1- Các kênh điều khiển hướng xuống
3.6.5. Ăngten MIMO trong 4G LTE
Các vấn đề cơ bản của kỹ thuật ăng ten đã được trình bày ở trên, bây
giờxét tới các quy định của LTE, bắt đầu v i m t s thu t ngớ ộ ố ậ ữ. định
nghĩa một số thuật ngữđược sử dụng như sau :
❖ Từmã: m t tộ ừmã biểu diễn dữ liệu người dùng trước khi nó được
định dạng để truyền. M t ho c hai tộ ặ ừmã , CW0 và CW1, có thểđược sử
dụng tùy thuộc vào điều kiện kênh truyền chiếm ưu thế và trường hợp sử
dụng. Trong trường hợp phổ biến nhất là MIMO một người sử dụng (SU-MIMO), hai từ mã được gửi đến một UE duy nhất, nhưng trong trường hợp ít phổ biến là đường xuống MIMO nhiều người dùng (MU- MIMO), mỗi từmã được gửi cho ch m t UE. ỉ ộ
❖ Lớp: thu t ngậ ữ lớp là đồng nghĩa với luồng. Đối với ghép kênh không gian, tối thiểu là hai lớp phải được sử dụng. Được cho phép lên
tới b n l p. Số ớ ốlượng các lớp bi u th b ng biể ị ằ ểu tượng v. Số lượng của lớp luôn nhỏ hơn hoặc bằng sốlượng của ăng ten.
❖ Tiền mã hóa(Precoding): Tiền mã hóa sẽ chỉnh sửa các tín hiệu lớp trước khi truyền. Điều này có thểđược th c hiự ện với sựphân tập, tạo
chùm tia hoặc ghép kênh không gian.
Các biểu tượng d,x và y được sử dụng trong các chi tiết kỹ thuật để biểu thịtín hiệu trước và sau lớp ánh xạ và sau tiền mã hóa.
3.6.5.I. Chếđộ truy n dề ẫn đa ăng ten đường xu ng LTE ố
Có 7 chếđộ truyền dẫn đa ăng ten được xác định cho LTE để ối ưu t hiệu suất đường xuống dưới các điều kiện vô tuyến khác nhau. Đó là :
❖ Cổng đơn ăngten; cổ- ng 0-MIMO
❖Phân tập phát MISO
❖Ghép kênh không gian vòng mởMIMO, không có tiền
mã hóa
❖Ghép kênh không gian vòng đóng MIMO, không có
tiền mã hóa
❖ MIMO đa ngườ- i s d ng MIMO, ử ụ UE tách biệt
❖Vòng đóng bậc =1 tiền mã hóa MISO, lái chùm tia - (beamsteering)
❖ Cổng đơn ăng ten; cổ- ng 5 -MISO, lái chùm tia
Chếđộđầu tiên chỉ sử dụng cho một máy phát, UE phải có ít nhất 2
máy thu, đây là mộ ấu hình t c MISO, chếđộnày quy định khảnăng cơ
bản của máy thu mà các yêu cầu về hiệu su t sấ ẽ được xác định. Nó thường được thực hiện bằng cách sử dụng tỉ lệ tối đa việc kết hợp các
luồng nhận được để cải thiện SNR trong điều kiện kém. Phân tập thu cung cấp độ ợ ất ít trong các điề l i r u kiện tốt.
