Dưới đây là một số kết quả mô phỏng đáp ứng xung kênh truyền h(t), phát ở môi trường CM4, môi trường truyền trong nhà có tầm nhìn bị che khuất (NLOS), với số tap đáp ứng xung L = 257.
và hình dưới là hình đảo ngược thời gian và lấy liên hợp phức của đáp ứng kênh truyền, thu được h∗(−t)
Hình 3.2.16: Hình ảnh đáp ứng xung h(t) và đảo ngược thời gian của h∗(−t)
Giả sử tại BS đã biết đáp ứng kênh truyền của môi trường là h(t) (257 taps), thì tích chấp giữa tín hiệu được tạo ra tại bộ TRM h∗(−t) (257 taps) với h(t) là năng lượng tín hiệu hầu hết tập trung tại một đỉnh (tại tap L −1) hướng đến người dùng mong muốn, và tích giữa đáp ứng xung giữa h0∗(−t) (257 taps) và các đáp ứng xung không mong muốn h(t) là các tín hiệu có mức năng lượng thấp, các tín hiệu này xem như là nhiễu đối với tín hiệu mong muốn nhận được: nhiễu ở đây có thể là nhiễu liên kí tự (ISI), nhiễu liên anten (IAI), và nhiễu IUI (nhiễu liên người dùng). Tuy vậy, các tín hiệu này có mức năng lượng thấp, phân bố rải rác nên nó ít ảnh hưởng đến tín hiệu chúng ta mong muốn thu.
Hình 3.2.17: Công suất tín hiệu được tập trung tại tap L - 1 hướng đến người dùng mong muốn
Qua phân tích và từ kết quả mô phỏng, chúng tôi có thể tóm lược lại hai ưu điểm chính của kỹ thuật đảo ngược thời gian là:
• Tập trung trong miền thời gian (Temporal focusing): tín hiệu nhận ở bộ nhận được nén trong miền thời gian, nhờ thuộc tính này mà nhiễu liên kí tự (ISI) gây ra bởi kênh đa đường của tín hiệu gốc sẽ giảm xuống một cách rõ rệt.
• Tập trung trong miền không gian (Spatial focusing): tín hiệu nhận ở bộ nhận được tập trung vào đúng máy thu mong muốn tại một vài vị trí đặc biệt trong không gian. Điều này rất hữu ích trong môi trường thực tế, vì lý do nhiễu đồng kênh của những người sử dụng sẽ giảm đáng kể, một điều tất yếu là dung lượng kênh truyền sẽ được tăng lên. Ngoài ra, sự tập trung về mặt không gian này sẽ tăng thêm tính bảo mật cho hệ thống thông tin.
Bởi vì sự đơn giản trong mô hình và có nhiều ưu điểm của kỹ thuật đảo ngược thời gian TR được kể trên thì ý tưởng ứng dụng kỹ thuật TR này trong thông tin không dây đã được chú ý nhiều trong những năm gần đây.
CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HỆ THỐNG MU-UWB
Trong chương này, tôi sẽ mô tả các mô hình của hệ thống băng siêu rộng đa người dùng (MU-UWB) sử dụng một anten đầu vào - một anten đầu ra (SISO), đa anten đầu vào - một anten đầu ra (MISO) và đa anten đầu vào - đa anten đầu ra (MIMO) và áp dụng kỹ thuật đảo ngược thời gian (TR) vào trong các mô hình này, để rồi đưa ra mô hình toán học và đánh giá dung năng của từng mô hình, và của các mô hình với nhau. Tôi sẽ đưa ra mô hình mô tả của 3 hệ thống MU-SISO-UWB-TR, MU-MISO-UWB-TR và MU-MIMO-UWB-TR, rồi từ đó xây dựng nên mô hình toán học thích hợp để đi tính dung năng của kênh truyền, cuối cùng dựa trên mô hình toán học đó tôi tiến hành mô phỏng bằng phần mềm Matlab để đánh giá kết quả của hệ thống.
4.1. Mô hình hệ thống MU-SISO-UWB-TR[7]
Tôi khảo sát mạng đường xuống đa người dùng trên kênh pha đinh Rayleigh đa đường. Trước hết, tôi xét trong trường hợp SISO, trạm BS và tất cả người dùng đều được yêu cầu sử dụng một anten. Đáp ứng xung kênh truyền (CIR) của liên kết giữa BS và người sử dụng thứ n đươc mô hình hóa như sau:
h(n) =
L−1 X
l=0
α(ln)δ(t−τl) (4.1)
Dạng rời rạc trong miền thời gian của h(n)có dạng như sau:
h(n) =hh(n)[0], h(n)[1],· · · , h(n)[L−1]i (4.2)
Trong đó h(n)[l] là tap thứ l của CIR với độ dài L tap, và δ là hàm xung Delta Dirac. Đối với mỗi đường liên kết, tôi giả sử rằng h(n)[l] là các biến ngẫu nhiên độc lập Gauss đối xứng vòng độc lập (CSCG) với trung bình không và phương sai:
E h(n)[l] 2 =e−lTsστ (4.3)
Với 0≤ l≤ L−1, TS là chu kì lấy mẫu của hệ thống mà1/TS chính là băng thông
Hệ thống MU-SISO-UWB-TR chỉ hoạt động khi nó biết được thông tin của các đáp ứng xung thông tin (CIRs) hướng đến mỗi người dùng. Bởi vậy, trước tiên hết, các người dùng sẽ gửi một tín hiệu xung hẹp đến trạm BS. Tại trạm BS có các khối đảo ngược thời gian (Time Reversal Mirror - TRM) sẽ thu và lưu lại thông tin CIRs này, sau đó nó sẽ thực hiện kỹ thuật đảo ngược thời gian và dịch chuyển không gian để tạo ra các ma trận phục vụ cho quá trình xử lý đối với tín hiệu phát đi.
Sơ đồ khối của hệ thống đường xuống MU-SISO-UWB-TR như sau: