Một đặc tính quan trọng của MIMO là hiệu quả của nó phụ thuộc vào một số yếu tố như: trạng thái của các kênh không dây (ví dụ như mức tán xạ thấp so
111
với tán xạ cao), chất lượng tín hiệu (đo bằng SINR), tốc độ của các thiết bị đầu cuối di động và mối tương quan của các tín hiệu nhận được tại các anten nhận... Vì vậy, một số chế độ MIMO sẽ hiệu quả hơn những còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng khác. Điều này sẽ mở cánh cửa rộng rãi cho các kiểu khác nhau của MIMO mà từ đó có thể phân biệt sự khác biệt về thiết bị của các nhà cung cấp.
Những lợi ích của chương trình ghép kênh vòng lặp mở và ghép kênh không gian vòng lắp kín là chất lượng tín hiệu nhận được (được đo bởi SINR) là cao nhất ( SINR =15dB và cao hơn khi tương quan thấp). Ở rìa tế bào, cường độ tín hiệu yếu và tỷ lệ signal-to-noise (tín hiệu trên tạp âm) cao làm giảm lợi ích của chế độ ghép kênh không gian. Vòng kín xếp hạng 1 hoặc truyền tải đa dạng trở nên hấp dẫn hơn. Ghép kênh không gian truyền tải đa tốt hơn CL-SM và CV-SM trong môi trường có tín hiệu tán xạ thấp (ví dụ như khu vực nông thôn). Việc chuyển đổi giữa các chế độ khi thiết bị đầu cuối di động di chuyển ra khỏi trung tâm hoặc thay đổi môi trường phân tán là một cách để tối ưu hóa hiệu năng hệ thống.
Tốc độ của các thiết bịđầu cuối di động cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ
thống vòng kín MIMO. Nói chung, chếđộ CL-SM cung cấp hiệu quả quang phổ tốt hơn so với chếđộ CV-SM như các thông số kênh được đưa trở lại máy phát từ máy nhận và được sử dụng để mã hóa luồng dữ liệu. Tuy nhiên, tốc độ của thiết bị đầu cuối di động tăng và điều kiện kênh truyền nhanh hơn, CL-SM ít lợi thế hơn CV- SM với việc thực hiện đơn giản hơn. Truyền đa dạng cũng là để tăng tốc độ một cách hiệu quả trong môi trường tán xạ thấp và SINR cao không làm suy giảm như
CV-SM. Vì vậy, đối với một chiếc xe di chuyển ở tốc độ cao dọc theo đường cao tốc với một tầm nhin rõ ràng tới các trạm cơ sở, truyền tải đa dạng sẽ cung cấp hiệu quả quang phổ trong khi CV-SM sẽ được ưu tiên khi các thiết bị đầu cuối đang di chuyển ở tốc độ cao trong một môi trường đa đường và SINR cao.
112
Sơ đồ không gian ghép kênh thực hiện tốt nhất khi các tín hiệu có hệ số tương quan thấp. Như khi tăng hệ số tương quan tín hiệu thì sẽ làm giảm hiệu quả ghép kênh không gian. Tương quan tín hiệu liên quan đến mồi trường tán xạ của trạm cơ
sở và thiết bị đầu cuối. Sự tán xạ tín hiệu cao hơn sẽ làm kỹ thuật ghép kênh không gian sẽ hiệu quả. Trong môi trường tán xạ cao, nơi mà các tín hiệu nhận được có một góc lây lan tương đối lớn như ở khu vực độ thị dầy đặc là nơi mà các chương trình ghép kênh không gian được dự kiến sẽ thực hiện tốt nhất.
Tương quan tín hiệu thấp cũng là phụ thuộc vào vị trí của anten. Khoảng cách giữa anten lớn hơn nhiễu của truyền và nhận, sự tương quan thấp hơn. Điều này hạn chế nhất định về thiết kế chiếc điện thoại di động kể từ khi không gian bị hạn chế. Kỹ thuật beamforming đạt hiệu quả cao trong môi trường có sự tương quan cao khi tín hiệu đi kèm với một lây lan góc thấp như trong các môi trường nông thông.
