-Phân tập SIMO sử dụng một anten phát và nhiều anten thu. Tín hiệu thu được có thể thay đổi lớn qua một vài chiều dài bước sóng trong mơi trường nhiều tín hiệu đa đường. Xác suất lỗi bit ( Pe ) của QPSK trong các kênh fading Rayleigh là xấu. Nếu bộ thu thu được vài kênh fading độc lập, mỗi sóng mang cùng tín hiệu, nó có thể kết hợp thơng tin mỗi đường dẫn để giảm Pe tại máy thu. Ngồi ra, các kỹ thuật phân tập thu có độ phức
tạp thấp hơn như phân tập chuyển mạch tức là lựa chọn thay đổi anten nếu cường độ tín hiệu anten thu hiện tại bị rơi xuống dưới một ngưỡng xác định.
-Phân tập MISO sử dụng nhiều anten phát và một anten thu. Phân tập thu khó để thực hiện tại máy thu di động do thiếu không gian, công suất, chi phí tăng và phụ thuộc vào loại hình dạng. Phân tập phát có u cầu phần cứng và độ phức tạp xử lý tín hiệu đáng kể đối với hệ thống.
-Phân tập MIMO sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu để tăng tốc độ truyền dẫn và cải thiện chất lượng của tín hiệu.
4.4. Dung lượng hệ thống MIMO
Hệ thống MIMO kết hợp sử dụng đa anten ở cả phía phát và phía thu [86,87]. Hệ thống có thể cung cấp phân tập phát nhờ đa anten phát, phân tập thu nhờ 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. Dung lượng hệ thống này còn được cải thiện đáng kể nhờ vào độ lợi ghép kênh cung cấp bởi kỹ thuật mã hóa khơng gian – thời gian VBLAST. Khi thơng tin kênh truyền được biết tại cả nơi phát và nơi thu, hệ thống có thể cung cấp độ lợi phân cực cao và độ lợi ghép kênh cực đại, dung lượng hệ thống trong trường hợp phân tập cực đại có thể được xác định theo cơng thức:
C = log2 (1+ NT .NR
.SNR) (4.4)
Dung lượng hệ thống trong trường hợp đạt độ lợi ghép kênh cực đại có thể xác định theo công thức sau:
C = min(NT , NR ).log2 (1+
SNR) (4.5)
Ưu điểm hệ thống MIMO
•Tăng độ lợi mảng: làm tăng tỉ số tính hiệu trên nhiễu, từ đó làm tăng khoảng
cách truyền dẫn mà không cần tăng cơng suất phát.
•Tăng độ lợi phân tập: làm giảm hiệu ứng fading thông qua việc sử dụng hệ
thống anten phân tập, nâng cao chất lượng hệ thống.
•Tăng hiệu quả phổ: Bằng cách sử dụng ghép kênh khơng gian, thời gian. •Tăng dung lượng kênh mà không cần tăng công suất phát và băng thơng.
Nhược điểm hệ thống MIMO
•Tăng độ phức tạp trong xử lý tín hiệu phát và thu.
•Nhiễu đồng kênh: do sử dụng nhiều anten truyền dữ liệu cùng với một băng
tần.
4.5. Đề xuất phương pháp phân tập không gian thời gian cho truyền thông dướinước chỉ sử dụng một cặp anten thu phát (SISO) nước chỉ sử dụng một cặp anten thu phát (SISO)
4.5.. Đặt vấn đề
Hệ thống nhiều anten thu phát được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống vô tuyến nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng băng thông hay tăng tốc độ truyền và chất lượng tín hiệu thu. Việc sử dụng nhiều anten thu phát có được nhờ vào đặc tính phân tập về khơng gian và thời gian của tín hiệu sóng vơ tuyến. Kỹ thuật phân tập khơng gian được hiểu như là sự thay đổi vị trí giữa các cặp anten thu phát nhờ đó làm thay đổi trạng thái kênh truyền [87-88]. Kỹ thuật phân tập thời gian thì dựa trên đặc tính phụ thuộc thời gian của kênh vơ tuyến nên một tín hiệu có thể được truyền đi ở nhiều thời điểm khác nhau. Kết hợp với việc phân tập khơng gian thời gian cho tín hiệu thì có rất nhiều kỹ thuật mã hóa đã được áp dụng như STBC, SFBC, Alamouiti…
Trong môi trường truyền thông dưới nước, băng thơng tín hiệu rất hạn hẹp chỉ có vài chục Khz thêm vào đó tốc độ truyền lan của sóng âm là rất thấp nếu so sánh với tốc độ truyền lan của sóng điện từ nên mọi sự chuyển động tương đối giữa bên phát và bên thu sẽ gây ra sự dịch tần Doppler rất lớn với tín hiệu thu [26-29]. Vì vậy trong các hệ thống truyền thơng dưới nước để nâng cao chất lượng tín hiệu cũng như hiệu quả sử dụng băng thơng thì việc sử dụng nhiều transducer thu phát để truyền thông tin dưới nước cũng nhằm tận dụng các ưu điểm của sự phân tập không gian và thời gian của tín hiệu là rất cần thiết. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp với hệ thống có quá nhiều transducer sẽ trở nên cồng kềnh tiêu tốn nhiều năng lượng và cản trở sự chuyển động của thiết bị. Trong nội dung chính của chương 4, đề xuất áp dụng kỹ thuật phân tập không gian - thời gian cho hệ thống truyền thông dưới nước nhưng chỉ sử dụng một cặp transducer thu phát. Kỹ thuật đề xuất đặc biệt hiệu quả đối với trường hợp có sự dịch tần Doppler của tín hiệu thu được nghĩa là có sự chuyển động tương đối giữa bên phát và bên thu.
Phương pháp đề xuất truyền tín hiệu thủy âm từ một cặp transducer thu phát, tín hiệu truyền đi được lặp lại nhiều lần tùy thuộc vào chất lượng kênh truyền. Các tín hiệu được truyền đi lặp lại ở các thời điểm khác nhau nên tạo ra sự phân tập về thời gian [86-88]. Do có sự chuyển động tương đối giữa bên phát và thu nên cùng một tín hiệu truyền đi sẽ
được thực hiện ở hai vị trí khác nhau điều này tạo nên tính phân tập trong khơng gian tín hiệu.