Hình 4.4- So sánh SER dùng LS của các mã hĩa SFBC, STBC ,V-BLAST
Dựa trên kết quả mơ phỏng thu được khi tiến hành phương pháp mã hĩa SFBC, VBLAST và STBC cho hệ thống MIMO-OFDM 2x2 trên mơ hình kênh Onering, ta cĩ thể thấy hệ thống đã đạt được độ tăng ích phân tập cao hơn khi khoảng cách giữa các phần tử anten lớn hơn, đặc biệt là ở phía BS.
Hình 4.4 cho thấy khoảng cách anten lớn cho hệ số SER nhỏ hơn. Ba thuật tốn mã hĩa được so sánh với nhau với cùng khoảng cách anten của cả hai bên BS và MS. Xét trường hợp SER = 10-1, 𝛿𝐵𝑆 = 10λ, 𝛿𝑀𝑆 = λ/2, SNR của SFBC, STBC, V-BLAST lần lượt là 10,8dB ; 12,2dB ; 20,7dB. Như vậy, SFBC cĩ hiệu năng hệ thống tốt nhất trong khi V-BLAST là kém nhất.
Trong truyền dẫn đa đường truyền, tín hiệu vơ tuyến bị fading trên miền khơng gian, miền thời gian và miền tần số. Tín hiệu tại bên thu là tổng hợp của các tín hiệu tán xạ, phản xạ với suy hao và độ trễ trên mỗi đường là khác nhau. Việc phân tập giúp cho các bộ thu cĩ thể lựa chọn hay kết hợp các bản sao tín hiệu này
để giảm thiểu tốc độ lỗi bit BER, chống fading qua đĩ tăng độ tin cậy của hệ thống. Mã STBC đạt được độ lợi phân tập cực đại, giảm tỉ lệ lỗi bit BER và chống lại fading trong hệ thống.
Trên thực tế, để hệ thống cĩ dung lượng cao, tỉ lệ BER thấp, chống được fading, luơn cĩ sự trả giá giữa độ lợi phân tập và độ lợi ghép kênh trong việc thiết kế hệ thống.
Cả ba phương pháp mã hĩa STBC, SFBC và V-BLAST ở trên đều đưa ra độ lợi hay độ tăng ích nhất định. Mã hĩa V-BLAST – một thuật tốn triệt nhiễu , làm tăng tốc độ truyền tín hiệu khi chia đơi dịng tín hiệu và truyền song song song trên cả hai anten. Tuy nhiên, với các kết quả mơ phỏng trong phạm vi luận văn, mã V- BLAST lại khơng giúp cải thiện được độ tin cậy hay tỉ lệ lỗi ký tự SER. Mã STBC và SFBC cĩ thể cải thiện được chất lượng với tỉ lệ SER nhỏ nhưng phải trả giá bằng việc giảm dung lượng của hệ thống MIMO. Tuy nhiên, trong truyền thơng, khơng phải lúc nào dung lượng cũng được đặt ưu tiên lên hàng đầu. Do vậy, mã STBC và biến thể của nĩ trên miền tần số là SFBC, vẫn đang được sử dụng phổ biến hơn. Đặc biệt là mã SFBC.
Thuật tốn mã hĩa SFBC cĩ thể phân tập hồn tồn về khơng gian và khắc phục những nhược điểm của thuật tốn mã hĩa STBC vì STBC cĩ thay đổi thời gian của kênh và trễ lan truyền – gây ra bởi các sĩng mang con lân cận trong ký tự OFDM.
Như vậy, so sánh cả 3 phương pháp mã hĩa thực hiện với bộ lọc cân bằng kênh là LS thì thu được kết quả khi sử dụng phương pháp mã hĩa miền khơng gian- tần số (SFBC) sẽ đạt được hiệu quả tối ưu nhất và độ lợi phân tập và dung lượng kênh truyền cho hệ thống MIMO-OFDM.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Hiện nay, cơng nghệ MIMO-OFDM đã được ứng dụng vào chuẩn LTE trong hệ thống WIFI. Mặc dù bước đầu cịn trong giai đoạn ứng dụng thử nghiệm với qui mơ nhỏ nhưng nĩ đã mang lại những bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực thơng tin di động, như sự mở rộng băng thơng, nâng cao chất lượng tín hiệu trao đổi.
