Chương này đã trình bày về vấn đề ước lượng kênh trong hệ thống MIMO hợp tác AF. Kênh s-d và r-d có thể được ước lượng bởi máy đích bằng các phương pháp truyền thống. Với kênh s-r, có 2 cách ước lượng: ước lượng trực tiếp ở máy đích hoặc ước lượng ở máy relay và chuyển tới máy đích ở dạng lượng tử hóa. Nếu kênh s-r được ước lượng ở máy relay, hệ số khuếch đại được tính theo hệ số kênh truyền nên cho hiệu quả cao hơn so với hệ số khuếch đại cố định. Nhưng khi đó máy nguồn phải gởi chuỗi huấn luyện cho máy relay, sau khi ước lượng máy relay gởi thông tin kênh s-r cho máy đích nên sẽ yêu cầu nhiều băng thông, công suất truyền hơn và bị ảnh hưởng bởi lỗi khi lượng tử thông tin kênh. Do đó, phương pháp ước lượng kênh s-r trực tiếp ở máy đích thường được sử dụng hơn. Trong trường hợp này, ta có thể sử dụng kỹ thuật BSS ở máy relay để ước lượng thông tin kênh s-r mà không cần dùng chuỗi huấn luyện và có thể sử dụng hệ số khuếch đại biến thiên.
Phần 2 của chương đã trình bày hai thuật toán dùng để ước lượng mù kênh truyền s- r ở máy relay là thuật toán FastICA và thuật toán JADE. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống khi sử dụng kỹ thuật BSS ở máy relay cho hiệu quả gần như bằng với hiệu quả khi máy relay biết chính xác thông tin kênh truyền, tốt hơn so với trường hợp dùng hệ số khuếch đại cố định. Tuy nhiên, khi đó máy relay phải thực hiện thêm việc tính toán cho ước lượng ma trận kênh nên sẽ phức tạp hơn và tiêu hao năng lượng hơn, nhưng các vấn đề này không gây ảnh hưởng nhiều trong trường hợp máy relay là một trạm cố định phục vụ hợp tác cho nhiều người dùng.
CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết luận đề tài
Đề tài đã trình bày các lý thuyết cơ bản về kỹ thuật truyền thông không dây hợp tác, kỹ thuật tách nguồn mù (BSS) và thực hiện ứng dụng kỹ thuật BSS để ước lượng mù kênh truyền ở máy relay. Hiện nay, kỹ thuật hợp tác được phát triển hướng đến thành một chuẩn vô tuyến như IEEE 802.16j và LTE-Advanced. Trong IEEE 802.16j, kỹ thuật hợp tác được dùng để tăng dung lượng kênh ở vùng biên của cell và mở rộng vùng phủ sóng cho hệ thống. Chuẩn LTE-Advanced được định nghĩa bởi 3GPP dùng kỹ thuật hợp tác để mở rộng vùng phủ sóng tốc độ cao, tăng dung lượng kênh cho vùng biên của cell trong hệ thống.
Cũng như các hệ thống truyền thông khác, hiệu quả của hệ thống MIMO hợp tác phụ thuộc vào chất lượng thông tin kênh truyền có ở máy đích khi thực hiện khôi phục tín hiệu gốc, ngoài ra thông tin kênh cần có ở máy relay để thực hiện xử lý tín hiệu trước khi chuyển tiếp đến máy đích. Phương pháp ước lượng kênh chủ yếu được dùng hiện nay là dựa vào chuỗi huấn luyện kênh do máy phát gởi đến máy thu. Bên cạnh đó, kỹ thuật ước lượng mù kênh truyền cũng được nghiên cứu trong nhiều năm qua, nhưng cũng còn nhiều thử thách thách khi ứng dụng trong thực tế do các vấn đề về tính phức tạp tính toán, tốc độ xử lý của thuật toán tách nguồn mù. Đề tài đã thực hiện ứng dụng kỹ thuật tách nguồn mù (BSS) để ước lượng mù kênh truyền cho máy relay trong hệ thống MIMO hợp tác kiểu AF, trong đó tín hiệu được mã hóa STBC như hệ thống MIMO truyền thống. Hai thuật toán được sử dụng là FastICA và JADE. Kết quả cho thấy hệ thống có hiệu quả tốt hơn so với trường hợp không có ước lượng kênh, tăng hiệu quả sử dụng băng thông so với ước lượng kênh dùng chuỗi huấn luyện. Để tăng hiệu quả truyền tin cho hệ thống, máy relay được trang bị bộ ước lượng kênh nên trở nên phức tạp hơn, điều này dễ dàng được chấp nhận trong hệ thống viễn thông hiện tại với các thiết bị được trang bị nhiều anten và
bộ vi xử lý mạnh mẽ. Máy relay cũng có thể là một trạm BS đơn giản chỉ thực hiện chuyển tiếp, phục vụ cho nhiều máy khác trong hệ thống.
Đề tài đã đạt mục tiêu đề ra là ứng dụng kỹ thuật BSS trong hệ thống MIMO hợp tác, nhưng còn một vài hạn chế là hệ thống chỉ có 2 anten nên chỉ có mã hóa Alamouti được sử dụng, chưa thực hiện ước lượng kênh ở máy đích và chỉ giới hạn trong hệ thống hợp tác AF có một máy relay.