Bảng 1 tóm tắt các ma trận quyết định lựa chon chế độ thích hợp nhất cho kịch bản sử dụng MIMO. Khi thay đổi kịch bản cùng với các đặc tính kênh không dây, nó có thể “Tựđộng thích ứng” giữa các chế độ nhất định. MIMO Mode Chất lượng tín hiệu Sự tán xạ Tốc độ Thích ứng động Truyền tải đa dạng Thấp Thấp Cao Không Ghép kênh không gian vòng lặp mở
Cao Cao Cao Truyền tải
113
Với sự ra đời của kỹ thuật MIMO, sự điều chỉnh để thích nghi và nhiều sáng kiến được nhiều người giới thiệu vào mạng không dây, chắc chắn rằng thiết kế của các mạng không dây băng thông rộng 4G sẽ có nhiều thách thức hơn so với mạng 2G và 3G. Có rất nhiều yếu tố tác động đến thiết kế mạng và các yếu tố đó trở nên quan trong để xác định được các ứng dụng, dịch vụ và các dịch vụ khác mà nhà cung cấp dịch vụ phải lên kế hoạch để cung cấp. Do đó, một thiết kế mạng thích hợp được hoạch định và thực hiện. Sự phức tạp này cho phép có sự khác biệt sản phẩm trên cả các nhà cung cấp thiết bị và nhà cung cấp dịch vụ.
Hệ thống không dây băng thông rộng áp dụng các công nghệ MIMO để tăng hiệu quả quang phổ và tốc độ dữ liệu. Có những cách thực hiện khác nhau của kỹ
thuật MIMO phụ thuộc vào đặc trưng của các kênh truyền không dây. Mặc dù có bẩy chế độ của MIMO được xác định tại LTE nhưng một tập hợp con sẽ được sử
dụng trong các hệ thống thực tế. Các nhà cung cấp thiết bị có thể phân biệt sản phẩm của họ bằng cách phát triển các thuật toán cấp cao hơn để tận dụng lợi thế
của các kênh không dây để thay đổi thích ứng giữa các chế độ MIMO và các nhà khai thác mạng không dây cần phải xem xét cẩn thận các kịch bản triển khai và lựa chọn các thiết bị có khả năng ứng dụng cho MIMO.
Ghép kênh không gian vòng lặp kín Cao Cao Thấp Truyền tải đa dạng hoặc CL Rank =1 Vòng lặp kín Rank=1 trước khi mã hóa Thấp Thấp Thấp Truyền tải đa dạng
114
KẾT LUẬN
Luận văn “Ứng dụng kỹ thuật MIMO trong thông tin di động 4G_LTE” được thực hiện nghiên cứu tại Viện Đại học Mở Hà Nội từ tháng 2/2012 đến tháng 10/2102. Ứng dụng kỹ thuật MIMO được nghiên cứu và phát triển nhằm mục đích
đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống thông tin di động thế hệ mới, đặc biệt là
ứng dụng trong hệ thống thông tin di động 4G được dự kiến sẽ triển khai rộng rãi trong 2 năm tới.
Trong Luân văn, tác giả tập chung nghiên cứu thông tin di động 4G_LTE, kỹ
thuật MIMO và ứng dụng kỹ thuật MIMO trong công nghệ LTE dựa trên lịch sử
phát triển cùng những tồn tại và khó khăn về kỹ thuật của hệ thống thông tin di
động trước 4G. Với công nghệ LTE tập chung nghiên cứu xây dựng : kiến trúc mạng, các kỹ thuật truy cập cơ bản trong LTE... Đối với kỹ thuật MIMO và ứng dụng kỹ thuật MIMO trong LTE là phần trong tâm của luân văn nghiên cứu: kênh SVD MIMO, đa anten thu, đa anten phát và mã hóa không gian – thời gian để xây dựng hệ thống MIMO trong LTE...
Sau khi kết thúc luận văn tác giả nhận thấy còn nhiều hướng phát triển mở ra cho kỹ thuật MIMO và ứng dụng kỹ thuật MIMO trong LTE như: phát triển các bộ
thu ở máy thu có hiệu quả tối ưu hơn, giảm độ phức tạp trong xử lý tín hiệu thu bằng bộ thu mã turbo lặp cũng được nhiều người quan tâm, hay xây dụng các giải pháp để khắc phục nhiễu đồng kênh và nhiêu liên kênh...
115