cho hệ đo thử kênh MIMO
Ngày nay, khi truyền thông vô tuyến đã phát triển vô cùng mạnh mẽ và được ứng dụng trong mọi mặt đời sống thì những yêu cầu đặt ra cho các nhà nghiên cứu lại ngày càng cao. Đó là việc sử dụng băng tần một cách hợp lý cũng như cai thiện tốc độ truyền tin-một yếu điểm rất lớn của truyền thông vô tuyến nhằm đáp ứng các nhu cầu của người sử dụng. Nhiều thuật toán đã được nghiên cứu và phát triển nhằm khắc phục nhược điểm này, trong đó MIMO (Multiple Input Multiple Output) được biết đến như một kỹ thuật có kha năng tận dụng kênh truyền tốt nhất, từ đó có thể tăng tốc độ truyền tin. Tuy nhiên đó cũng chỉ là các tính toán về mặt lý thuyết, bởi môi trường truyền vô tuyến là một môi trường rất phức tạp nên để có thể kiểm chứng được hiệu qua của kỹ thuật MIMO, chúng ta cần tiến hành đo kênh MIMO trong điều kiện thực tế. Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu về MIMO và mô hình đo kênh sử dụng FPGA.
3.1 Khái niệm MIMO
Hệ thống MIMO (Multiple Input Multiple Output) là hệ thống sử dụng đa anten tại ca nơi phát và nơi thu. Hệ thống có thể cung cấp phân tập phát nhờ vào đa anten phát, cung cấp phân tập thu nhờ vào đa anten thu nhằm tăng chất lượng hệ thống hoặc thực hiện Beamforming tại nơi phát và nơi thu để tăng hiệu suất sử dụng công suất, triệt can nhiễu. Ngoài ra dung lượng hệ thống có thể được cai thiện đáng kể nhờ vào độ lợi ghép kênh cung cấp bởi kỹ mã hoá thuật không gian-thời gian như V-BLAST. Khi thông tin kênh truyền được biết tại ca nơi phát và thu, hệ thống có thể cung cấp độ phân tập cực đại và độ lợi ghép kênh cực đại.
3.2 Lịch sử phát triển MIMO
Những nền tang đầu tiên về mô hình hệ MIMO đã xuất hiện từ những năm 70 do A.R Kaye D.A George và W.Etten đề ra. Vào các năm 1984, 1986 Jack Winters và Jack Salz tại phòng thí nghiệm Bell Labs đã công bố một số bài viết về một số ứng dụng dùng kỹ thuật tạo búp sóng, được sử dụng trong hệ MIMO sau này.
Năm 1993, Arogyaswami Paulraj và Thomas Kailath đã đưa ra khái niệm hợp kênh không gian sử dụng MIMO. Đến năm 1994 họ được chính phủ Hoa Kỳ cấp bằng sáng chế cho những phát minh sử dụng hợp kênh không gian vào các ứng dụng truyền thông vô tuyến.
Năm 1996, một nhóm nghiên cứu từ đại học Stanford đã giới thiệu mô hình MIMO.
Tháng 9 năm 1998, những thành công đầu tiên của công nghệ trong phòng thí nghiệm đã được công bố bởi trung tâm nghiên cứu không dây thuộc Bell Labs ở New Jersey.
Tháng 6 năm 1999 chứng kiến những thành công trong việc chứng minh mô hình ngoài trời được giới thiệu bởi Gigabit Wireless Inc và đại học Stanford.
Tháng 9 năm 2002 Iospan Wireless Inc đưa ra san phẩm thương mại đầu tiên. San phẩm này hỗ trợ ca mã phân tập và hợp kênh không gian.
Trong tương lai các ứng dụng dựa trên kỹ thuật MIMO hứa hẹn sẽ mang lại những hiệu qua to lớn trong lĩnh vực truyền thông cũng như đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao của người sử dụng.
3.3 Những ưu điểm của hệ MIMOa. Hệ số dải a. Hệ số dải
Xét hệ thống SIMO gồm 1 anten phát và 2 anten thu, ở tại phía thu 2 anten sẽ nhận được những tín hiệu khác nhau s1 và s2 của cùng tín hiệu s được truyền đi. Hai tín hiệu thu được này có sự sai khác về biên độ và pha do sự khác nhau về điều kiện truyền dẫn. Thông tin trạng thái kênh truyền được biết một cách chính xác tại nơi thu, thuật toán xử lí tín hiệu có thể được áp dụng để kết hợp 2 tín hiệu s1 và s2 vì thế mà công suất tại nơi thu có thể được cai thiện.
Hình 3.2. Hệ số dai
Nói cách khác, SNR ở đầu ra là tổng của SNR trên các đường liên kết riêng biệt. cách tiếp cận này đạt được hệ số dai và chất lượng tín hiệu được nâng cao. Nói chung, hệ số dai được sử dụng để đo đạc sự tăng trung bình trong công suất tín hiệu thu. Hệ số dai của một hệ thống MIMO phụ thuộc vào số lượng anten phát và anten thu và nó là một hàm số của giá trị riêng lớn nhất trong ma trận kênh truyền.