ung dung ky thuat mimo trong-lte

HHỌỌCC VVIIỆỆNN CCÔÔNNGG NNGGHHỆỆ BBƯƯUU CCHHÍÍNNHH VVIIỄỄNN TTHHÔÔNNGG
Ễ ÔỄ Ô
--------
ĐỒ Á
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
n nn n MMIIMMOO ttrroonngg LLTTEE
o n n no n n n ::
SSiinnhh vvii nn ĐĐ
LL pp :: DD0088VVTT55
n nn n :: 00882211001100226633
KKhhóóaa :: 22000088 –– 22001133
HHệệ :: CChhíínnhh qquuyy
/2012

Ậ XÉ , ĐÁ Á, C Đ Ể
(Củ á v ướ dẫ )
Mạng thông tin di động với số lượng thuê bao tăng không ngừng đang thu hút
sự quan tâm của nhiều nhà vận hành mạng và cung cấp dịch vụ. Mạng di động được
triển khai và nâng cấp nhanh chóng từ mạng thế hệ 1G, 2G cho đến 3G và tương lai là
4G nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của người sử dụng. Tương lai
gần của mạng di động sẽ là 4G và LTE là một ứng cử viên sang giá cho 4G tại Việt
Nam cũng như nhiều nước trên thế giới.
Đặc thù của kênh vô tuyến là có tài nguyên hữu hạn và chịu ảnh hưởng lớn của
môi trường truyền đặc biệt là hiện tượng pha đinh. Kỹ thuật MIMO sử dụng đa anten
cả phía phát và phía thu được đưa ra nhằm cải thiện những nhược điểm trên và được sử
dụng hiệu quả để trở thành một trong những kỹ thuật đổi mới quan trọng trong LTE.
Đồ án “Ứ dụ ậ r E” của sinh viên Đ
lớp D08VT5 tập trung tìm hiểu công nghệ MIMO sau đó đi sâu nghiên cứu một số mô
hình ứng dụng MIMO trong LTE.
Nội dung của đồ án được trình bày mạch lạc theo kết cấu sau:
 Tổng quan về LTE
 Tổng quan về công nghệ MIMO
 Ứng dụng của MIMO trong LTE
Trong quá trình thực hiền đồ án, sinh viên Nguyễn Đăng Minh đã thể hiện tính
độc lập, chủ động nghiên cứu hoàn thành đồ án cũng như tích cực trao đổi với giáo
viên hướng dẫn về những nội dung còn vướng mắc.
Dựa vào nội dung hoàn thành của đồ án và thái độ thực nghiêm túc làm đồ án
của sinh viên đề nghị hội đồng chấm đồ án thông qua.
Điểm: ……..(Bằng chữ: ………….) Ngày 10 tháng 12 năm 2012
á v ướ dẫ

Trang i
Ậ XÉ , ĐÁ Á, C Đ Ể
(Củ ườ p ả b ệ )
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
Điểm: ……..(Bằng chữ: ………….) Ngày ... tháng ... năm 201…
CÁ BỘ- Ả Ê P Ả B Ệ
(ký, họ tên)

Trang ii
Danh mục các thuật ngữ viết tắt...........................................................................iv
Danh mục bảng biểu............................................Error! Bookmark not defined.
Danh mục hình vẽ ...............................................Error! Bookmark not defined.
Lời nói đầu ...........................................................................................................vi
hương 1: Tổng quan về LTE .............................................................................. 1
1.1. Giới thiệu công nghệ LTE................................................................ 1
1.2. Mục tiêu của LTE:............................................................................ 2
1.3. ác đặc tính cơ bản của LTE............................................................ 3
Bảng 1.1: ác thông số lớp vật lý LTE...................................................... 4
Bảng 1.2: Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp................................................... 5
Bảng 1.3: So sánh các dịch vụ của 3G so với 4G LTE.............................. 6
1.4. Tiềm năng công nghệ........................................................................ 7
1.5. Những công nghệ thành phần đề xuất cho LTE ................................ 8
1.5.1. Truyền dẫn băng rộng hơn và chia sẻ phổ tần. .................................... 8
1.5.2. Giải pháp đa anten.............................................................................. 9
1.5.3. Truyền dẫn đa điểm phối hợp........................................................... 10
1.5.4. ác bộ lặp và các bộ chuyển tiếp..................................................... 11
2.1. Giới thiệu chương........................................................................... 14
2.2. ấu hình đa anten ........................................................................... 14
2.3. Mô hình MIMO tổng quát .............................................................. 15
2.4. Đa anten thu.................................................................................... 16
2.4.1. Mô hình kênh phân tập anten thu ..................................................... 16
2.4.2. Sơ đồ kết hợp chọn lọc SC............................................................... 17
2.4.3. Sơ đồ kết hợp tỷ lệ cực đại MRC..................................................... 19
2.4.4. Kết hợp loại b nhiễu IR ............................................................... 21
2.5. Đa anten phát.................................................................................. 24
2.5.1. Phân tập phát .................................................................................... 25
2.5.1.1. Phân tập trễ................................................................................. 25

Trang iii
2.5.1.2. Phân tập trễ vòng........................................................................ 26
2.5.1.3. Phân tập bằng mã hóa không gian- thời gian............................. 27
2.5.1.4. Phân tập dựa trên mã hóa không gian-tần số ............................. 28
2.5.2. Định dạng búp sóng bên phát........................................................... 29
hương 3: Ứng dụng MIMO trong LTE ............................................................ 33
3.1. Giới thiệu chương ...................................................................................... 33
3.2. Nghiên cứu thực tế.......................................................................... 33
3.3. Sơ đồ một người dùng .................................................................... 35
3.3.1. Phân tập phát .................................................................................... 35
3.3.1.1. Sơ đồ Alamouti hai anten phát với một anten thu...................... 35
3.3.2. Sơ đồ gh p kênh không gian............................................................ 41
3.3.2.1. Nguyên lý cơ bản........................................................................... 41
3.3.2.2. Gh p kênh dựa trên tiền mã hóa ................................................ 45
3.4. Sơ đồ nhiều người dùng................................................................... 48
3.5. Hiệu suất tầng vật lý của MIMO ..................................................... 50
3.5.1. Hiệu suất tiền mã hóa........................................................................ 51
3.5.2. Hiệu suất MU-MIMO ....................................................................... 51
3.6. Đánh giá hiệu năng hệ thống ........................................................... 53
3.6.1. Hiệu năng từ phía người sử dụng ...................................................... 54
3.6.2. Hiệu năng từ góc độ nhà khai thác .................................................... 55
3.7. Tổng kết.......................................................................................... 56
Tài liệu tham khảo............................................................................................... 58

Trang iv
D ụ á ậ v
3GPP Third Generation Partnership
Project
Nhóm cộng tác 3GPP
CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh
ZF Zero Forcing Cưỡng bức không
MIMO Multi Input Multi Output Đa đầu vào đa đầu ra
SC-FDMA Single Carrier Frequency Division
multiple Access
đa truy cập phân chia theo tần
số đơn sóng mang
SDMA Spatial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo
không gian
WCDMA Wideband Code Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng
FDMA Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần
số
GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói chung
OFDMA Orthogonal Frequency Division
Multiplex
Gh p kênh phân chia theo tần
số
trực giao
FDM Frequency Division Multiplex Gh p kênh phân chia theo tần
số
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplex
Gh p kênh phân chia theo tần
số trực giao
AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động
tiên tiến
GSM Global System for Mobile
communications
Hệ thống thông tin di dộng toàn
cầu
UMTS Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thong di động
toàn cầu
SC Selective Combining Kết hợp lựa chon
BPSK Binary Phase-Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân
STBC Space-Time Block Coding Mã khối không gian-thời gian
STTC Space-Time Trelis Coding Mã lưới không gian-thời gian
UTRAN Universal Terrestrial Radio
Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt
đất toàn cầu
MU-MIMO Multi User MIMO MIMO đa người dùng
SU-MIMO Single User MIMO MIMO đơn người dùng
SVD Sigular Value Decomposition Phân chia giá trị đơn
STTD Space-Time Transmit Diversity Phân tập phát không gian-thời
gian
CDD Cyclic Delay Diversity Phân tập trễ vòng
LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn
FDD Frequence Division Duplexing Song công theo tần số

Trang v
TDD Time Division Duplexing Song công theo thời gian
UE User Eqipment Thiết bị người dùng
SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm
HSUPA
High Speed Uplink Packet
Access
Truy nhập gói tốc độ cao
đường lên

Trang vi
ờ
Mạng thông tin di động với số lượng thuê bao tăng không ngừng đang thu
hút sự quan tâm của nhiều nhà vận hành mạng và cung cấp dịch vụ. Mạng di
động được triển khai và nâng cấp nhanh chóng từ mạng thế hệ 1G, 2G cho đến
3G và tương lai là 4G nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của
người sử dụng. Tương lai gần của mạng di động sẽ là 4G và LTE là một ứng cử
viên sang giá cho 4G tại Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới.
Đặc thù của kênh vô tuyến là có tài nguyên hữu hạn và chịu ảnh hưởng lớn của
môi trường truyền đặc biệt là hiện tượng pha đinh. Kỹ thuật MIMO sử dụng đa anten
cả phía phát và phía thu được đưa ra nhằm cải thiện những nhược điểm trên và được
sử dụng hiệu quả để trở thành một trong những kỹ thuật đổi mới quan trọng trong
LTE. Kỹ thuật cho ph p LTE cải thiện hơn về dung lượng và hiệu quả sử dụng phổ.
Mặc dù, sử dụng MIMO làm cho hệ thống phức tạp hơn vềquá trình xử lý tín hiệu và
yêu cầu số lượng anten, nhưng nó có thể tăng tốc độ dữ liệu lên mức cao, cho ph p
hiệu quả sử dụng phổ tần. MIMO là một kỹ thuật không thể thiếu của LTE. Nhận thức
được tầm quan trọng của kỹ thuật này, đặc biệt dưới sự hướng dẫn của cô giáo Ths. Lê
Tùng Hoa, em đã chọn đề tài nghiên cứu: Ứng dụng MIMO trong LTE làm nội dung
cho đồ án tốt nghiệp của mình.
Đồ án được chia làm 3 chương:
 hương 1: Tổng quan về LTE
Nội dung của chương giới thiệu khái quát về 4G LTE: mục tiêu, tiềm năng phát triển,
các công nghệ thành phần đề xuất cho LTE
 hương 2: Tổng quan về kỹ thuật MIMO
Trình bày cấu hình và mô hình MIMO cơ bản: mô hình đa anten thu, đa anten phát
 hương 3: Ứng dụng MIMO trong LTE.
Tìm hiểu về các kỹ thuật MIMO điển hình: phân tập dựa trên sơ đồ của lamouti
và gh p kênh không gian. Đồ án tập trung vào các kỹ thuật được ứng dụng nhiều
nhất trong hệ thống 4G LTE.

Trang vii
Được sự quan tâm giúp đỡ chỉ bảo tận tình trong nghiên cứu và cung cấp tài liệu
của cô giáo và ý kiến đóng góp của các thày cô giáo trong bộ môn
Vô tuyến cùng với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân đồ án được hoàn thành với nội
dung được giao ở mức độ và phạm vi nhất định. Tuy nhiên, do trình độ và thời gian có
hạn, đồ án chắc chắn không tránh kh i những sai sót, kính mong các thày cô giáo và
các bạn chỉ bảo, đóng góp ý kiến chỉnh sửa và định hướng nội dung cho hướng phát
triển tiếp theo.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo đã tận tình giúp đỡ em trong
thời gian học tập và làm đồ án tốt nghiệp.
n n y… n …năm 0
Sinh viên thực hiện

ồ n t nghiệp
Trang 1
C ươ v TE
1.1. Giớ ệ ệ E
LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. UMTS thế
hệ thứ ba dựa trên W DM đã được triển khai trên toàn thế giới. Để đảm bảo tính
cạnh tranh cho hệ thống này trong tương lai, tháng 11/2004 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm
xác định bước phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term
Evolution (LTE). 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit
thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tần
mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu
thụ ở thiết bị đầu cuối. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định nghĩa truyền
thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai hệ thống dùng cho
di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp. 3GPP LTE là hệ thống dùng cho di động
tốc độ cao. Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thống tích hợp đầu tiên trên thế giới
ứng dụng cả chuẩn 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng khác, do đó người sử
dụng có thể dễ dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu giữa các mạng LTE
và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA. Kiến trúc mạng mới
được thiết kế với mục tiêu cung cấp lưu lượng chuyển mạch gói với dịch vụ chất
lượng, độ trễ tối thiểu. Hệ thống sử dụng băng thông linh hoạt nhờ vào mô hình đa
truy cập OFDMA và SC-FDMA. Thêm vào đó, FDD (Frequency Division
Duplexing) và TDD (Time Division Duplexing), bán song công FDD cho ph p các
UE có giá thành thấp. Không giống như FDD, bán song công FDD không yêu cầu
phát và thu tại cùng thời điểm. Điều này làm giảm giá thành cho bộ song công trong
UE. Truy cập tuyến lên dựa vào đa truy cập phân chia theo tần số đơn sóng mang
(Single Carrier Frequency Division multiple Access SC-FDMA) cho ph p tăng vùng
phủ tuyến lên làm tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình thấp (Peak-to-
Average Power Ratio PAPR) so với OFDMA. Thêm vào đó, để cải thiện tốc độ dữ
liệu đỉnh, hệ thống LTE sử dụng hai đến bốn lần hệ số phổ cell so với hệ thống HSPA
Release 6.

