Phƣơng án sử dụng MIMO loại 1 (MIMO rate 1) cho DVB-NGH
Đối với MIMO loại 1, DVB-NGH cũng sử dụng mã hóa Alamouti đặc trưng trong DVB-T2, cùng với một đề xuất mới nâng cao mạng đơn tần gọi là eSFN (enhanced Single Frequency Networks). Mã Alamouti là một phương án MIMO được thiết kế để tăng sự phân tập trong các hệ thống với 2 anten truyền. Trong các hệ thống OFDM, nó hoạt động bằng cách mã hóa theo cặp các symbol chứa thông tin của các sóng mang con liền kề. Các mã Alamouti sử dụng để đạt được đầy đủ sự phân tập với việc giảm độ phức tạp yêu cầu tại phía máy thu. Để sử dụng mã Alamouti cần thực hiện xen kẽ hoặc trực giao các pilot giữa các anten, vì vậy phía nhận có thể ước lượng đáp ứng kênh từ mỗi anten phát. Điều này có nghĩa là số lượng các pilot phải tăng gấp đôi cho cùng không gian của ước lượng kênh truyền. Việc sử dụng thêm các pilot làm giảm số lượng các sóng mang sử dụng cho mang thông tin và do đó làm giảm dung lượng hệ thống. Các mã Alamouti cũng có thể được sử dụng trong các cặp máy phát theo yêu cầu để cải thiện khả năng tiếp nhận trong mạng SFN. Sự xuất hiện của tín hiệu có cường độ tương tự nhau từ các máy phát khác nhau trong điều kiện LOS có thể gây ra các vùng lõm sâu trong tần số đáp ứng của kênh truyền. Những vùng lõm này có thể xóa đi một tỷ lệ đáng kể các sóng mang con và làm suy giảm QoS một cách nghiêm trọng. Bằng cách sử dụng mã hóa Alamouti trong việc phân phối nó có thể kết hợp với các tín hiệu từ các máy phát khác nhau một cách tối ưu và loại bỏ sự hiện diện của vùng lõm trong kênh truyền.
Ý tưởng chính của eSFN là áp dụng 1 hàm tuyến tính độ méo trước để mỗi anten theo cách như vậy không thấy được trong ước lượng kênh truyền. Kỹ thuật này làm tăng sự phân tập tần số của kênh mà không cần các mẫu pilot cụ thể hoặc xử lý tín hiệu để giải điều chế. eSFN cũng rất thích hợp trong việc sử dụng một
tác động tiêu cực gây ra bởi các thành phần LOS trong mạng. Ngoài ra, bằng cách sử dụng hàm độ méo trước khác nhau trong mỗi máy phát, nó có thể cho phép để xác định máy phát duy nhất trong mạng, ví dụ có thể sử dụng nó cho các ứng dụng giám sát.
Hình 3.2 minh họa sự kết hợp của MISO Alamouti và eSFN trong chuỗi truyền dẫn tương tự nhau. Các anten truyền đầu tiên chỉ áp dụng eSFN biến thiên tuyến tính (điều chế khác pha cùng tần số) trong khi các anten truyền thứ 2 áp dụng cả xử lý MISO (mã hóa Alamouti theo hướng tần số) và eSFN. Các hộp màu sau khi xử lý eSFN minh họa các pha điều chế khác nhau cho cùng máy phát (mỗi anten phát là khác nhau trong mạng). Sự kết hợp cả 2 kỹ thuật làm tăng sự phân tập tần số của tín hiệu nhận được trong các kênh phân tập thấp do eSFN, và sự kết hợp không gian phân tập từ các mã Alamouti trong các kênh phân tập cao.
Hình 3.2 Xử lý tín hiệu MIMO loại 1 với sự kết hợp của MISO Alamouti và eSFN
Phƣơng án sử dụng MIMO loại 2 (MIMO rate 2) cho DVB-NGH
Đối với MIMO loại 2, DVB-NGH đã đưa ra một kỹ thuật mới nâng cao khả năng ghép kênh không gian được gọi là eSM (enhanced Spatial Multiplexing) kết hợp với nhảy pha PH (Phase Hopping), chúng tôi gọi là eSMPH. Cấu trúc của nó được trình bày trong hình 3.3. Cách đơn giản nhất để tăng tốc độ ghép kênh thông tin là phân chia thông tin thành các symbol giữa các anten truyền. Điều này được
gọi là SM. Các luồng vào sẽ được phân chia thành nhiều luồng độc lập được điều biến và đưa trực tiếp vào các anten phát, như hiển thị ở bên trái hình 3.3.
Hình 3.3 Sơ đồ kỹ thuật ghép kênh: SM (Spatial Multiplexing), eSM (enhanced Spatial Multiplexing) và PH (Phase Hopping), và sự kết hợp của chúng.
Biểu hiện của sự tương quan trong kênh MIMO do thiếu sự tán xạ (điều kiện LOS) là đặc biệt bất lợi cho SM. Để cải thiện điều đó, eSM-PH vẫn giữ được dung lượng ghép kênh của SM và cùng 1 lúc làm làm tăng sự bền vững chống lại các mối tương quan không gian. Vì vậy các symbol chứa thông tin được đánh trọng số và được kết hợp trước khi truyền dẫn qua anten. Trọng số của các symbol phụ thuộc vào 1 góc quay đã được điều chỉnh cụ thể cho mỗi sự kết hợp của chòm sao và sự tính toán công suất truyền không cân bằng. Ngoài ra, một giai đoạn định kỳ nhảy pha được thêm vào anten thứ 2 theo cấu trúc mã ngẫu nhiên và tránh những tác động tiêu cực của một kênh nào đó.
Yêu cầu của 3 chòm sao được định nghĩa cho eSM-PH là 6 bpc (bits per cell, số lượng các bit được gán cho mỗi sóng mang con), 8 bpc và 10 bpc. 6 bpc truyền 1 chòm sao QPSK trong anten đầu tiên và truyền chòm sao 16 QAM trong anten thứ 2. 8 bpc truyền 1 chòm sao 16 QAM trong anten đầu tiên và thứ 2. Cuối cùng 10 bpc truyền 1 chòm sao 16 QAM trong anten đầu tiên và chòm sao 64 QAM trong anten thứ 2.
hiệu suất. eSM-PH được tối ưu với 1 góc quay khác với mỗi sự kết hợp của các chòm sao và sự mất cân bằng công suất, để giảm thiểu hiệu suất tổn hao. Sự mất cân đối công suất có thể bằng 0 dB, 3 dB và 6 dB. Với eSM-PH, thiết bị nhận cần ước tính tất cả các đường đi của anten để giải mã tín hiệu. Điều này có nghĩa là, như với mã Alamouti, số lượng pilot phải được truyền cho mục đích ước lượng kênh tăng gấp đôi so với truyền SISO.