. Kiến trúc BLAST sử dụng nhiều phần tử anten ở cả phía thu và phát để cung cấp dung lượng cao trong truyền thông không dây sử dụng môi trường giàu bức xạ. Thuật toán V- BLAST được thực hiện theo phương pháp tách sóng phi tuyến, dựa trên sự cưỡng bức về không (ZL) kết hợp với sự loại kí tựđể cải thiện hiệu năng hệ thống. Từ các tín hiệu thu được ở phía thu, rút ra tín hiệu con mạnh nhất và sau đó xử lí các tín hiệu yếu hơn còn lại. Điều này được gọi là loại nhiễu liên tiếp (SIC). Khi loại kí tự được sử dụng, thứ tự các dòng dữ liệu con được tách trở lên rất quan trọng với hiệu năng hệ thống. Thực tế, kí tựđược phát với SNR tách sau nhỏ nhất sẽ chi phối việc cải thiện lỗi của hệ thống. SNR tách sau được xác định theo thứ tự. Thứ tự tối ưu
đơn giản dựa trên kết quả lựa chọn SNR tốt nhất ở mỗi trạng thái tách sóng có nghĩa SNR xấu nhất sẽđược xử lí sau cùng.
Đểđơn giản, chúng ta xem hình 3.17. Giả thiết số anten phát là nt và số anten thu là nr. Các bộ phát QAM 1 tới nt hoạt động đồng kênh ở cùng tốc độ kí tự là 1/T với thời gian được đồng bộ hóa. Các bộ thu 1 tới nr là các bộ thu QAM riêng biệt. Các bộ thu này cũng hoạt động đồng kênh, mỗi tín hiệu thu được bức xạ từ tất cả nt anten phát. Giả thiết là kênh fading phẳng, hàm truyền dẫn ma trận kênh là H với hi,j là hàm truyền dẫn phức từ anten phát j tới anten thu i và nt≤nr. Ta cũng giả thiết sự
truyền dẫn được tổ chức thành các cụm L kí tự và sự biến đổi thời gian không đáng kể qua chu kì L kí tự, bao gồm 1 cụm và kênh đó được ước tính chính xác bằng việc sử dụng các kí tự huấn luyện được gắn vào mỗi cụm.
Xét a=(a1, a2, … , aM)T là vector kí tự phát. Khi đó vector tín hiệu thu tương
ứng là: r= Ha+η
Bước 1: Sử dụng vector nulling wk1. Dòng đầu tiên được tính là: 1 1 T k k 1 y = w r Bước 2: Từ yk1, ước tính 1 k ˆa : ˆak1 = Q y( )k1 . Với Q(.) là lượng tử hóa tính xấp xỉ ak1.
Bước 3: Loại ak1 ra khỏi vector tín hiệu thu r1, tín hiệu thu còn lại là:
1 1
2 1 ˆk k
r = -r a (H)
Với (H)k1 là cột thứ k1 của H. Quá trình tiếp tục quay vòng với các tín hiệu thu r2,…, rnt.
Chi tiết tiến trình tách sóng phụ thuộc vào tiêu chuẩn lựa chọn để tính toán vector nulling
1
k
w , điều này sẽđược trình bày cụ thểở phần kế tiếp.
Quá trình tiếp tục được quay trở lại bước 1 cho đến khi tách hết các tín hiệu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3. 18. Hệ thống V-BLAST
b. Kết hợp mã hóa HE và VE (mã hóa chéo DE: Diagonal Encoding)
Loại mã hóa này được gọi là mã hóa không gian thời gian lớp chéo (DSLT), được thể hiện như trong hình 3.18
Hình 3. 19. Mã hóa chéo
Tín hiệu ban đầu được xử lí giống như trường hợp HE, nhưng trước khi đưa
đến anten, tín hiệu sẽ được trộn luân phiên sao cho dòng bít và sự kết hợp anten
được tái chếđịnh kì. Nếu từ mã đủ lớn, chúng ta có thể chắc chắn rằng nó được phát qua tất cả nt anten. Sơ đồ này còn được gọi là sơ đồ mã hóa không gian thời gian lớp chéo trong phòng thí nghiệm Bell (D-BLAST). Vùng không gian thời gian lãng phí trong hình 3.18 là vùng không có sự truyền dẫn diễn ra. Sự lãng phí này được yêu cầu để cho phép giải mã tối ưu. Sơ đồ D-BLAST cho hiệu năng tốt hơn sơ đồ
H-BLAST nhưng trễ lớn hơn và giải mã phức tạp hơn.
Sơ đồ này có thể đạt được bậc phân tập nrnt.nếu sử dụng các khối mã Gaussian với kích thước khối vô hạn. Độ lợi mã hóa của sơđồ này cũng phụ thuộc vào bộ mã hóa và độ lợi dàn ở phía thu là nr, vì nó có kiến thức kênh hoàn hảo.