ồ n t nghiệp
Trang 2
 n y: Cần thế hệ tiếp theo để cải thiện các nhược điểm của 3G và
đáp ứng nhu cầu của người sử dụng; Người dùng đòi h i tốc độ dữ liệu và chất lượng
dịch vụ cao hơn; Tối ưu hệ thống chuyển mạch gói; Tiếp tục nhu cầu đòi h i của
người dùng về giảm giá thành (CAPEX và OPEX); Giảm độ phức tạp; Tránh sự
phân đoạn không cần thiết cho hoạt động của một cặp hoặc không phải một cặp dải
thông.
 o n p n Bắt đầu năm 2004, dự án LTE tập trung
vào phát triển thêm UTRAN và tối ưu cấu trúc truy cập vô tuyến của 3GPP. Mục tiêu
hướng đến là dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1
MHz so với mạng HSDPA Rel. 6: Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần (100Mbps). Tải lên: gấp
2 đến 3 lần (50Mbps). Năm 2007, LTE của kỹ thuật truy cập vô tuyến thế hệ thứ 3 –
EUTRA - phát triển từ những bước khả thi để đưa ra các đặc tính kỹ thuật được chấp
nhận. Cuối năm 2008 các kỹ thuật này được sử dụng trong thương mại. Các kỹ thuật
OFDMA được sử dụng cho đường xuống và SC-FDMA được sử dụng cho đường lên.
1.2. ụ ủ E
Những hoạt động của 3GPP trong việc cải tiến mạng 3G vào mùa xuân năm 2005 đã
được xác định đối tượng, những yêu cầu và mục tiêu cho LTE. Những mục tiêu và yêu
cầu này được dẫn chứng bằng tài liệu trong văn bản 3GPP TR 25.913. Những yêu
cầu cho LTE được chia thành 7 phần khác nhau như sau:
 Tiềm năng, dung lượng
 Hiệu suất hệ thống
 ác vấn đề liên quan đến việc triển khai
 Kiến trúc và sự dịch chuyển
 Quản lí tài nguyên vô tuyến
 Độ phức tạp
 Những vấn đề chung
ác mục tiêu của công nghệ này là:
 Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20Mhz: Tải lên: 50 Mbps; Tải xuống: 100

ồ n t nghiệp
Trang 3
Mbps.
 Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1Mhz so với
mạng HSDPA Rel.6:
Tải lên: gấp 2 đến 3 lần.
Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần.
 Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0-15 km/h. Vẫn hoạt động tốt
với tốc độ từ 15-120 km/h. Vẫn duy trì được hoạt động khi thuê bao di chuyển với tốc độ
từ 120-350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần).
 ác chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút ít
trong phạm vi đến 30km. Từ 30-100km thì không hạn chế.
 Độ dài băng thông linh hoạt: có thể hoạt động với các băng tần 1.25Mhz, 1.6 Mhz,
10Mhz, 15Mhz và 20Mhz cả chiều lên và chiều xuống. Hỗ trợ cả hai trường hợp độ dài
băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.
Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kĩ thuật mới được áp dụng, trong đó nổi bật
là kĩ thuật vô tuyến OFDM (đa truy cập phân chia theo tần số trực giao), kĩ thuật
anten MIMO (Multiple Input Multiple Output). Ngoài ra hệ thống này sẽ chạy hoàn toàn
trên nền IP (all-IP Network), và hỗ trợ cả hai chế độ FDD và TDD.
1.3. Cá ặ í ơ bản của LTE
ác đặc tính cơ bản của LTE gồm:
- Hoạt động ở băng tần: 700 MHz – 2,6 GHz
- Tốc độ:
+ DL: 100 Mbps (ở BW 20 MHz)
+ UL: 50 Mbps với 2 anten thu một anten phát
- Độ trễ: nh hơn 5ms
- Độ rộng BW linh hoạt: 1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15 MHz;
20 MHz. Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc
không.
- Tính di động: Tốc độ di chuyển tối ưu là 0-15 km/h nhưng vẫn hoạt
động tốt với tốc độ di chuyển từ 15-20 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băng
tần.

ồ n t nghiệp
Trang 4
- Phổ tần số:
+ Hoạt động ở chế độ FDD hoặc TDD.
+ Độ phủ sóng từ 5-100 km
+ Dung lượng 200 người dùng/tế bào ở băng tần 5 MHz.
- hất lượng dịch vụ
+ Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS.
+ VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông qua
mạng UMTS.
- Liên kết mạng
+ Khả năng liên kết với các hệ thống UTR N/GER N hiện có và
các hệ thống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo.
+ Thời gian trễ trong việc chuyển tải giữa E-UTR N và UTR N
/ GER N sẽ nh hơn 300 ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500 ms
cho các dịch vụ còn lại.
- hi phí: chi phí triển khai và vận hành giảm.
Băng thông linh hoạt trong vùng từ 1,4 MHz đến 20 MHz, điều này có nghĩa là
nó có thể hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP. Trong thực tế, hiệu suất thực của
LTE tùy thuộc vào băng thông chỉ định cho các dịch vụ và không có sự lựa chọn cho
phổ tần của chính nó. Điều này giúp đáng kể cho các nhà khai thác trong chiến lược về
kinh tế và kỹ thuật. Triển khai tại các tần số cao, LTE là chiến lược hấp dẫn tập trung
vào dung lượng mạng, trong khi tại các tần số thấp nó có thể cung cấp vùng bao phủ
khắp nơi. Mạng LTE có thể hoạt động trong bất cứ dải tần được sử dụng nào của
3GPP. Nó bao gồm băng tần lõi của IMT-2000 (1.9 – 2 GHz) và dải mở rộng (2.5
GHz), cũng như tại 850 – 900 MHz, 1800 MHz, phổ WS (1.7 – 2.1 GHz)…. Băng
tần chỉ định dưới 5 MHz được định nghĩa bởi ITU thì phù hợp với dịch vụ IMT trong
khi các băng tần lớn hơn 5MHz thì sử dụng cho các dịch vụ có tốc độ cực cao. Tính
linh hoạt về băng tần của LTE có thể cho ph p các nhà sản xuất phát triển LTE trong
những băng tần đã tồn tại của họ.
Cá ố lớp vậ lý ủa LTE
ác thông số lớp vật lý của LTE được thể hiện trên bảng 1.1 và tốc độ đỉnh của
nó trên bảng 1.1
Bảng 1.1: ác thông số lớp vật lý LTE
Kỹ thuật truy cập UL DTFS-OFDM (SC-FDMA)

ồ n t nghiệp
Trang 5
DL OFDMA
Băng thông 1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz,
20 MHz
TTI tối thiểu 1 ms
Khoảng cách sóng mang con 15 KHz
hiều dài P Ngắn 4.7 µs
Dài 16.7 µs
Điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM
Gh p kênh không gian 1 lớp cho UL/UE
Lên đến 4 lớp cho DL/UE
Sử dụng MU-MIMO cho UL và DL
Bảng 1.2: Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp
Lớp 1 2 3 4 5
Tốc độ
đỉnh Mbps
DL 10 50 100 150 300
UL 5 25 50 50 75
Dung lượng cho các chức năng lớp vật lý
Băng thông RF 20 MHz
Điều chế DL QPSK, 16QAM, 64QAM
UL QPSK, 16QAM QPSK, 16QAM, 64QAM
Dịch vụ của LTE
Qua việc kết nối của đường truyền tốc độ rất cao, băng thông linh hoạt, hiệu
suất sử dụng phổ cao và giảm thời gian trễ gói, LTE hứa hẹn sẽ cung cấp nhiều dịch vụ
đa dạng hơn. Đối với khách hàng, sẽ có thêm nhiều ứng dụng về dòng dữ liệu lớn, tải
về và chia sẻ video, nhạc và nội dung đa phương tiện. Tất cả các dịch vụ sẽ cần lưu
lượng lớn hơn để đáp ứng đủ chất lượng dịch vụ, đặc biệt là với mong đợi của người
dùng về đường truyền TV độ rõ n t cao. Đối với khách hàng là doanh nghiệp, truyền
các tập tin lớn với tốc độ cao, chất lượng video hội nghị tốt…. LTE sẽ mang đặc tính
của Web 2.0 ngày nay vào không gian di động lần đầu tiên. Dọc theo sự bảo đảm về

ồ n t nghiệp
Trang 6
thương mại,nó sẽ băng qua những ứng dụng thời gian thực như game đa người chơi và
chia sẻ tập tin.
Bảng 1.3: So sánh các dịch vụ của 3G so với 4G LTE
Dịch vụ Môi trường 3G Môi trường 4G LTE
Thoại Âm thanh thời gian thực VoIP, video hội nghị chất
lượng cao
Tin nhắn P2F SMS, MMS, các email ưu
tiên thấp
ác tin nhắn photo, IM, email
di động, tin nhắn video
Lướt web Truy cập đến các dịch vụ
online trực tuyến, Trình
duyệt W P thông qua
GPRS và mạng 3G
Duyệt siêu nhanh, tải các nội
dung lên các mạng xã hội.
Thông tin cước phí Người dùng trả qua hoặc
trên mạng tính cước chuẩn.
hính yếu là dựa trên thông
tin văn bản.
Tạp chí trực tuyến, dòng âm
thanh chất lượng cao.
Riêng tư hủ yếu là âm thanh
chuông, cũng bao gồm màn
hình chờ và nhạc chờ.
Âm thanh thực (thu âm gốc từ
người nghệ sĩ), các trang web
cá nhân.
Games Tải về và chơi game trực
tuyến.
Kinh nghiệm game trực truyến
vững chắc qua cả mạng cố định
và di động.
Video/ TV theo yêu
cầu
hạy và có thể tải video. ác dịch vụ quảng bá tivi, Tivi
theo đúng yêu cầu, dòng video
chất lượng cao.
Nhạc Tải đầy đủ các track và các
dịch vụ âm thanh.
Lưu trữ và tải nhạc chất lượng
cao.
Nội dung tin nhắn Tin nhắn đồng cấp sử dụng
ba thành phần cũng như
tương tác với các media
khác.
Phân phối tỷ lệ rộng của các
video clip, dịch vụ karaoke,
video cơ bản quảng cáo di
động.

ồ n t nghiệp
Trang 7
Thương mại qua điện
thoại
Thực hiện các giao dịch và
thanh toán qua mạng di
động.
Điện thoại cầm tay như thiết bị
thanh toán, với các chi tiết
thanh toán qua mạng tốc độ cao
để cho ph p các giao dịch thực
hiện nhanh chóng.
Mạng dữ liệu di động Truy cập đến các mạng nội
bộ và cơ sở dữ liệu cũng
như các sử dụng của các
ứng dụng như RM.
huyển đổi file P2P, các ứng
dụng kinh doanh, ứng dụng
chia sẻ, thông tin M2M, di
động intranet/extranet.
1.4. ệ
Yêu cầu được đặt ra là việc đạt tốc độ dữ liệu đỉnh cho đường xuống là 100Mbit/s
và cho đường lên là 50Mbit/s, khi hoạt động trong phân bố phổ 20 Mhz. Khi mà phân
bố phổ hẹp hơn thì tốc độ dữ liệu đỉnh cũng sẽ tỉ lệ theo. Do đó, điều kiện đặt ra là có
thể biểu diễn được 5 bit/s/Hz cho đường xuống và 2.5 bit/s/Hz cho đường lên. Như sẽ
được thảo luận dưới đây, LTE hỗ trợ cả chế độ FDD và TDD. Rõ ràng, đối với trường
hợp TDD, truyền dẫn đường lên và đường xuống theo định nghĩa không thể xuất hiện
đồng thời. Do đó mà yêu cầu tốc độ dữ liệu đỉnh cũng không thể trùng nhau đồng thời.
Mặt khác, đối với trường hợp FDD, đặc tính của LTE cho ph p quá trình phát và thu
đồng thời đạt được tốc độ dữ liệu đỉnh theo phần lý thuyết ở trên. Yêu cầu về độ trễ
được chia thành: yêu cầu độ trễ mặt phẳng điều khiển và yêu cầu độ trễ mặt phẳng người
dùng. Yêu cầu độ trễ mặt phẳng điều khiển xác định độ trễ của việc chuyển từ trạng thái
thiết bị đầu cuối không tích cực khác nhau sang trạng thái tích cực, khi đó thiết bị đầu
cuối di động có thể gửi và nhận dữ liệu. ó hai cách xác định: cách xác định thứ nhất
được thể hiện qua thời gian chuyển tiếp từ trạng thái tạm trú (camped state) chẳng hạn
như trạng thái Release 6 Idle mode, khi đó thì thủ tục chiếm 100ms; cách xác định thứ
hai được thể hiện qua thời gian chuyển tiếp từ trạng thái ngủ chẳng hạn như trạng thái
Release 6 Cell-P H. Khi đó thì thủ tục chiếm 50ms. Trong cả hai thủ tục này thì độ trễ
chế độ ngủ và việc báo hiệu non-R N đều được loại trừ. (Chế độ Release 6 idle là 1
trạng thái mà khi thiết bị đầu cuối không được nhận biết đối với mạng truy nhập vô
tuyến, nghĩa là mạng truy nhập vô tuyến không có bất cứ thuộc tính nào của thiết bị đầu

ồ n t nghiệp
Trang 8
cuối và thiết bị đầu cuối cũng không được chỉ định một tài nguyên vô tuyến nào. Thiết bị
đầu cuối có thể ở trong chế độ ngủ và chỉ lắng nghe hệ thống mạng tại những khoảng
thời gian cụ thể. Trạng thái Release 6 ell-P H là trạng thái mà khi thiết bị đầu cuối
không được nhận biết đối với mạng truy nhập vô tuyến. Tuy mạng truy nhập vô tuyến
biết thiết bị đầu cuối đang ở trong tế bào nào nhưng thiết bị đầu cuối lại không được
cấp phát bất cứ tài nguyên vô tuyến nào. Thiết bị đầu cuối lúc này có thể đang trong chế
độ ngủ). Yêu cầu độ trễ mặt phẳng người dùng được thể hiện qua thời gian để truyền một
gói IP nhỉ từ thiết bị đầu cuối tới nút biên R N hoặc ngược lại được đo từ lớp IP. Thời
gian truyền theo một hướng sẽ không vượt quá 5ms trong mạng không tải (unloaded
network), nghĩa là không có một thiết bị đầu cuối nào khác xuất hiện trong tế bào.
X t về mặt yêu cầu đối với độ trễ mặt phẳng điều khiển, LTE có thể hỗ trợ ít nhất 200
thiết bị đầu cuối di động ở trong trạng thái tích cực khi hoạt động ở khoảng tần 5Mhz.
Trong mỗi phân bố rộng hơn 5Mhz, thì ít nhất có 400 thiết bị dầu cuối được hỗ trợ. Số
lượng thiết bị đầu cuối không tích cực trong tế bào không nói rõ là bao nhiêu nhưng có
thể là cao hơn một cách đáng kể.
1.5. ệ p E
1.5.1. Truy n d n băn n n ẻ phổ tần.
Mục tiêu tốc độ số liệu đỉnh của LTE-Advanced rất cao và chỉ có thể được th a mãn một
cách vừa phải bằng cách tăng độ rộng băng truyền dẫn hơn nữa so với những gì được
cung cấp ở Release đầu tiên của LTE và độ rộng băng truyền dẫn lên đến 100 MHz được
thảo luận trong nội dung của LTE - Advanced. Việc mở rộng độ rộng băng sẽ được thực
hiện trong khi vẫn duy trì được tính tương thích phổ. Điều này có thể đạt được bằng cách
sử dụng khối kết tập sóng mang trong đó nhiều sóng mang thành phần LTE được kết
hợp trên lớp vật lý để cung cấp độ rộng băng cần thiết. Đối với thiết bị đầu cuối LTE,
mỗi sóng mang thành phần sẽ xuất hiện như là một sóng mang LTE trong khi một thiết bị
đầu cuối LTE- dvanced có thể khai thác toàn bộ độ rộng băng khối kết tập.
Hình 1 minh họa trường hợp các sóng mang thành phần liên tiếp nhau mặc dù ở
khía cạnh băng gốc, điều này không phải là điều kiện tiên quyết. Truy nhập đến một
lượng lớn phổ liên tục ở bậc 100 Mhz không thể có thường xuyên. Do đó, LTE-

ồ n t nghiệp
Trang 9
dvanced có thể cho ph p kết tập các sóng mang thành phần không liền kề để xử lý các
tình huống trong đó một khối lượng lớn phổ liên tiếp nhau không sẵn có. Tuy nhiên, nên
lưu ý rằng sự kết tập phổ không liền kề đang là thách thức từ khía cạnh thực thi. Vì vậy,
mặc dù khối kết tập phổ được hỗ trợ bởi các đặc tả cơ bản thì sự kết tập phổ phân tán chỉ
được cung cấp bởi các thiết bị đầu cuối cấp cao nhất.
Cuối cùng, lưu ý rằng truy nhập trên các độ rộng băng truyền dẫn cao hơn không chỉ hữu
ích từ khía cạnh tốc độ đỉnh mà quan trọng hơn là công cụ cho việc mở rộng vùng phủ
sóng với các tốc độ số liệu trung bình.
ìn -0-1 í v kh i kết t p ón m n
1.5.2. ả p áp
ác công nghệ đa anten, bao gồm định dạng chùm và gh p kênh theo không gian là các
thành phần công nghệ then chốt vốn có của LTE và chắc chắn sẽ tiếp tục đóng một vai
trò quan trọng hơn trong LTE-Advanced. Thiết kế đa anten LTE hiện tại cung cấp lên
đến bốn cổng anten với các tín hiệu tham chiếu ô cụ thể tương ứng ở đường xuống, kết
hợp với sự tiền mã hóa dựa trên sổ mã. ấu trúc này cung cấp cả sự gh p theo không
gian lên đến bốn lớp, đưa đến tốc độ bit đỉnh là 300 Mbit/s cũng như là định dạng chùm
(dựa trên sổ mã). Kết hợp với nhau trên độ rộng băng toàn phần là 100 MHz, sơ đồ gh p
không gian LTE hiện tại sẽ đạt được tốc độ đỉnh là 1,5 Gbit/s vượt xa so với yêu cầu của
LTE- dvanced. ó thể thấy trước rằng hỗ trợ gh p kênh theo không gian trên đường lên
sẽ là một phần của LTE-Advanced. Việc tăng số lớp truyền dẫn đường xuống vượt xa
con số bốn là có khả năng và có thể được sử dụng như là phần bổ sung đối với sự tăng

ồ n t nghiệp
Trang 10
tốc đỉnh thông qua sự mở rộng băng tần.
1.5.3. r dẫ p ố p
Mục tiêu về tốc độ số liệu của LTE- dvanced yêu cầu sự cải thiện đáng kể về tỉ lệ tín
hiệu trên tạp âm và can nhiễu SNR ở thiết bị đầu cuối. Định dạng chùm là một cách. Ở
các mạng hiện tại, nhiều anten nằm phân tán về mặt địa lý kết nối đến một đơn vị xử lý
băng gốc trung tâm được sử dụng nhằm đem lại hiệu quả về chi phí. Mô hình triển khai
thu/phát đa điểm phối hợp với quá trình xử lí băng gốc ở một nút đơn được mô tả ở Hình
2. Ở đường xuống, nó chỉ ra sự phối hợp truyền dẫn từ đa điểm truyền dẫn. Phụ thuộc
vào quy mô mở rộng, có 3 phương án , B, như sau:
Ở phương án , thiết bị đầu cuối không nhận ra sự truyền dẫn xuất phát từ nhiều điểm
tách biệt về mặt vật lý. Ở đây, cùng sử dụng báo cáo đo đạc và xử lý ở bộ thu cho truyền
dẫn đơn điểm. Mạng có thể dựa trên sự đo đạc suy hao đường truyền đang tồn tại, quyết
định từ các điểm truyền dẫn nào để truyền đến thiết bị cụ thể. Bởi vì các thiết bị đầu cuối
không nhận biết được sự hiện diện của truyền dẫn đa điểm, các tín hiệu tham chiếu UE
cụ thể (sẵn có ở Release đầu tiên của LTE) phải được sử dụng cho việc đánh giá kênh. Ở
thiết lập này, truyền dẫn đa điểm phối hợp cung cấp độ lợi phân tập tương tự như ở mạng
phát quảng bá đơn tần và kết quả là cải thiện bộ khuếch đại công suất ở mạng, đặc biệt ở
trong các mạng có tải trọng nhẹ mà ở đó bộ khuếch đại công suất ở trạng thái rỗi.

ồ n t nghiệp
Trang 11
ì 1.2: Truy n dẫ m phối h p
Ở phương án B, các thiết bị đầu cuối cung cấp thông tin phản hồi trạng thái kênh đến
mạng cho tất cả các kênh đường xuống hiển thị đối với một thiết bị đầu cuối riêng, trong
khi quá trình xử lí bộ thu vẫn giống như là cho truyền dẫn đơn điểm. Ở phía mạng, bởi vì
tất cả các xử lí nằm trong một nút đơn nên có thể thực hiện phối hợp các hoạt động
truyền dẫn nhanh và động ở các điểm truyền dẫn khác nhau. ó thể thực hiện tiền lọc tín
hiệu truyền đi theo không gian đến một thiết bị riêng để giảm can nhiễu giữa những
người sử dụng. Loại truyền dẫn đa điểm phối hợp này nói chung có thể cung cấp các lợi
ích tương tự như phương pháp ở trên nhưng ngoài việc cải thiện độ mạnh tín hiệu
mong muốn, nó còn cho ph p phối hợp can nhiễu giữa những người sử dụng để cải thiện
hơn nữa SNR. Bởi vì thiết bị đầu cuối không nhận biết việc xử lí chính xác ở mạng nên
cần có các tín hiệu tham chiếu UE cụ thể.
Ở phương án , báo cáo trạng thái kênh giống như phương pháp B. Tuy nhiên, không
giống như B, thiết bị đầu cuối được cung cấp thông tin nhận biết truyền dẫn phối hợp
chính xác (từ những điểm nào với độ mạnh truyền dẫn bao nhiêu….). Thông tin này có
thể được sử dụng cho việc xử lý tín hiệu thu được ở phía thiết bị đầu cuối.
Ở đường lên, việc thu đa điểm phối hợp chính đòi h i cách áp dụng xử lí tín hiệu thích
đáng ở bộ thu. Ở nhiều khía cạnh, điều này tương tự như phân tập ô lớn, vốn đã sử dụng
trong nhiều hệ thống mạng tế bào hiện nay.
1.5.4. Cá bộ lặp v á bộ p
Từ việc xem x t quỹ đường truyền, việc triển khai các giải pháp chuyển tiếp khác
nhau nhằm giảm khoảng cách máy phát và máy thu xuống và cho ph p tăng tốc độ số
liệu. ác bộ lặp đơn giản sẽ khuếch đại và chuyển đi các tín hiệu tương tự thu được.
Khi được cài đặt, các bộ lặp liên tục chuyển đi tín hiệu thu được mà không quan tâm
đến có thiết bị đầu cuối trong vùng phủ sóng của nó hay không. Những bộ lặp như vậy
không hiển thị đối với cả thiết bị đầu cuối và trạm gốc. Tuy nhiên, có thể xem x t các
cấu trúc bộ lặp cao cấp hơn (chuyển tiếp L1), chẳng hạn sơ đồ trong đó mạng có thể
điều khiển công suất truyền của bộ lặp, chẳng hạn, chỉ tích cực bộ lặp khi người sử
dụng hiện diện trong khu vực được điều khiển bởi bộ lặp nhằm tăng tốc độ số liệu

ồ n t nghiệp
Trang 12
cung cấp trong khu vực. ác báo cáo đo đạc bổ sung từ các thiết bị đầu cuối có thể
cũng được xem x t như là phương tiện hướng dẫn mạng mà trong đó các bộ lặp được
bật lên. Tuy nhiên, việc điều khiển tái truyền dẫn và lập biểu thường nằm ở trạm gốc
và vì vậy, các bộ lặp thường trong suốt từ khía cạnh di động.
Nút trung gian cũng có thể giải mã và tái mã hóa bất kì số liệu thu được, ưu tiên
chuyển tiếp nó đến người sử dụng được phục vụ. Đây thường được xem là chuyển tiếp
giải mã hóa-và-truyền tiếp. Khi nút trung gian giải mã hóa và tái mã hóa khối số liệu thu
được thì tạo ra trễ đáng kể, lâu hơn độ dài khung con LTE 1ms. Tuy nhiên, các nút
chuyển tiếp không truyền tiếp các tạp âm và sự thích nghi tốc độ có thể được thực hiện
một cách riêng rẽ cho mỗi kết nối.
Đối với các bộ lặp, tồn tại nhiều tùy chọn khác nhau phụ thuộc vào các tính năng
được hỗ trợ (chẳng hạn, hỗ trợ hơn hai bước nhảy, hỗ trợ cấu trúc mắt lưới) nhưng ở mức
cao, có thể phân biệt hai tầng khác nhau, dựa trên việc truyền tiếp được thực hiện ở lớp 2
(chuyển tiếp lớp 2) hay lớp 3 (chuyển tiếp lớp 3 hoặc tự chuyển tiếp (self backhauling))
Mặc dù giống nhau ở nhiều điểm cơ bản (chẳng hạn trễ, không khuếch đại tạp âm), giải
pháp self backhauling không yêu cầu bất kì nút, giao thức hoặc giao diện mới nào để
chuẩn hóa bởi vì các giải pháp đang tồn tại được tái sử dụng và do đó có thể được ưa
chuộng hơn trên các kỹ thuật cùng chức năng L2 của chúng.
ì 1-3. Chuy n ti p trong LTE-Advanced
1.6. T ng k ươ

ồ n t nghiệp
Trang 13
Kết thúc chương 1 chúng ta có một cái nhìn tổng quan về LTE. Những yêu cầu
đặt ra cho LTE như: Tiềm năng, dung lượng; Hiệu suất hệ thống; ác vấn đề liên quan
đến việc triển khai; Kiến trúc và sự dịch chuyển; Quản lí tài nguyên vô tuyến; … Bên
cạnh đó, một số công nghệ thành phần đề xuất cho LTE như: các bộ lặp và các bộ
chuyển tiếp; truyền dẫn đa điểm phối hợp; kỹ thuật đa anten MIMO; truyền dẫn băng
rộng hơn và chia sẻ phổ tần. ác công nghệ này được đưa ra nhằm nâng cao dung
lượng và chất lượng đường truyền dẫn. Trong đó, các công nghệ đa anten, bao gồm
định dạng chùm và gh p kênh theo không gian là các thành phần công nghệ then chốt
vốn có của LTE và chắc chắn sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng hơn trong LTE-
Advanced.

ồ n t nghiệp
Trang 14
hương 2: Tổng quan về kỹ thuật MIMO
2.1. ớ ệ ươ
Kỹ thuật MIMO trong lĩnh vực truyền thông là kỹ thuật sử dụng nhiều anten
phát và nhiều anten thu để truyền dữ liệu. MIMO là một kỹ thuật đổi mới quan trọng
của LTE, được sử dụng để cải thiện hiệu suất của hệ thống. Kỹ thuật cho ph p LTE cải
thiện hơn về dung lượng và hiệu quả sử dụng phổ. Mặc dù, sử dụng MIMO làm cho hệ
thống phức tạp hơn về quá trình xử lý tín hiệu và yêu cầu số lượng anten, nhưng nó có
thể tăng tốc độ dữ liệu lên mức cao, cho ph p hiệu quả sử dụng phổ tần. MIMO là
một kỹ thuật không thể thiếu của LTE.
hương 2 sẽ cho chúng ta một cái nhìn tổng quan về kỹ thuật MIMO, mô hình MIMO
cơ bản; các kỹ thuật MIMO được sử dụng trong LTE.
2.2. C ì
Một trong những đặc tính quan trọng trong cấu hình đa anten là khoảng cách
giữa hai phần tử anten do khoảng cách các anten có mối quan hệ với độ tương quan
giữa fading kênh vô tuyến (được xác định bởi tín hiệu tại các anten khác nhau). ác
anten được đặt xa nhau để độ tương quan fading thấp. Ngược lại, các anten
được đặt gần nhau để độ tương quan fading cao, bản chất là các anten khác nhau
sẽ có fading tức thời tương tự nhau.
Khoảng cách thực tế cần thiết giữa các anten để độ tương quan cao/ thấp phụ
thuộc vào bước sóng, tương ứng là tần số sóng mang được sử dụng. Tuy nhiên,
nó cũng phụ thuộc vào kịch bản khi triển khai. Trường hợp các anten trạm gốc,
môi trường macro-cell (tức là ô lớn và vị trí anten trạm gốc phải cao), khoảng
cách anten vào khoảng 10 bước sóng thì mới đảm bảo độ tương quan thấp, trong
khi đó thì khoảng cách anten cho máy đầu cuối di động khoảng nửa bước sóng.
Lý do khác nhau giữa trạm gốc với máy đầu cuối di động là do trong kịch bản
macro, phản xạ đa đường gây ra fading chủ yếu xuất hiện ở những vùng gần
xung quanh máy đầu cuối di động. Do đó, khi nhìn từ vị trí máy đầu cuối thì ta

ồ n t nghiệp
Trang 15
thấy là những đường khác nhau đi đến trong một góc lớn, độ tương quan vẫn sẽ
thấp với khoảng cách anten tương ứng nh . òn nhìn ở vị trí trạm gốc, những
đường khác nhau sẽ đến trong một góc nh hơn nhiều, nên khoảng cách anten
phải đủ lớn để độ tương quan thấp.
Trong kịch bản triển khai khác, ví dụ triển khai kịch bản micro-cell với các anten
trạm gốc thấp hơn nóc nhà và triển khai trong nhà. Môi trường trạm gốc lúc này
giống với môi trường máy đầu cuối hơn, cho nên khoảng cách giữa các anten
trạm gốc sẽ nh hơn vẫn đảm bảo độ tương quan thấp.
ác anten giả thiết ở trên có cùng phân cực. Một cách khác để đạt được độ
tương quan fading thấp là áp dụng phân cực khác nhau đối với anten khác nhau.
Khi đó các anten có thể được đặt gần nhau.
2.3. ì á
Mô hình kênh MIMO tổng quát gồm Nt anten phát và Nr anten thu được minh họa
trong hình 2.1.
Hình 2.1. .Mô hình kênh MIMO với Nt anten phát và Nr anten thu

ồ á tốt nghiệp ại học
Trang 16
Ma trận kênh H cho mô hình MIMO được biểu diễn như sau:
[ ]
(2.1)
Trong đó :
hnm là độ lợi kênh giữa anten phát thứ n và anten thu thứ m.
Giả sử: x x1, x2, …, xNt ]T
là số liệu phát
y = [y1, y2, …, yNt]T
là số liệu thu
η = [η1, η2, …, ηNt]T
là tạp âm Gaus trắng phức của Nr máy thu.
T là ký hiệu ph p toán chuyển vị.
Khi đó, quan hệ giữa tín hiệu đầu vào x với tín hiệu đầu ra y được xác định bởi biểu
thức sau:
[ ]
[ ]
[ ] [ ] (2.2)
ó thể viết lại quan hệ vào ra kênh ma trận Nr x Nt trong phương trình (2.2) như sau:
y Hx+η (2.3)
2.4. Đ
Kỹ thuật đa anten được sử dụng phổ biến nhất trong lịch sử và ít phức tạp
nhất là kỹ thuật đa anten thu. Nó thường được gọi là phân tập thu hoặc phân tập Rx
mặc dù không phải lúc nào mục đích của kỹ thuật này cũng là phân tập để chống lại
fading kênh vô tuyến.
2.4.1. ì p â tập anten thu
Trong mô hình kênh fadinh có 1 anten phát và Nr anten thu, ma trận kênh
như sau:
H = [h1,h2,…,hNr] (2.4)
Trong đó hm là độ lợi của đường truyền từ anten phát đến máy thu m với
m=1,2,…,Nr.

Trang 17
Quan hệ giữa tín hiệu vào và ra của hệ thống:
Ym(k) = hm(k)*x(k) + ηm(k) (2.5)
Trong đó k là thời điểm x t; tạp âm ηm ~ N(0,σ2); σ2 = N0/2.
Ta cần tách ký hiệu x(1) dựa trên y1(1), y2(1),…, yNr(1). Nếu các anten đủ
cách xa nhau, ta có thể coi độ lợi kênh hm độc lập Rayleigh với nhau và ta nhận
được độ lợi phân tập Nr.
Đối với điều chế BPSK, xác suất lỗi được tính như sau:
(√‖ ‖ ) (2.6)
Trong đó γ = 2Eb/N0 trong điều kiện kênh fadinh Rayleigh với độ lợi hm có phân bố
đồng nhất độc lập: N(0,σ2)
‖ ‖ ∑ | | (2.7)
Với ||h||2 SNR là tổng SNR thu đối với vecto kênh cho trước h. ó thể phân
tách song tổng tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) thu khi cho điều kiện độ lợi kênh
thành hai thành phần sau:
‖ ‖ ‖ ‖ (2.8)
Thành phần thứ nhất tương ứng với độ lợi dàn; việc sử dụng nhiều anten và
kết hợp nhất quán dẫn đến tổng công suất thu hiệu dung tăng tuyến tính với Nr;
tăng gấp đôi Nr sẽ cho độ lợi công suất 3dB. Thành phần thứ hai thể hiện độ lợi
phân tập: việc lấy trung bình trên tất cả các đường truyền độc lập dẫn đến xác suất
trong đó tổng độ lợi thu nh sẽ giảm. Lưu ý rằng nếu chỉ có độ lợi công suất mà
không có độ lợi phân tập khi tăng Nr. Mặt khác ngay cả khi tất cả hm đều độc lập
với nhau thì thành phần thứ hai :
‖ ‖ ∑ | | (2.9)
Sẽ hội tụ vào 1 khi Nr lớn (giả thiết rằng độ lợi kênh được chuẩn hóa đến
phương sai bằng 1)
2.4.2. Sơ ồ k t h p chọn lọc SC

Trang 18
Sơ đồ này sử dụng bộ kết hợp đơn giản nhất, trong đó bộ kết hợp chỉ đơn
giản ước tính cường độ tín hiệu tức thời trong Nr anten thu, sau đó chọn lựa anten
có tín hiệu mạnh nhất. Vì SC loại b năng lượng hữu ích từ các luồng nên sơ đồ
này rõ ràng không phải là tối ưu, tuy nhiên do tính đơn giản của nó nên nó được sử
dụng trong nhiều trường hợp khi cần giảm bớt các yêu cầu phần cứng. Sơ đồ kết
hợp chọn lọc được cho trên hình 2.2
nh 2.2: S k t h p họn ọ
Để xác định độ lợi phân tập trong trường hợp này, ta tiến hành như sau: giả sử
SNR tức thời của một nhánh là 2
m
m
m
E


 , SNR trung bình của mỗi nhánh là
0
0 2
m
E


 , trong đó Em là tín hiệu tức thời trên nhánh i, còn E0 là năng lượng công
suất tín hiệu trên một nhánh và 0 0
2m
N
  là mật độ tạp âm song biên nhánh m.
Xác suất SNR trên mỗi nhánh nh hơn hoặc bằng một giá trị γ g cho trước như
sau:
( ) ⁄
(2.10)
Xác suất tất cả SNR trong tất cả các nhánh cùng nh hơn γg như sau:
( ) [ ⁄
] (2.11)

Trang 19
⎟
Nếu coi rằng γ g là ngưỡng mà dưới nó ta sẽ không chon bất k nhánh nào,
thì  Nr gP  sẽ là xác suất mất thong tin và phương trình xác suất mất thong tin sẽ
giảm đi đáng kể khi số anten thu Nr tăng.
Từ phương trình ta có thể xác định xác suất ít nhất có một anten được lựa
chọn như sau:
(í ấ ộ á γ ) γ (2.12)
Lấy vi phân ta có thể tìm được mật độ xác suất, lấy tích phân mật độ xác suất
ta có thể tính được SNR trung bình như sau:
̅ ∑ (2.13)
Phương trinh cho thấy khi số anten thu Nr lớn, việc tăng anten thu cải thiện SNR
trung bình không đáng kể.
2.4.3. Sơ ồ k t h p tỷ lệ cực ại MRC
Hình 2.3 mô tả nguyên lý cơ bản của cách kết hợp các ký hiệu thu y1,…, yNr ở
Nr anten, các tín hiệu thu được nhân với trọng số phức * *
1w ,...,wNr trước khi cộng với
nhau.
Trong ký hiệu vector, sự kết hợp tuyến tính anten thu được biểu diễn như sau:
̂ [ ] [ ] ̅ ̅ (2.14)
Giả thiết là tín hiệu phát chỉ bị ảnh hưởng của fading không chọn lọc tần số và tạp
âm trắng, tức là không có hiện tượng tán thời kênh vô tuyến, tín hiệu thu ở các
anten khác nhau trong hình 2.5 được biểu diễn như sau:
̅ ( ) ( ) ( ) ̅ ̅ (2.15)
Trong đó s là tín hiệu phát, vector h là độ lợi kênh phức và vector n là tạp
âm gây ảnh hưởng tới tín hiệu thu ở các anten khác nhau.

Trang 20
nh 2.3: t h p nt n thu tuy n t nh
Dễ dàng có thể thấy rằng, để tối đa tỉ lệ tín hiệu/tạp âm sau khi kết hợp tuyến
tính, vecto trọng số phải được lựa chọn.
̅ ̅ (2.16)
Đây được gọi là Kết hợp tỷ lệ cực đại MRC. Trọng số MRC thực hiện hai
mục đích:
• Quay pha tín hiệu thu tại các anten khác nhau để bù pha đáp ứng kênh và
đảm bảo tín hiệu được sắp xếp pha trước khi kết hợp với nhau.
• ân bằng tín hiệu tỷ lệ với độ lợi đáp ứng kênh, áp dụng trọng số cao hơn
cho tín hiệu thu mạnh hơn.
Trong trường hợp các anten không tương quan, khoảng cách giữa các anten
lớn hoặc hướng phân cực khác nhau thì độ lợi kênh h1...hNr không tương quan với
nhau và sự kết hợp tuyến tính anten sẽ đưa ra phân tập bậc Nr . Về mặt tạo búp
sóng phía thu, lựa chọn các trọng số anten tương ứng với một búp phía thu có độ
lợi lớn nhất theo hướng của tín hiệu. Do đó, sử dụng đa anten thu có thể làm tăng
tỷ số tín hiệu/tạp âm sau bộ kết hợp tỷ lệ với số lượng anten thu.
MRC là một chiến lược kết hợp anten thích hợp khi tín hiệu thu chủ yếu bị
ảnh hưởng bởi tạp âm. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, tín hiệu thu bị ảnh
hưởng chính của nhiễu từ nhiều anten phát trong hệ thống hơn là tạp âm. Trong
hoàn cảnh số lượng tín hiệu nhiễu khá lớn xấp xỉ cường độ tín hiêu, MRC vẫn là

Trang 21
⎟
một lựa chọn tốt. Lúc này, nhiễu tổng sẽ xuất hiện tương đối giống tạp âm, không
có hướng đến cụ thể. Tuy nhiên, trong những hoàn cảnh chỉ có một nguồn nhiễu
trội (tổng quát lên, số lượng nguồn nhiễu trội có giới hạn), như được minh họa
trong hình 2.6, hiệu năng sẽ được cải thiện nếu thay vì lựa chọn trọng số anten để
tối đa hóa tỷ số tín hiệu/ tạp âm sau khi kết hợp, thì các trọng số sẽ được lựa chọn
để triệt nhiễu. Về mặt tạo búp sóng thu, điều này tương ứng với việc làm yếu đi búp
sóng phía nhiễu và tập trung búp sóng theo hướng tín hiệu.
2.4.4. p l ạ b C
Áp dụng việc kết hợp anten với mục tiêu là triệt nhiễu được gọi là Kết hợp
loại b nhiễu IRC.
Trong trường hợp có một nguồn nhiễu trội như đã trình bày sơ lược trong hình
2.4, biểu thức (2.15) có thể mở rộng:
̅ ( ) ( ) ( ) ( ) ̅ ̅ ̅ (2.17)
Trong đó xi là tín hiệu nhiễu phát, là độ lợi kênh phức từ nguồn nhiễu tới Nr
anten thu, áp dụng 2.14 vào 2.17, thấy rõ rằng tín hiệu nhiễu sẽ bị triệt tiêu hoàn
toàn nếu trọng số được chọn sao cho
̅ ̅ (2.18)
Tổng quát, sẽ có Nr-1 giải pháp không tầm thường để biểu thị sự linh hoạt
khi lựa chọn vector trọng số. Sự linh hoạt này có thể được sử dụng để triệt nhiễu
trội. Đặc biệt hơn, trong trường hợp tổng quát với Nr anten thu sẽ có khả năng (ít
nhất là về mặt lý thuyết) triệt tiêu hoàn toàn Nr-1 nguồn nhiễu. Tuy nhiên với một
lựa chọn trọng số anten nào đó mà có thể triệt hoàn toàn một số nguồn nhiễu trội thì
có thể làm tăng tạp âm sau khi kết hợp anten.

Trang 22
nh 2.5: h n ng u ng v i m t ngu n nhi u tr i
Vì vậy, cũng giống như cân bằng tuyến tính, khị lựa chọn trọng số anten phải
đẩm bảo tối thiểu hóa trung bình quân phương:
{|̅ | } (2.19)
Và được gọi là kết hợp sai số trung bình quân phương cực tiểu MMSE
Tuy hình 2.5 minh họa kịch bản đường xuống với trạm gốc gây nhiễu, IRC
cũng có thể được áp dụng cho đường lên để triệt nhiêu từ máy di động.Với trường
hợp này, máy di động gây nhiễu có thể ở cùng ô (nhiễu trong ô) hoặc ở ô bên cạnh
(nhiễu ngoài ô) với máy di động mục tiêu. Triệt nhiễu trong ô liên quan tới trường
hợp đường lên không trực giao, đó là khi nhiều máy di động phát đồng thời sử
dụng cùng tài nguyên thời gian-tần số. Triệt nhiễu trong ô đường lên bằng IRC
thông thường được gọi là đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA)
Hình 2.6: K ch b n ph thu v i m t ngu n nhi u mạnh từ máy ầu cu i di ng
a) Nhi u trong ô. ) Nhi u ngoài ô

Trang 23
Trong thực tế, kênh vô tuyến luôn bị ảnh hưởng của tán thời, tương đương
với tính chọn lọc tần số gây ra m o tín hiệu băng rộng. Một phương pháp để làm
giảm m o là cân bằng tuyến tính cả về thời gian và tần số.
ó thể thấy rằng kết hợp anten tuyến tính và cân bằng tuyến tính có nhiều
điểm giống nhau:
 ân bằng/lọc tuyến tính trong miền thời gian/tần số là cách xử lý được áp
dụng với những tín hiệu thu tại những thời điểm khác nhau (tần số khác nhau) với
mục đích làm tối đa tỷ số SNR sau bộ cân bằng, triệt m o tín hiệu gây ra do tính
chọn lọc tần số của kênh vô tuyến (cân bằng ZF, MMSE...)
 Kết hợp anten thu tuyến tính là cách xử lý tuyến tính được áp dụng với tín
hiệu thu tại các anten khác nhau, tức là xử lý trong miền không gian với mục đích
làm tối đa tỷ số SNR sau bộ kết hợp (kết hợp dựa trên MRC), triệt các nguồn nhiễu
cụ thể.
Do đó, trong trường hợp chung của kênh lựa chọn tần số và đa anten thu, cả
hai phương pháp xử lý/lọc tuyến tính không gian/thời gian đều được áp dụng như
minh họa trong hình 2.7, ở đó việc lọc tuyến tính có thể được coi là chung cho các
trọng số anten trong hình 2.3. ác bộ lọc được lựa chọn để làm giảm ảnh hưởng
của tạp âm, nhiễu và m o tín hiệu.
Đặc biệt trong trường hợp việc chèn thêm tiền tố chu k được áp dụng ở phía
phát thì quá trình xử lý tuyến tính không gian/tần số được minh họa như hình 2.8

Trang 24
nh 2.7: ý tuy n t nh không gi n th i gi n 2 hi u (2 nt n thu)
nh 2.8: ý tuy n t nh không gi n tần s 2 hi u (2 nt n thu)
Quá trình xử lý không gian/tần số phác thảo trong hình 2.8 mà không có
IDFT có thể được ứng dụng nếu phân tập thu được sử dụng trong truyền dẫn
OFDM. Trong trường hợp OFDM, không xảy ra m o tín hiệu do tính lựa chọn tần
số của kênh vô tuyến. Do đó, các hệ số miền tần số ở hình 2.8 có thể được lựa chọn
mà chỉ tính đến nhiễu và tạp âm. Về nguyên lý, điều này có nghĩa là các lược đồ kết
hợp anten MR và IR được áp dụng trên cở sở từng sóng mang con.
2.5. Đ p á
Như một sự thay thế hoặc bổ sung cho kỹ thuật đa anten thu, phân tập và tạo búp
sóng cũng có thể đạt được với việc áp dụng kỹ thuật đa anten phát. Việc sử dụng
nhiều anten phát rất phù hợp với đường xuống, như là nhiều anten phát ở trạm gốc.
Trong trường hợp này, việc sử dụng nhiều anten phát đưa ra cơ hội phân tập và tạo
búp mà không cần thêm anten thu. Mặt khác, vì lý do độ phức tạp nên việc sử dụng
nhiều anten phát cho đường lên tức là ở máy đầu cuối không mấy khả thi. Trường
hợp này tốt hơn là sử dụng đa anten thu ở trạm gốc.

Trang 25
2.5.1. P â ập p á
Nếu không biết các kênh đường xuống của các anten phát khác nhau có khả
dụng không, kỹ thuật anten phát không thể thực hiện tạo búp sóng được mà chỉ thực
hiện phân tập. Để đạt được phân tập thì giữa các kênh của các anten khác nhau phải có
độ tương quan rất thấp. Như đã nói đến trong phần trên, điều này có được bằng
cách tăng khoảng cách giữa các anten hoặc các anten phân cực khác nhau.
2.5.1.1. P â ập tr
Kênh vô tuyến thường bị tán thời, tín hiệu truyền từ đầu phát tới đầu thu theo
qua nhiều tuyến fading độc lập có trễ khác nhau, mang lại khả năng phân tập đa
đường hoặc phân tập tần số tương ứng. Truyền dẫn đa đường mang lại lợi ích về
hiệu năng đường truyền vô tuyến, với giả thiết là số lượng đường truyền không quá
lớn và sơ đồ truyền dẫn phải chứa công cụ để bù m o tín hiệu ví dụ bằng cách
truyền dẫn OFDM hoặc sử dụng bộ cân bằng tiên tiến ở phía thu.
Nếu bản thân kênh vô tuyến không tán thời, kỹ thuật đa anten phát có thể
được sử dụng để tạo tán thời giả, tương đương là tính chọn lọc tần số giả bằng cách
phát các tín hiệu giống nhau với trễ tương ứng khác nhau từ nhiều anten. Bằng cách
này, fading từ các anten khác nhau sẽ có độ tương quan thấp, từ đó có thể đạt được
phân tập tần số. Loại phân tập trễ này được minh họa trong hình 2.9 với trường
hợp 2 anten phát. Trễ tương ứng T sẽ được lựa chọn để đảm bảo phù hợp với tính
chọn lọc tần số thông qua băng tần của tín hiệu phát đi. Hình 2.9 minh họa với
trường hợp 2 anten phát. Phân tập trễ có thể được mở rộng với nhiều hơn 2 anten
phát với trễ tương ứng khác nhau trên mỗi anten.
Phân tập trễ bản chất là không thể thấy được ở máy đầu cuối. Ở đó chỉ có thể
thấy được một kênh vô tuyến gây ra tán thời. Do đó, phân tập trễ có thể được đưa
vào hệ thống truyền thông di dộng một cách dễ dàng mà không cần bất k một sự hỗ
trợ đặc biệt nào về chuẩn giao diện vô tuyến. Phân tập trễ cũng được áp dụng trong
một số sơ đồ truyền dẫn cơ bản, những sơ đồ này được thiết kế để lợi dụng sfading
chọn lọc tần số, bao gồm W DM và DM 2000.

