Kỹ thuật beamforming còn được biết đến với cái tên bộ lọc khơng gian với cơ chế hình thành một búp sóng giả tưởng đến với người dùng mục tiêu. Tất cả anten ở trạm phát sẽ cùng thực hiện việc truyền dẫn đến đích. Do đó, trên lý thuyết, việc tăng số lượng anten tại trạm phát, hiệu ứng truyền búp sóng càng hiệu quả. Những lợi ích mà kỹ thuật beamforming đem lại có thể liệt kê như sau Cải thiện chỉ số SNR: Việc truyền thông tin định hướng giúp tiết kiệm tài
ngun tần số, cơng suất, cải thiện chất lượng tín hiệu có ích.
Hạn chế can nhiễu: Kỹ thuật beamforming hạn chế việc truyền thơng tin phân tán, do đó giảm thiểu ảnh hưởng của can nhiễu lên những người dùng đích.
Vector định hướng này sẽ được thực hiện bởi q trình nhân ma trận với tín hiệu truyền đi ở trạm phát, với điều kiện thông tin về kênh truyền từ trạm phát
đến người dùng đã được biết trước. Do quá trình ước lượng kênh truyền địi hỏi những kỹ thuật liên quan và khối lượng tính tốn lớn, việc tính tốn CSI giữa trạm phát và người dùng tạm thời được bỏ qua trong luận văn này. Trạm phát được cho rằng đã có đầy đủ thơng tin về kênh truyền giữa trạm phát và từng người dùng. Từ đó kết hợp kỹ thuật beamforming với các kỹ thuật mới hiện nay gồm MIMO và NOMA sẽ giúp hệ thống đạt được hiệu quả lớn. Kỹ thuật NOMA sẽ được trình bày rõ hơn ở phần tiếp theo.
2.3. Mơ hình hệ thống NOMA
Giả sử ta có một hệ thống MIMO-NOMA với trạm gốc (BS) trang bị một ăng ten phát. Trạm BS này sử dụng để phục vụ cho 4 thiết bị sử dụng NOMA, mỗi người dụng được trang bị1 ăng ten. Ví dụ đơn giản minh họa cho mơ hình tuyến xuống, tín hiệu truyền từ trạm BS có dạng
s =pP1s1+pP2s2+pP3s3+pP4s4 (2.23)
Khi đó tín hiệu thu tại người dùng thứ k được biểu diễn như sau:
yk =hks+ζk (2.24)
Trong đó k = {1,2,3,4} và hk thể hiện kênh truyền giữa trạm phát và người dùng, tín hiệu nhận có thể viết lại như sau:
yk =hkskpPk+hk K X k0=1,k06=k p Pk0sk0+ζk (2.25)
Theo kỹ thuật NOMA thơng thường, tín hiệu của người có kênh truyền tốt sẽ được cấp phát công suất kém hơn và sử dụng kỹ thuật SIC để triệt tiêu nhiễu từ các người dùng có kênh truyền kém hơn, khi đó trước khi giải mã tín hiệu của chính mình, người dùng có kênh truyền tốt sẽ giải mã tín hiệu của người dùng kém trước sau đó sẽ loại bỏ tín hiệu đó đi để giải mã tín hiệu của mình.Ta
giả sử rằng kênh truyền của các người dùng có giá trị chuẩn sắp xếp theo thứ tự |hk| >|hk+1|.Khi đó tỷ số cơng suất tín hiện trên cơng suất nhiễu được tính như sau:
γk = Pk|hk|2 |hk|2PK
k0=k+1Pk0 +σDL,k2
(2.26) Khi đó tổng tốc độ bit của hệ thơng NOMA được viết như sau:
RN OM A= K X k=1 E{log2(1 +γk)} = K X k=1 E{log2(1 + Pk|hk|2 |hk|2PK k0=k+1Pk0+σDL,k2 )} (2.27)
Để so sánh với hệ thông N OM A, tổng tốc độ bit cho hệ thống OMA được tính tốn như sau: ROM A = 1 K K X 1 E{log2(1 + Pkh 2 k σ2k )} (2.28)
Với việc tối ưu hóa sử dụng phổ như trên, tác giả trong bài [32] và [33] đã tính tốn cũng như chứng minh được sự tối ưu tốc độ bit của hệ thống NOMA so với OMA thông thường: