Tín hiệu máy đích thu được từ kênh trực tiếp (kênh giữa máy nguồn và máy đích) được dùng để kết hợp tuyến tính với tín hiệu thu từ kênh hợp tác như Công thức (2.9), tín hiệu sau kết hợp được dùng để ước lượng tín hiệu gốc. Hình 4.1 và 4.2 là kết quả mô phỏng BER và NMSE khi tín hiệu được điều chế QPSK có độ dài N = 512, thuật toán FastICA dựa trên hàm logarithm G y( )=log(a+y) và máy
relay cách đều máy nguồn và máy đích, tức là dsd =1,dsr =drd =0.5. Kết quả cho thấy hệ thống sử dụng BCE để ước lượng kênh s-r cho hiệu quả tương đương với hiệu quả thông tin kênh s-r được biết chính xác ở máy relay, tốt hơn khoảng 1-2dB so với trường hợp dùng hệ số khuếch đại F cố định. Theo Hình 4.2 ta thấy khi tỉ số SNR lớn hơn khoảng 24dB thì NMSE thay đổi không đáng kể, tức là nhiễu không ảnh hưởng đáng kể đến kết quả ước lượng của thuật toán. Bảng 4.1 là giá trị BER theo từng tỉ số SNR, cho thấy sai số giữa giá trị F được tính theo CSI thực tế và CSI được ước lượng mù rất nhỏ vì vấn đề biên độ trong ICA đã được giải quyết. Khi hệ số F tức thời được tính theo hệ số kênh được ước lượng ở máy relay sẽ duy trì công suất tín hiệu phát ở máy relay luôn được ổn định và bằng với công suất tín hiệu từ máy nguồn, trong khi hệ số F cố định chỉ đảm bảo công suất trung bình được duy trì nhưng công suất tức thời bị biến thiên theo sự thay đổi của kênh truyền, ảnh hưởng đến kết quả khôi phục tín hiệu ở máy đích.
Hình 4.1: BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK và N=512
Hình 4.2: NMSE hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK và N=512
Bảng 4.1: Giá trị BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK và N=512 SNR(dB) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Perfect CSI 0.1796 0.1106 0.0597 0.0281 0.0114 0.0041 0.0012 0.0003 0.0001 0 0 Statistical CSI 0.1889 0.1205 0.0683 0.0344 0.0153 0.0064 0.0024 0.0008 0.0003 0.0001 0 ICA- based CSI 0.1837 0.1114 0.0596 0.0281 0.0114 0.0041 0.0012 0.0003 0.0001 0 0
Hình 4.3 được thực hiện có thông số giống như Hình 4.1 nhưng sử dụng điều chế BPSK. Kết quả cho thấy khi sử dụng BCE để ước lượng kênh truyền s-r sẽ cho hiệu quả tốt hơn so với dùng thông tin thống kê, tương tự như khi dùng điều chế QPSK. Khi dùng thuật toán FastICA hàm bình phương G y( )= y2 / 2, các thông số giống Hình 4.1 để ước lượng kênh, kết quả ở Hình 4.4 cho thấy ước lượng rất tốt và thời gian tính ít hơn so với FastICA dùng hàm logarithm.
Hình 4.3: BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế BPSK và N=512
Hình 4.4: BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm bình phương, điều chế QPSK và N=512
Ảnh hưởng của chiều dài tín hiệu
Vì các thuật toán BSS sử dụng tính thống kê của tín hiệu nên chiều dài của tín hiệu cũng ảnh hưởng đến hiệu quả ước lượng. Nếu chuỗi tín hiệu thu càng có nhiều mẫu thì phép đo trị trung bình sẽ chính xác hơn. Hình 4.5 biểu diễn ảnh hưởng của chiều dài tín hiệu đến hiệu suất của hệ thống MIMO hợp tác dùng BCE ở máy relay, có kết hợp tín hiệu thu từ 2 pha ở máy đích. Thuật toán FastICA dùng hàm logarithm được sử dụng để ước lượng mù kênh s-r ở máy relay, tín hiệu được điều chế QPSK và máy relay cách đều máy nguồn và máy đích. Kết quả cho thấy trường hợp N=512 cho hiệu quả BER tốt nhất nhưng chênh lệch không đáng kể so với các giá trị khác. Hình 4.6 cho ta các tỉ số NMSE theo giá trị N, trường hợp N=512 cho ta hiệu quả tốt hơn so với trị còn lại. Với N=10, tỉ số NMSE dao động khoảng 0.1 chứng tỏ sai số uớc lượng kênh truyền rất lớn. Khi tăng chiều dài lên N=100 và N=512 thì ước lượng kênh sẽ chính xác hơn. So với tường hợp N=100, NMSE của N=512 tốt hơn hẳn nhưng từ bảng 4.2 cho thấy khi N lớn hơn giá trị 100 thì BER không cải thiện được nhiều vì khi có kết hợp tín hiệu ở máy đích, chất lượng khôi phục tín hiệu được cải thiện nhờ tín hiệu thu từ máy nguồn trong pha 1. Do đó, trong trường hợp máy đích có dùng tín hiệu thu từ kênh trực tiếp, chiều dài N bằng khoảng 100 có thể được chọn mà vẫn đảm bảo chất lượng để giảm khối lượng tính toán cho thuật toán. Nếu chiều dài N chỉ bằng 10 thì không đủ để đạt tỉ số BER tốt .
Bảng 4.2: Giá trị BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N
SNR(dB) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 N=10 0.1344 0.1004 0.0644 0.0338 0.0252 0.0166 0.0160 0.0104 0.0150 0.0080 0.0114 N=100 0.0810 0.0423 0.0196 0.0074 0.0026 0.0012 0.0004 0.0003 0.0002 0 0 N=256 0.0810 0.0418 0.0194 0.0084 0.0031 0.0011 0.0003 0.0001 0 0 0 N=512 0.0776 0.0393 0.0170 0.0067 0.0022 0.0008 0.0003 0.0001 0 0 0
Hình 4.5: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N
Hình 4.6: So sánh NMSE hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK theo giá trị N
Hình 4.7: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng thuật toán JADE, điều chế QPSK theo giá trị N
Hình 4.7 là kết quả khi sử dụng thuật toán JADE, các thông số tương tự Hình 4.5. Kết quả cũng cho thấy chiều dài càng tăng cho tỉ số BER càng tốt và thuật toán JADE ước lượng nhanh hơn so với thuật toán FastICA.
Ảnh hưởng của sai số ước lượng kênh ở máy đích
Trong các phần mô phỏng trên, ta đã giả sử máy đích có thông tin chính xác các kênh truyền. Trong thực tế, quá trình ước lượng kênh luôn có lỗi nhất định, do đó các lỗi này ảnh hưởng đến chất lượng khôi phục tín hiệu. Lỗi ước lượng được cho bởi [8]:
ˆ
e=H −H (4.5)
trong đóHlà ma trận kênh thực tế, ˆH là ma trận kênh ước lượng được và e là ma trận lỗi có phân bố ( 2)
~ 0, e
Hình 4.8: So sánh BER hệ thống MIMO hợp tác AF có dùng kênh trực tiếp, dùng FastICA hàm log, điều chế QPSK, N=512 theo lỗi ước lượng ở máy đích Hình 4.8 biểu diễn BER của hệ thống khi thông tin kênh ở máy đích bị lỗi tương ướng với σe2 =0.001, 0.01, 0.1. Ở máy relay sử dụng thuật toán FastICA với N=512, các thông số khác giống như thực hiện Hình 4.1. Khi phương sai lỗi càng nhỏ, tức thông tin kênh ước lượng càng chính xác thì hiệu quả hệ thống cao hơn. Kết quả cho thấy khi phương sai lỗi là 0.1 thì chất lượng hệ thống giảm đi khoảng 3dB so với trường hợp thông tin kênh được ước lượng chính xác (σe2 =0).