Trang 26
nh 2.9 : Phân tập tr 2 anten
2.5.1.2. P â ập tr vò
Phân tập trễ vòng CDD tương tự như phân tập trễ, khác ở chỗ là CDD hoạt
động theo khối và áp dụng dịch vòng thay vì trễ tuyến tính cho các anten khác nhau.
Do đó CDD được áp dụng cho những sơ đồ truyền dẫn dựa trên khối như OFDM
và DFTS-OFDM.
Trong trường hợp truyền dẫn OFDM, dịch vòng tín hiệu miền thời gian thì
tương ứng là dịch pha phụ thuộc tần số trước khi điều chế OFDM như được minh
họa trong hình dưới đây. Giống như phân tập trễ, nó cũng tạo ra tính lựa chọn tần số
giả ở máy thu.
nh 2.10: Phân tập tr vòng 2 nt n (CDD)

Trang 27
2.5.1.3. P â tập bằng ã gian- thời gian
Mã hóa không gian thời gian là thuật ngữ để chỉ những sơ đồ truyền dẫn đa
anten mà ở đó việc điều chế các ký hiệu được ánh xạ sang miền thời gian và không
gian (đa anten phát) để đạt được phân tập. Mã hóa khối không gian - thời gian
STBC phức tạp hơn sơ đồ phân tập phát không gian- thời gian STTD, STBC là một
phần của chuẩn 3G CDMA từ phát hành đầu tiên của nó.
Như minh họa trong hình 2.11, STTD thực hiện theo từng cặp ký hiệu điều
chế. ác ký hiệu điều chế được phát trực tiếp trên anten đầu tiên. Tuy nhiên, trên
anten thứ hai thứ tự của các ký hiệu sẽ đảo lại, đồng thời đảo dấu và chuyển liên
hợp phức.
nh 2.11: Phân tập phát không gi n-th i gian WCDMA (STTD)
Truyền dẫn STTD được biểu thị theo vector như sau:
̅ ( ) ( ) ( ) ̅ (2.20)
Trong đó y2n và y2n+1 là ký hiệu thu trong khoảng 2n và 2n+1. Biểu thức trên
được giả thiết là các tham số h1 và h2 không thay đổi trong khoảng 2 ký hiệu kề
nhau. Ma trận H là ma trận nhất phân. Ký hiệu phát x2n và x2n+1 sẽ được phục hồi
lại bằng cách nhân ma trận W=H-1 với ma trận vector r.

Trang 28
nh 2.12: Phân tập phát không gian/tần s 2 anten
2.5.1.4. P â tập dựa r ã gian-t n số
Mã hóa khối không gian-tần số SFBC cũng giống như mã hóa khối không gian-thời
gian chỉ khác nhau là việc mã hóa thực hiện trong miền tần số chứ không phải trong
miền thời gian. Vì thế, SFBC được ứng dụng trong OFDM và những sơ đồ truyền
dẫn miền tấn số . Không gian – tần số tương đương với STTD (mà được gọi là
phân tập phát không gian- tần số SFTD) như được minh họa trong hình 2.13. Khối tín
hiệu điều chế (miền tần số) a0, a1, a2, a3,... được ánh xạ trực tiếp sang các sóng mang
OFDM trên kênh thứ nhất, trong khi khối kí hiệu * * * *
1 0 3 2, , ,a a a a  được ánh xạ sang các
sóng mang con ở anten thứ hai.
nh 2.13. Tạo úp song ổ iển v i t ng cao anten cao:
a) Cấu h nh nt n. b) Cấu trú úp sóng

Trang 29
So sánh hình 2.12 với nửa trái hình 2.10, ta thấy về bản chất sự khác nhau giữa
SFBC với phân tập trễ vòng là ở chỗ khối ký hiệu điều chế miền tần số được ánh xạ
như thế nào tới anten thứ hai. Lợi ích của SFBC so với CDD là SFBC cung cấp phân
tập ngay ở mức ký hiệu điều chế trong khi CDD phải dựa vào mã hóa kênh kết
hợp với đan xen miền tần số để đưa ra phân tập.
2.5.2. Định dạ búp b p á
Nếu thông tin về các kênh đường xuống của các anten phát khác nhau, và
các thông tin chi tiết hơn về pha của kênh tương ứng được biết ở phía anten phát,
thì ngoài khả năng cung cấp phân tập, kỹ thuật đa anten phát còn đưa ra khả năng
tạo búp sóng. Nói chung, tạo búp sóng làm tăng cường độ tín hiệu ở phía thu theo hệ
số NT, tỷ lệ với số anten phát. Khi thảo luận về sơ đồ truyền dẫn dựa trên đa anten
để tạo búp sóng có thể tách riêng giữa hai trường hợp độ tương quan cao và thấp.
Độ tương quan cao tức là trong cấu hình anten thì khoảng cách giữa các
anten nh như hình 2.13a. Trong trường hợp này, các kênh giữa các anten khác
nhau và một máy thu nào đó sẽ giống nhau, giống về fading kênh vô tuyến, ngoại
trừ sự khác nhau về pha phụ thuộc hướng. Búp sóng truyền dẫn tổng có thể được
lái theo các hướng khác nhau bằng cách áp dụng dịch pha khác nhau cho các tín
hiệu được truyền trên các anten khác nhau như minh họa trong hình 2.13b.
Tạo búp anten phát với dịch pha khác nhau áp dụng cho các anten có độ
tương quan cao thường được gọi là tạo búp phân lớp. Do khoảng cách giữa các
anten nh , búp sóng tổng sẽ tương đối rộng và bất k một sự thay đổi nào về hướng
búp sóng ( trong thực tế sẽ là sự thay đổi dịch pha ) sẽ được thực hiện chậm. Sự
thay đổi này dựa trên các ước tính về hướng máy di dộng đầu cuối xuất phát từ các
ph p đo đường lên. Ngoài ra, do giả thiết độ tương quan giữa các anten cao, tạo
búp phân lớp không thể mang lại khả năng phân tập mà chỉ làm tăng cường độ tín
hiệu thu mà thôi.

Trang 30
nh 2.14. Tạo úp sóng dự trên ti n mã hó
trong tr ng h p t ng quan anten thấp
Độ tương quan giữa các anten thấp tức là khoảng cách giữa các anten khá
lớn như minh họa trong hinh 2.14 hoặc phân cực khác nhau. Với độ tương quan
thấp, nguyên lý tạo búp cơ bản tương tự như trong hình 2.13, tức là tín hiệu được
phát trên các anten khác nhau sẽ được nhân với trọng số phức khác nhau. Tuy
nhiên, trái ngược với tạo búp phân lớp, lúc này trọng số anten sẽ mang giá trị phức
tức là pha và biên độ của tín hiệu sẽ được thay đổi. Nó phản ánh một thực tế là do độ
tương quan thấp nên pha và hệ số tăng ích tức thời trên mỗi anten sẽ không giống
nhau.
Việc áp dụng các trọng số khác nhau cho các tín hiệu được phát trên các
anten khác nhau có thể được biểu diễn dưới dạng vector giống như áp dụng một
vector tiền mã hóa cho tín hiệu phát như sau:
( ) ( ) ̅ (2.21)
Giả thiết là tín hiệu được phát đi từ các anten khác nhau chỉ bị tác động bởi
fading phẳng và nhiễu trắng, tức là sẽ không có tán thời kênh vô tuyến, để công
suất tín hiệu thu lớn nhất, các trọng số tiền mã hóa sẽ được lựa chọn theo công thức:
√∑ | |
(2.22)

Trang 31
Đây là liên hợp phức chuẩn hóa của hi để đảm bảo công suất phát tổng cố
định. Vì thế vector tiền mã hóa phải :
 Quay pha tín hiệu phát để bù lại pha kênh tức thời và đảm bảo tín hiệu thu
được chỉnh pha.
 Gán công suất cho các anten khác nhau với quy tắc là công suất cao sẽ được
gán anten có điều kiện kênh tốt (độ lợi anten cao)
 Đảm bảo giữ công suất phát tổng không đổi.
Sự khác nhau chính giữa tạo búp sóng cổ điển theo hình 2.13 với giả thiết độ
tương quan anten cao và tạo búp theo hình 2.14 với giả thiết độ tương quan anten
thấp là đối với trường hợp thứ hai thì cần nhiều thông tin về kênh hơn, bao gồm
việc ước tính fading tức thời của kênh. Do đó việc cập nhật vector tiền mã hóa
được thực hiện trong thời gian tương đối ngắn để cập nhật lại sự thay đổi fading.
Khi thay đổi các trọng số của bộ tiền mã hóa cũng phải tính đến fading tức thời bao
gồm độ lợi kênh tức thời, tạp búp nhanh như hình 2.14 cũng đưa ra phân tập.
Ngoài ra, ít nhất trong trường hợp truyền dẫn dựa trên FDD, với truyền dẫn
đường lên và đường xuống thực hiện trong băng tần khác nhau, fading vì thế mà sẽ
không tương quan giữa đường lên và đường xuống. Do đó, chỉ máy đầu cuối di
động mới xác định fading đường xuống. Máy đầu cuối sẽ báo cáo về ước tính kênh
đường xuống cho trạm gốc bằng tín hiệu đường lên. Máy đầu cuối lựa chọn vector
tiền mã hóa thích hợp từ một tập hợp hữu hạn các vector tiền mã hóa được gọi là
codebook, và báo cáo về trạm gốc.
Mặt khác, trong trường hợp TDD, với truyền dẫn đường lên và đường xuống
thực hiện trong cùng băng tần nhưng tại các khe thời gian khác nhau, giữa đường
lên và đường xuống sẽ có tương quan fading cao. Trong trường hợp này, trạm gốc có
thể xác định fading đường xuống tức thời (ít nhất là về mặt lý thuyết) từ các ph p
đo trên đường lên mà không cần hồi tiếp. Tuy nhiên phải giả thiết máy đầu cuối
phát liên tục trên đường lên.

Trang 32
nh 2.15.Ti n mã hó trên mỗi sóng m ng on của OFDM (2 anten phát)
2.6. T ng k ươ
hương 2 đã cho chúng ta có một cái nhìn tổng quan về kỹ thuật MIMO: cấu hình,
mô hình tổng quát của hệ thống MIMO cơ bản. ác sơ đồ được sử dụng trong đa anten
thu như sơ đồ kết hợp chọn lọc S , sơ đồ kết hợp tỉ lệ cực đại MR , sơ đồ kết hợp loại
b nhiễu IR . ác phương pháp được sử dụng trong đa anten phát như: phân tập trễ,
phân tập trễ vòng, phân tập bằng mã hóa không gian-thời gian, phân tập dựa trên mã
hóa không gian tần số. Nếu thông tin về các kênh đường xuống của các anten phát
khác nhau, và các thông tin chi tiết hơn về pha của kênh tương ứng được biết ở phía
anten phát, thì ngoài khả năng cung cấp phân tập, kỹ thuật đa anten phát còn đưa ra
khả năng tạo búp sóng.

Trang 33
C ươ 3 Ứng dụng MIMO trong LTE
3.1. Giới thiệ ươ
MIMO là một kỹ thuật đổi mới quan trọng của LTE, được sử dụng để cải thiện
hiệu suất của hệ thống. Kỹ thuật cho ph p LTE cải thiện hơn về dung lượng và hiệu
quả sử dụng phổ. Mặc dù, sử dụng MIMO làm cho hệ thống phức tạp hơn về quá trình
xử lý tín hiệu và yêu cầu số lượng anten, nhưng nó có thể tăng tốc độ dữ liệu lên mức
cao, cho ph p hiệu quả sử dụng phổ tần. hương này sẽ giới thiêu một số kỹ thuật sử
dụng trong MIMO như: gh p kênh không gian, định dạng búp sóng, sơ đồ phân tập
của lamouti. Trong đó sơ đồ của lamouti là một ứng dụng cơ bản trong MIMO.
3.2. ứu thực t
LTE- dvanced là sự tiến hóa trong tương lai của công nghệ LTE, công nghệ
dựa trên OFDM này được chuẩn hóa bởi 3GPP trong phiên bản (Release) 8 và 9.
LTE-Advanced, dự án được nghiên cứu và chuẩn hóa bởi 3GPP vào năm 2009 với các
đặc tả được mong đợi hoàn thành vào quý 2 năm 2010 như là một phần của Release 10
nhằm đáp ứng hoặc vượt hơn so với những yêu cầu của thế hệ công nghệ vô tuyến di
động thế hệ thứ 4 (4G) IMT- dvanced được thiết lập bởi ITU. Trong LTE-Advanced
Release 10, 3GPP cho thấy thiết bị người dùng với công nghệ MIMO có thể sử dụng
tới 4 ăng ten để truyền dữ liệu trên đường lên tới mạng vô tuyến di động.Tại đường
xuống, tối đa có tới 8 luồng dữ liệu song song được cung cấp. MIMO cho ph p công
suất mạng LTE được mở rộng hơn nữa. Hiện tại, 3GPP LTE chỉ sử dụng MIMO trên
đường xuống với 4 luồng dữ liệu song song. ho đến nay, mới chỉ có thể truyền được
một luồng dữ liệu trên đường lên. LTE-Advanced sẽ tương thích ngược và thuận với
LTE, nghĩa là các thiết bị LTE sẽ hoạt động ở cả mạng LTE Advanced mới và các
thiết bị LTE-Advanced sẽ hoạt động ở cả các mạng LTE cũ.