Hướng phát triển
Hệ thống truyền thông hợp tác là một vấn đề mới được nghiên cứu và nhiều khả năng được dùng trong các chuẩn truyền thông vô tuyến thế hệ tiếp theo nên có nhiều hướng phát triển cho đề tài. Hướng phát triển tốt nhất của đề tài là thực hiện ước lượng mù kênh truyền ở cả máy relay và máy đích trong hệ thống hợp tác kiểu AF và DF, khi đó sẽ tăng hơn nữa hiệu quả sử dụng băng thông kênh truyền trong hệ thống. Đề tài cũng có thể phát triển theo hướng cải tiến các thuận toán ước lượng mù để có tốc độ tính toán nhanh, đơn giản, dễ áp dụng trong thực tế. Một hướng phát triển khác là thực hiện ước lượng kênh mù trong hệ thống MIMO hợp tác có nhiều máy relay và sử dụng mã hóa DSTC, khi đó dung lượng kênh sẽ tăng lên vì số anten trong mảng anten ảo sẽ nhiều hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tham khảo chính
[1] Yue Rong, Muhammad R.A. Khandaker, and Yong Xiang, Channel Estimation of Dual-Hop MIMO Relay System via Parallel Factor Analysis, IEEE Transactions on Wireless Communication, Vol.11, No.6, June 2012
[2] S. Sun, and Yindi Jing, Channel Training Design in Amplify-and-Forward MIMO Relay Networks, IEEE Transactions on Wireless Communication, Vol.10, No.10, Oct. 2011
[3] J.M.T Romano, Romis R. de F. Attux, Charles C. Cavalcante, and R. Suyama,
Unsupervised Signal Processing: Channel Equalization and Source Separation, CRC Press, 2011
[4] Y. Du, N. Wu, and K. Yen, Blind Signal Separation Techniques on Different types of MIMO Systems-An Overview, International Journal of Research and Reviews in Computer Science (IJRRCS), Vol. 2, No. 2, April 2011
[5] Y.W.Peter Hong, W.J.Huang, and C.C.Jay Kuo, Cooperative Communications and Networking: Technology and System Design, Springer, 2010
[6] Y.Attar Izi, and A.Falahati, AF Relaying For Multiple Antenna Multiple Relay Networks Under Individual Power Constraint at Each Relay, Applied Sciences in Biomedical and Communication Technologies (ISABEL), 3rd International Symposium on IEEE, 2010
[7] O. Amin, B. Gedik, and M. Uysal, Channel estimation for amplify-and-forward relaying: cascaded against disintegrated estimators, IEEE Journals & Magazines, IET Communication, Vol. 4, Issue 10, July 2010
[8] S. Han, S. Ahn, E. Oh, and D. Hong, Effect of Channel-Estimation Error on BER Performance in Cooperative Transmission, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 58, p. 2083-2088, May 2009
[9] K.J.Ray Liu, A.K.Sadek, W.Su, and A.Kwasinski, Cooperative Communications and Networking, Cambridge University Press, 2009
[10] Yang Lu, F.Gao, P. Sadasivan, and A. Nallanathan, Semi-Blind Channel Estimation for Space-Time Coded Amplify-and-Forward Relay Networks, IEEE Global Telecommunications Conference, 2009
[11] John C. Koshy, Z.Fang, and Y.Hua, Joint Source and Relay Optimization for a Non-Regenerative MIMO Relay, Fourth IEEE Workshop on Sensor Array and Multichannel Processing, 2006
[12] Mohinder jankiraman, Space-Time Codes and MIMO Systems, Artech House Inc, 2004
[13] Bijan Afsari, Gradient Flow Based Matrix Joint Diagonalization for Independent Component Analysis, Master’s Thesis, University of Maryland, 2004
[14] Aapo Hyvarinen, J.Karhunen, and Erkki Oja, Independent Component Analysis, John Wiley & Sons Inc, 2001
[15] Yan Li, David Powers, and James Peach, Comparison of Blind Source Separation Algorithms, Advances in Neural Networks and Applications, p.18- 21, WSES, 2000
[16] Jean-Francois Cardoso, High-Order Contrasts for Independent Component Analysis, Neural Computation, Vol. 11, p.157-192, 1999
[17] A. Hyvarinen, and E. Oja, A Fast Fixed-Point Algorithm for Independent Component Analysis, Neural Computation, Vol. 9, No. 7, p.1483-1492, 1997 [18] Jean-Francois Cardoso, Blind beamforming for non-Gaussian signals, IEEE- (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Proceeding-F, vol.140, no. 6, p. 362-370, Dec 1993
Các tài liệu tham khảo khác
[19] Vincent Choqueuses, Ali Mansour, Gilles Burel, Ludovic Collin, and Kiffi Yao, Blind Channel Estimation for STBC Systems Using Higher-Oder Statistics, IEEE Transactions on Wireless Communication, Vol.10, No.2, 2011
[20] Berna Gedik, and Murat Uysal, Impact of Imperfect Channel Estimation on the Performance of Amplify-and-Forward Relaying, IEEE Transaction on Wireless Communication, Vol. 8, No. 3, March 2009
[21] Paul D. O’Gray, Sparse Separation of Under-Determined Speech Mixtures, Thesis of PhD, Department of Computer Science, National University of Ireland, 2007
[22] James V. Stone, Independent Component Analysis, Massachusetts Institute of Technology Press, 2004
[23] Marvin K. Simon, and Mohanmed-Slim Alauno, Digital Communication over Fading Channels, John Wiley & Sons Inc, 2000
[24] Siavash M. Alamouti, A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications, IEEE Journal on select areas in communications, Vol.16, No.8, Oct. 1998