Đề tài đã thực hiện đánh giá hiệu năng của 3 phương pháp mã hĩa STBC, SFBC và V-BLAST, cơng nghệ này cho sự cải thiện đáng kể về chất lượng tín hiệu. Kết quả chỉ ra rằng phương pháp SFBC đem lại hiệu năng tốt hơn cả so với hai phương pháp cịn lại.
Hướng phát triển đề tài này, cĩ thể nghiên cứu thêm các hệ thống MIMO- OFDM với số anten phát và thu lớn hơn; như hệ thống 3x4, 4x4, 8x8,…Nhưng số anten tăng cũng nảy sinh vấn đề cần giải quyết đĩ là: sự phức tạp trong bộ thu tín hiệu, làm cho các phép tính cĩ độ khĩ cao, thiết bị thì cồng kềnh, giá thành cao. Tuy nhiên gần đây, với các phát minh bộ xử lí tín hiệu số giá rẻ, các bộ xử lí đa năng, các thuật tốn xử lí tín hiệu mới, điều này sẽ giúp thiết bị MIMO-OFDM gọn gàng hơn và sẽ được đưa vào áp dụng rộng rãi trong thực tế. Bên cạnh đĩ, giải pháp kết hợp các phương pháp mã hĩa với nhau nhằm khai thác tối ưu những ưu điểm của từng phương pháp cũng đem lại hiệu năng cao cho hệ thống này. Một trong các hướng nghiên cứu vẫn cần tiếp tục phát triển nữa là việc đề xuất ra các bộ tách tín hiệu MIMO-OFDM hiệu quả, cĩ phẩm chất SER tốt trong khi lại khơng yêu cầu độ phức tạp tính tốn cao.
Với những ưu điểm về mặt kỹ thuật và sự hỗ trợ của các phát minh mới, cơng nghệ MIMO- OFDM sẽ là một trong những cơng nghệ hàng đầu sẽ được áp dụng trong hệ thống thơng tin di động thế hệ mới như NGN, 4G.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Ths.Nguyễn Ngọc Tiến (2003), Một số vấn đề kỹ thuật trong hệ thống OFDM, Tạp chí bưu chính Viễn Thơng và Cơng nghệ thơng tin.
[2] John R.Barry (2004), Broadband MIMO OFDM wireless communications. [3] Nguyễn Văn Đức (2006), Lý thuyết về kênh vơ tuyến – Tuyển tập “Kỹ thuật
thơng tin số”, tập 3, NXB Khoa học và kỹ thuật.
[4] K.C. Raveendranathan (2011), Communication Systems Modeling and Simulation using MATLAB and Simulink, Universities Press.
[5] Cheng-Xiang Wang, Nguyễn Văn Đức (2004), Các bài tập Matlab về thơng tin vơ tuyến - Tuyển tập “Kỹ thuật thơng tin số”, tập 1, NXB Khoa học và kỹ thuật. [6] Haixia Zhang, Dongfeng Yuan, Matthias P¨atzold, YiWu, Van Duc Nguyen
(2009), A novel wideband space-time channel simulator based on the geometrical one-ring model with applications in MIMO-OFDM systems, Wiley InterScience.
[7] J.G.Proakis (1995), Digital Communications 3rd, Mc Graw-Hill.
[8] Lisa Meilhac, Alian Chiodini, Clement Boudesocque, Crislin Lele, Anil Gercekei (07- 2004), MIMO-OFDM modem for WLAN- Newlogic Technology S.A.R.L.
[9] ThS.Lê Văn Ninh, TS.Nguyễn Viết Kính (2012), Đồng bộ tần số trong miền tần số cho OFDM, bài báo khoa học.
[10] Thuong Nguyen Canh, Van Duc Nguyen, Phuong Dang, Luong Pham Van, Thu Nga Nguyen (2012), Performance of MIMO-OFDM-Based LTE-A downlink channel modeled by the extended geometrical one-ring approach.
[11] M. Juntti, J.R. Cavallaro (Jun 2010), Performance-complexity comparison of receiver for LTE MIMO-OFDM system, Signal Processing, IEEE transaction, vol. 58, no, 6, pp. 3360-2272,.
[12] N. Veselinovic and M. Juntti (Sep 2006), Comparison of adaptive MIMO- OFDM Schemes for 3G LTE, 2006 IEEE PIMRC, pp. 1-5.
[13] L.L.Scharf (1991), Statistical Signal Processing, Addition-Wesley Publishing Co. [14] F.D.YSun (2009), Pilot Aided Channel Estimation for MIMO-OFDM Systems,