Trang 34
Gần đây, ITU đã đưa ra các yêu cầu cho IMT- dvanced nhằm tạo ra định nghĩa
chính thức về 4G. Thuật ngữ 4G sẽ áp dụng trên các mạng tuân theo các yêu cầu của
IMT- dvanced xoay quanh báo cáo ITU-R M.2134. Một số yêu cầu then chốt bao
gồm:
 Hỗ trợ độ rộng băng tần lên đến và bao gồm 40 MHz.
 Khuyến khích hỗ trợ các độ rộng băng tần rộng hơn (chẳng hạn 100 MHz)
 Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống tối thiểu là 15 b/s/Hz (giả sử sử dụng
MIMO 4x4)
 Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường lên tối thiểu là 6,75 b/s/Hz (giả sử sử dụng
MIMO 4x4)
 Tốc độ thông lượng lý thuyết là 1,5 Gb/s (trong phiên bản trước đây, 1Gb/s thường
được coi là mục tiêu của hệ thống 4G).
Hiện tại chưa có công nghệ nào đáp ứng những yêu cầu này. Nó đòi h i những
công nghệ mới như là LTE- dvanced và IEEE 802.16m. Một số người cố gắng dán
nhãn các phiên bản hiện tại của WiM X và LTE là 4G nhưng điều này chỉ chính xác
đối với phiên bản tiến hóa của các công nghệ trên, chẳng hạn LTE- dvanced, còn
LTE chỉ có thể gọi với cái tên không chính thức là 3,9G. LTE sử dụng kỹ thuật đa truy
nhập phân chia theo tần số trực giao OFDM ở đường xuống. Trong khi đó, ở đường
lên, LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số - đơn sóng mang S -
FDMA.
ín năn
 Tốc độ số liệu đỉnh đường xuống lên đến 326Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz
 Tốc độ số liệu đỉnh đường lên lên đến 86,4 Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz
 Hoạt động ở cả chế độ TDD và FDD.
 Độ rộng băng tần có thể lên đến 20 MHz bao gồm cả các độ rộng băng 1,4; 3; 5;
10; 15 và 20 MHz
 Hiệu quả sử dụng phổ tăng so với HSP ở Release 6 khoảng 2 đến 4 lần.
 Độ trễ giảm với thời gian trễ vòng giữa thiết bị người sử dụng và trạm gốc là 10
ms và thời gian chuyển từ trạng thái không tích cực sang tích cực nh hơn 100 ms.

Trang 35
3.3. ơ ồ mộ ười d
3.3.1. P â ập p á
Nếu không biết các kênh đường xuống của các anten phát khác nhau có khả
dụng không, kỹ thuật anten phát không thể thực hiện tạo búp sóng được mà chỉ thực
hiện phân tập. Để đạt được phân tập thì giữa các kênh của các anten khác nhau phải có
độ tương quan rất thấp. Như đã nói đến trong phần trên, điều này có được bằng
cách tăng khoảng cách giữa các anten hoặc các anten phân cực khác nhau
3.3.1.1. S ồ Alamouti hai anten p v i m t anten thu
Sơ đồ Alamouti được thiết kế cho hai anten phát, tuy nhiên ở mức độ nhất định
có thể được tổng quát hóa cho nhiều hơn hai anten.
Với pha đinh phẳng, hai anten phát và một anten thu, có thể viết kênh thu đơn
như sau:
y(k) = h1(k).x1(k)+h2(k)x2(k) +η(k) (3.1)
Trong đó, hn là độ lợi kênh từ anten phát n, k là chỉ số biểu thị thời điểm
phát. Sơ đồ Alamouti phát hai ký hiệu phức x1 và x2 trên hai thời gian ký hiệu trên
hai anten 1 và 2 như sau: tại thời điểm k, x1(k) = x1 và x2(k) = x2; tại thời điểm k+1,
x1(k+1) = - *
2x và x2(k+1) = *
1x .
Nếu coi rằng kênh không đổi trong thời gian hai ký hiệu và đặt h1 = h1(k) =
h1(k+1), h2 = h2(k) = h2(k+1), khi này có thể viết ma trận vào dạng sau:
[ ] [ ] [ ] [
η
η
] (3.2)
ó thể viết lại phương trình trên vào dạng sau:
* + [ ] * + [
η
η
] (3.3)
Nhận thấy cột của ma trận chữ nhật trong phương trình trên trực giao với
nhau. Vì thế nhiệm vụ tách sóng x1 và x2 được chia thành hai nhiệm vụ vô hướng
trực giao.

Trang 36
nh 3.1. S Alamouti hai anten phát và m t anten thu
Sơ đồ Alamouti làm việc cho tất cả các kiểu chùm ký hiệu x1, x2 khác nhau,
tuy nhiên để đơn giản, ở đây chỉ x t BPSK với truyền 2 bit trong thời gian hai ký
hiệu. Trong sơ đồ mã lặp cần sử dụng 4-PAM để đạt được cùng tốc độ bít. Để đạt
được cùng khoảng cách tối thiểu như các ký hiệu BPSK trong sơ đồ Alamouti, cần
tăng 5 lần năng lượng ký hiệu.
Hình 3.1 cho trình bày sơ đồ Allamouti hai anten phát và một anten thu với 3
chức năng sau:
 Mã hóa và chuỗi các ký hiệu phát tại máy phát
 Sơ đồ kết hợp tại máy thu
 Quy tắc quyết định khả năng giống cực đại
a. ã v uỗ p á
Trong khoảng thời gian cho trước một ký hiệu, hai ký hiệu được truyền đồng

Trang 37
thời từ hai anten phát. Tín hiệu kí hiệu phát từ anten 1 là x1(k) = x1, tín hiệu phát từ
anten 2 là x2(k) = x2. Trong thời gian kí hiệu tiếp theo, x1(k+1) = - x2
*
được phát đi từ
anten 1 và , x2(k+1) = - x1
*
được phát đi từ anten 2.
Ký hiệu h1(k) và h2(k) là đáp ứng kênh cho đường truyền từ anten phát 1 và
đường truyền từ anten phát 2 tại thời điểm k. Giả thiết phađinh không đổi trong thời
gian hai ký hiệu phát, có thể viết:
h1(k) = h1(k+1) = h1 = 1
1
j
e 
 (3.4)
h1(k) = h1(k+1) = h1 = 1
2
j
e 
 (3.5)
Trong đó T là độ dài ký hiệu và kT là thời gian x t. Khi này ta có thể viết
các biểu thức sau cho các ký hiệu thu:
y1 = y(k) = h1x1 + h2x2 + 1 (3.6)
y2 = y(k+1) = 1 2 2 1 2h x h x    (3.7)
Trong đó y1 và y2 là kí hiệu cho các tín hiệu thu tai thời điểm k và k+1, η1 và η2 là
các biến ngẫu nhiên phức thể hiện tạp âm có phân bố Gauss.
Từ các phương trình trên , có thể viết lại phương trình cho kí hiệu thu như sau:
y = Hx +η (3.8)
Trong đó : *
1 2
T
y y y    là vecto thu
1 2
* *
2 1
h h
h
h h
 
   
là ma trân kênh tương đương.

Trang 38
 1 2
T
x x x
b. ơ ồ k t h p
Giả thiết rằng máy thu hoàn toàn biết được trạng thái kênh. Bộ kết hợp thực hiện
nhân bên trái vector thu y với ma trận chuyển vị Hermitian HH
để được :
2 2
1 2
2 2
1 2
| | | | 0
0 | | | |
Hh h
x x H
h h

 
  
 
(3.9)
Sử dụng triển khai trên, ta tính được các ước tính của kí hiệu x1 và x2 như sau:
2 2 * *
1 1 2 1 1 1 2 2
2 2 * *
2 1 2 1 2 2 1
( )
( ) 2
x x h h
x x h h
   
   
   
   
(3.10) và (3.11)
Bộ kết hợp trên hình tạo ra hai ký hiệu kết hợp và gửi chúng đến bộ quyết định
khả giống cực đại.
c. Quy t c quy t ịnh khả n iống cực ại
Từ hai tín hiệu đầu ra bộ kết hợp, bộ tách sóng khả giống cực đại sẽ chọn ra
hai tín hiệu ước tính x1 và x2 sao cho:
d(~x1,x1) ≤ d(~x1,xk ) (3.12)
d(~x2,x2) ≤ d(~x2,xk ) (3.13)
SNR tổng hợp có thể được tính như sau (nếu coi rằng năng lượng tín hiệu phát chia
đều cho hai anten)
2
2
1
2
2
n
sE





(3.14)
Trong đó Eb là năng lượng của tín hiệu phát, σ2 = N0/2 với N0 tạp âm đơn biên.

Trang 39
S ồ Alamouti hai anten p Nr anten thu
nh 3.2: S Alamouti hai anten phát và h i nten thu
Trong trường hợp này sử dụng hai anten phát và Nr anten thu. Để minh họa, ta
x t trường hợp hai anten thu (Nr = 2) như trên hình 3.2. X t quá trình xử lý trong
thời gian hai ký hiệu và coi rằng độ lợi kênh không thay đổi trong thời gian này.
Mã hóa và chuỗi phát của các ký hiệu thông tin trong trường hợp này như
sau:
Anten 1 Anten 2
Thời điểm k x1 x2
Thời điểm k+1 *
2x x*
1
B ng 3.1. Mã hó và huỗi ký hiệu phát ho s phân tập phát h i nt n

Trang 40
2
Anten thu 1 Anten thu 2
Anten phát 1 h11 h12
Anten phát 2 h21 h22
B ng 3.2 .Đ nh nghĩ á kênh giữa anten phát và nt n thu
Anten thu 1 Anten thu 2
Thời gian k h11 h12
Thời gian k+1 h21 h22
B ng 3.3. ý hiệu á t n hiệu thu tại hai anten thu
Biểu thức cho các tín hiệu thu như sau:
y1(k) = y1 = h11x1 + h21x2 + η1(k) (3.15)
y2(k) = y2 = h12x2 + h22x1 + η1(k) (3.16)
Trong đó, hmn là độ lời đường truyền từ anten phát n đến anten thu m.
Từ phương trình trên, đối với hai ký hiệu liên tiếp được thu từ máy thu thứ nhất tại
thời điểm k và k+1, ta có:
Y1=H1x+N1 (3.17)
Tương tự đối với 2 kí hiệu thu liên tiếp thu được từ máy thu thứ hai, ta có:
Y2=H2x+N2 (3.18)
Để tính toán ước tính, nhân H với các ma trận kên chuyển vị Hermitian tương
ứng:
1 1 1 1 1 1
2 2 2 2 2 2
H H H
H H H
H Y H H x H N
H Y H H x H N
 
 
(3.19) và (3.20)

Trang 41
3.3.2. ơ ồ p
Việc sử dụng nhiều anten ở cả phía thu và phía phát được coi như là một
cách để cải thiện tỷ số tín hiệu trên tạp âm/nhiễu và phân tập chống lại fading so
với việc chỉ sử dụng nhiều anten ở phía phát hoặc phía thu. Đó có thể được gọi là
gh p kênh không gian, cho ph p tận dụng hiệu quả hơn tỷ số tín hiệu trên tạp
âm/nhiễu và tốc độ dữ liệu tăng lên đáng kể qua giao diện vô tuyến.
3.3.2.1. y n lý bản
Từ các phần trước có thể thấy rõ là kỹ thuật đa anten ở phía thu và phía phát
giúp cải thiện tỷ số tín hiệu trên tạp âm phía thu tương ứng với số lượng anten bằng
cách áp dụng kỹ thuật tạo búp sóng ở phát và thu.Trong trường hợp tổng quát với
Nt an ten phát và Nr anten thu, tỷ số tín hiệu trên tạp âm có thể tăng lên tương ứng
với Nt x Nr , và cho ph p tăng tốc độ dữ liệu với giả thiết băng thong không giới
hạn. Tuy nhiên, nếu trong trường hợp băng thông bị giới hạn trong dải hoạt động
thì tốc độ dữ liệu sẽ bão hòa khi băng thông không thể tăng được nữa.
Để hiểu về bão hòa tốc độ dữ liệu, xem x t biểu thức cơ bản về dung lượng
kênh chuẩn hóa sau đây:
2log 1
C S
BW N
 