Chếđộđường xu ng thố ứhai, phân ập phát. LTE hỗt trợ hai ho c b n ặ ố ăng ten cho phân tập phát. ví dụ thể hiện trong hình 3.15 là phát hai ăng ten, trong đó một luồng dữ liệu được gán cho các lớp khác nhau và được
mã hóa bằng cách sử ụng mã khố d i tần sốkhông gian (SFBC). Vì hình
thức phân ập phát không tăng tốc đột dữ liệu, các từ mã CW0 và CW1
đều giống nhau. SFBC đạt được độ ền thông qua sự b phân tập t n s ầ ố
bằng cách sử ụng các sóng mang con khác nhau cho dữ d liệu l p lặ ại trên
Chếđộ thứ3 là chếđộghép kênh không gian MIMO vòng mở, được hỗ trợcho các cấu hình hai hoặc bốn ăng ten. Giả sử một máy thu UE hai kênh, thiết kếnày cho phép 2x2 hoặc 4x2 MIMO. Một máy thu UE
bốn kênh, được yêu cầu cho một cấu hình 4x4, được xác định nhưng chưa có khả năng thực hiện được trong tương lai gần. Các cấu hình phổ
biến nhất là 2x2 hoặc 4x2 SU-MIMO. Trong trường hợp này tải dữ liệu sẽđược chia thành hai từ mã là các luồng CW0 và CW1và được xửlý theo các bước như trên hình 3.13.
Chếđộ thứtư là MIMO vòng kín, trong đó yêu cầu tiền mã hóa của
các luồng dữ liệu. Tùy thuộc vào tiền mã hóa được sử dụng, mỗi từmã được biểu diễn cho các pha và công suất khác nhau trên các ăng ten.
Đối với trường hợp FDD máy phát phải có kiến thức vềkênh truyền,
điều này được cung cấp bởi UE trên các kênh điều khiển đường lên. Các
kiến thức này bao gồm CQI, các chỉ ố s ma tr n tiậ ền mã hóa (PMI), và
chỉ s bố ậc(RI). Các phản h i PMI s d ng mồ ử ụ ột phương pháp bảng mã để
cung c p m t ch sấ ộ ỉ ố vào mộ ập được xác định trướt t c của các ma trận tiền mã hóa. Vớ ấu hình 2x2 có ba từ mã khác nhau; với 4x2 có 16 từi c
mã.
Chếđộ truyền dẫn th ứnăm là MU-MIMO. Đây là trường hợp đặc bi t ệ
của chếđộ3 trong đó các từmã là dành cho các UE khác nhau. MU-
MIMO vòng kín không áp dụng trong trườ- ng hợp này.
Chếđộ truyền d n thẫ ứsáu là mộ hình thứt c của lái chùm tia, được mô
tảởđây là tiền mã hóa vòng đóng bậc=1 và chế độ dựphòng khi các
phản h i chồ ếđộ4 có bậc =1. Theo qui định sự lái chùm tia được định pha-theo giàn, mà có thểđược áp dụng độc lập của tiêu chuẩn vô tuyến,
đưa ra các độ lệch vềpha và biên độ ới toàn bộ tín hiệu đượ v c cung cấp cho mỗi ăng ten phát. Mục đích là để ập chung năng lượ t ng của tín hiệu theo một hướng cụ thể. Kỹ thuật tương tự trong việc áp dụng các độ ệ l ch
thu nh y cạ ảm hơn với tín hiệu đế ừ ột hướn t m ng cụ thể. Trong LTE biên độvà pha trong các RB riêng lẻ có thể được điều chỉnh làm cho hướng
búp sóng được xa và linh hoạt hơn.
Chế độ truyền dẫn thứ bảy cũng là một dạng của lái chùm tia. Nó
tương tự như chếđộ 6, ngoại tr mừ ột ăng ten bổ sung ( cổng 5) được s ử
dụng để ạo thành một chùm tia dành riêng hướ t ng tới UE mà cũng mang tín hiệu chuẩn tạo chùm tia UE đặc trưng.-
Một trong những thách thức đối v i viớ ệc hỗ trợ cả hai MIMO và hệ
thống hướng búp sóng là sự hạn ch b i sế ở ựxung đột nhau được đặt trên các thiết kế của ăng ten. Hệ thống lái chùm tia dựa vào sự tương quan
của các tín hiệu truyền đi trong khi đó MIMO dựa vào sựkhông tương quan, theo báo cáo hoạt động tốt nhất với các ăng ten phân cực ngang.