  
 
(3.25)
Bằng phương pháp tạo búp , tỉ số S/N có thể tăng tương ứng với Nt x Nr.
Nhìn chung, log2(x + 1) = x khi x nh . Tức là với S/N thấp, dung lượng kênh sẽ
tăng theo tỉ số S/N. Với x lớn, log2(x+1) = log2x, tức là với S/N lớn thì dung lượng
kênh sẽ tăng theo hàm logarith của S/N.
Tuy nhiên, trong trường hợp nhiều anten phát và anten thu ở một điều kiện
cụ thể, ta có thể tạo ra NL= min (Nt, NR) kênh song song (công suất tín hiệu được
chia ra cho mỗi kênh) với tỷ số tín hiệu trên tạp âm giảm xuống NL lần. Dung
lượng mỗi kênh được tính như sau:

Trang 42
2log 1
L
C Nr S
BW N N
 
  
 
(3.26)
Khi đó, dung lượng tổng cho mỗi cấu hình anten được tính như sau:
2log 1L
L
C Nr S
N
BW N N
 
  
 
(3.27)
ì 3 3 C ì
Do đó, trong những điều kiện cụ thể nào đó, dung lượng kênh có thể tăng
tuyến tính với số lượng anten, tránh kh i bị bão hòa tốc độ dữ liệu. Đó được gọi là
gh p kênh không gian. Thuật ngữ xử lý anten MIMO thường hay được sử dụng
mặc dù thuật ngữ này dùng chung cho tất cả trường hợp đa anten phát và thu, bao
gồm cả phân tập phát và thu.
Để hiểu được nguyên lý cơ bản mà các kênh song song được tạo ra, ta xem
x t cấu hình 2x2 anten bao gồm 2 anten phát và 2 anten thu và giả thiết là tín hiệu
được phát chỉ bị ảnh hưởng bởi fading phẳng và nhiễu trắng, tức là không có tán
thời kênh vô tuyến.
Dựa trên hình 3.3, tín hiệu thu có thể được biểu diên như sau:

Trang 43
11 12 1 11
21 22 2 22
h h xy
y Hx
h h xy



      
          
     
(3.28)
Trong đó H là ma trận kênh 2x2. Giả thiết không có tạp âm và ma trận H khả
đảo, vector x và tín hiệu x1 và x2 có thể được phục hồi hoàn toàn ở phía thu mà
không có nhiễu giữa các tín hiệu bằng cách nhân vector thu y với ma trận W= H-1
1 1 1
2 2
ˆ
ˆ
x x
Wy H
x x
   
     
   
(3.29)
Biểu thức này được minh họa trong hình 3.4:
nh 3.4. Thu tuy n t nh Gi i ghép kênh á t nh hiệu ghép không gian
Mặc dù vector x có thể được phục hồi hoàn toàn trong trường hợp không có
tạp âm, miễn là ma trận H khả đảo cũng chỉ ra rằng các đặc tính của H cũng quyết
định phạm vi nào mà việc giải điều chế hai tín hiệu sẽ làm tăng mức tạp âm.
Để hiểu về ma trận H thì ta cũng phải hiểu rằng tín hiệu phát đi từ hai
anten phát sẽ gây nhiễu cho nhau. Hai anten thu có thể được sử dụng để thực hiện
sơ đồ IRC, bản chất là để triệt nhiễu của tín hiệu từ anten thứ nhất lên anten thứ
hai và ngược lại. ác hàng của ma trận W thực hiện chức năng này.
Trong trường hợp tổng quát, cấu hình đa anten sẽ bao gồm NT anten phát và
NR anten thu. Số lượng tín hiệu song song có thể được gh p kênh không gian sẽ lớn

Trang 44
hơn NL=min (NT, NR). ó thể hiểu được bằng trực giác là:
Hiển nhiên sẽ không thể có nhiều hơn NT tín hiệu được có thể được phát đi
từ NT anten phát, tức là số lượng tín hiệu được gh p kênh lớn nhất là NT.
Với NR anten thu, số lượng tín hiệu nhiễu có thể bị triệt tiêu lớn nhất là NR-1, tức
là số lượng tín hiệu được được gh p lớn nhất là NR.
nh 3.5: Ghép kênh không gi n ự trên ti n mã hó
Tuy nhiên, số lượng các tín hiệu được gh p không gian hay còn gọi là bậc
gh p kênh không gian, sẽ nh hơn NL trong những trường hợp sau đây :
Trong điều kiên kênh xấu (tỷ số tín hiệu/ tạp âm thấp) thì gh p kênh không
gian không có lợi vì dung lượng kênh là một hàm tuyến tính với tỷ số tín hiệu/ tạp
âm. Trong trường hợp này, sử dụng đa anten phát và thu cho tạo búp sóng để cải
thiện tỷ số tín hiệu/ tạp âm hơn là gh p kênh.
Trong nhiều trường hợp, bậc gh p không gian được xác định dựa trên các
thuộc tính của ma trận kênh kích thước NR xNT. Những anten thừa sẽ được sử dụng
để tạo búp sóng. Sự kết hợp giữa tạo búp sóng và gh p kênh không gian có thể đạt
được gh p kênh dựa trên tiền mã hóa.

Trang 45
3.3.2.2. ép k n dựa n ti n m ó
Tiền mã hóa tuyến tính trong gh p kênh không gian tức là xử lý tuyến tính
bằng ma trận tiền mã hóa kích thước NT x NL được áp dụng ở phía phát như được
minh họa trong hình 3.5 trong trường hợp tổng quát NL bằng hoặc nh hơn NT, tức
là NL tín hiệu được gh p kênh và được phát đi bởi NT anten.
hú ý là gh p kênh không gian dựa trên tiền mã hóa có thể được coi là tổng
quát cho tạo búp dựa trên tiền mã hóa với vector tiền mã hóa có kích thước NT x 1
thay cho NT x NL.
Tiền mã hóa trong hình 3.5 có thể vì hai mục đích sau:
Trong trường hợp số tín hiệu gh p không gian bằng số anten phát (NL = NT),
tiền mã hóa được sử dụng để trực giao các luồng song song, cho ph p tăng cường
cách ly tín hiệu ở phía thu.
nh 3.6: Trự gi o hó t n hiệu ghép không gi n thông qua ti n mã hó . λi,i à giá
tr eigen thứ i của ma trận HHH
Trong trường hợp số tín hiệu gh p nh hơn số anten phát NL < NT, tiền mã
hóa được sử dụng để sắp xếp NL tín hiệu gh p kênh lên NT anten phát bao gồm cả
gh p kênh không gian và tạo búp sóng.
Để xác nhận rằng tiền mã hóa có thể tăng cường cách ly các tín hiệu gh p

Trang 46
kênh, ta biểu diễn ma trận kênh H dưới dạng SVD
H = W.∑.VH (3.29)
Trong đó, từng cột của V và W tạo nên một tập trực giao và là một ma trận NL x
NL với các giá trị đặc trưng NL của HH
H là phần tử trên đường ch o. Bằng cách
áp dụng ma trận V là ma trận tiền mã hóa ở phía phát và ma trận WH
ở phía thu.
Nếu ma trận kênh tương ứng H' = W là ma trận đường ch o thì sẽ không có nhiễu
giữa các tín hiệu gh p kênh ở phía thu. Đồng thời, nếu cả V và W có các cột trực
giao, công suất phát cũng như mức độ nhiễu bộ giải điều chế (giả thiết là nhiễu
trắng) được thay đổi.
Nói một cách rõ ràng hơn, trong trường hợp tiền mã hóa, mỗi tín hiệu thu sẽ
có mức chất lượng nào đó, phụ thuộc vào giá trị đặc trưng của ma trận kênh. Điều
này chỉ ra lợi ích tiềm tàng của việc áp dụng sự tương thích kết nối động trong
miền không gian, tức là lựa chọn tương ứng tỷ lệ mã hóa hoặc sơ đồ điều chế cho
mỗi tín hiệu được truyền đi.
Trong thực tế, ma trận tiền mã hóa không bao giờ tương ứng với ma trận
kênh một cách hoàn hảo, vì luôn có nhiễu giữa các tín hiệu gh p không gian. Nhiễu
này có thể được xử lý bằng cách thêm vào bộ thu chức năng xử lý tuyến tính hoặc
phi tuyến..
nh 3.7: Truy n dẫn m t từ mã ( ) và a từ mã ( )

Trang 47
Để xác định ma trận tiền mã hóa V, cần phải biết về ma trận kênh H. Tương
tự như tạo búp sóng dựa trên bộ tiền mã hóa, cách tiếp cận chung là ước tính kênh
ở phía thu và quyết định ma trận tiền mã hóa phù hợp từ một tập các ma trận tiền
mã hóa khả dụng (codebook). Phía thu sau đó sẽ phản hồi lại thông tin về ma trận
tiền mã hóa đã lựa chọn ở phía phát.
3.3.2.3. X lý bộ p
Phần trước đã mô tả về cách sử dụng việc xử lý tuyến tính để phục hồi
tín hiệu gh p kênh không gian. Tuy nhiên, để tăng hiệu suất giải điều chế thì có
thể áp dụng xử lý bộ thu phi tuyến.
Để tối ưu bộ thu có thể sử dụng thuật toán tách sóng ML (Khả năng
giống nhất). Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp thì thuật toán này khá phức tạp.
Do vậy, một số phương án được đề xuất để giảm thiểu độ phức tạp.
Một phương pháp phi tuyến khác cho giải điều chế tín hiệu gh p kênh
không gian là sử dụng SIC (Triệt nhiễu thành công). SI yêu cầu các tín hiệu đưa
vào phải được mã hóa riêng biệt trước khi gh p kênh không gian. Do vậy thường
được gọi là truyền dẫn đa từ mã. Ngược lại với truyền dẫn đa từ mã là truyền
dẫn một từ mã, trong đó các tín hiệu gh p kênh được mã hóa cùng nhau.Nó có
thể được hiểu một cách tổng quan là dữ liệu xuất phát từ một nguồn nhưng sau
đó sẽ được giải gh p kênh thành các tín hiệu khác nhau để có thể gh p không
gian trước khi mã hóa kênh.
Như trong hình 3.8 đã chỉ ra, với SIC, trước tiên máy thu sẽ giải điều
chế và giải mã từng tín hiệu gh p không gian thứ nhất. Dữ liệu sau khi được
giải mã chính xác sẽ được mã hóa lại và loại trừ dần trong tín hiệu thu. Do đó, tín
hiệu gh p thứ hai có thể được giải điều chế và giải mã mà không bị nhiễu từ tín
hiệu thứ nhất (ít nhất là trong trường hợp lý tưởng). Sau đó dữ liệu được giải
mã chính xác của tín hiệu thứ hai sẽ được mã hóa lại và trừ dần trong tín hiệu
thu trước khi giải mã tín hiệu thứ ba. ác bước cứ thế được tiếp tục thực hiện
cho đến khi tất cả các tín
hiệu được giải điều chế và giải mã.

Trang 48
y1
y2
yNr
nh 3.8: Gi i ghép kênh gi i mã t n hiệu ghép không gi n ự trên SIC
3.4. ơ ồ ườ d
MU-MIMO là một trong những phát triển gần đây nhất của công nghệ MIMO và
là chủ đề của nhiều sự quan tâm trong sự phát triển của LTE. Tuy nhiên, MU-MIMO
thường đòi h i một sự thay đổi khá đáng kể so với công nghệ MIMO thông thường. Theo
kết quả, mục tiêu chính cho MIMO trong các phiên bản đầu tiên của LTE vào việc đạt
được truyền ăng ten đa dạng hoặc một người sử dụng gh p kênh đạt được, trong đó
không đòi h i phải có một thông tin phản hồi CSI phức tạp. Vì vậy, sự hỗ trợ cho MU-
MIMO trong phiên bản đầu tiên của LTE là khá hạn chế. Tuy nhiên, kỹ thuật MU-
MIMO rất có khả năng sẽ là một phần của các phiên bản tương lai của LTE, và các giải
pháp phức tạp hơn và hiệu quả tài nguyên cho dự toán kênh và thông tin phản hồi sẽ
đóng một vai trò quan trọng trong việc đưa ra những kỹ thuật này là một thành công thực
tế.

ung dung ky thuat mimo trong-lte

ung dung ky thuat mimo trong-lte

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to ung dung ky thuat mimo trong-lte

Similar to ung dung ky thuat mimo trong-lte (20)

More from PTIT HCM

More from PTIT HCM (12)

ung dung ky thuat mimo trong-lte