ĐẠI hỌc QUỐC GIA hÀ HỘI TTGJỜIIG ĐẠI hỌc cÔHG IGhỆ h0ÀHG hỮU ThÀIIh DUNG MAG DA HIGGỊIỜI DòIIG VÀ KỸ ThUẬT SIc LUẬN VĂN ThẠc SĨ €ÔIIG IGhỆ ĐIỆN TỬ - VIÊỄH ThÔHNG Hà Nội-2013 ĐẠI hỌc QUỐC GIA hÀ HỘI TTGJỜIIG ĐẠI hỌc cÔHG IGhỆ h0ÀHG hỮU ThÀIIh DUG NANG DA HIGGIỜI DùòùïG VÀ KỸ ThUẬT SIc Hgành : công nghệ Điện lử - Viễn thông chuyên ngành : Kỹ thuậi Điện lử Mã số : 60.0203 LUẬN VĂN ThẠc SĨ €ÔIIG IGhỆ ĐIỆN TỬ - VIÊỄH ThÔHNG HGG|OI hG|GMG DAT KHOA hOc: PGS. TỊ1h AIIh VŨ Page MUc LUc MUc LUc 3 DAI MỤC cÁc KÝ hIỆU, chŨ VIẾT TẮTT.--sscssecvssseecsss 5 DAITh MUc cAc hillh VE, DO THI, BATIG BIÊU .-----5- 5< 9 GIOT TIE U vccssssssssssssssssssssssssssssssssussssussssssssssessssessssessusessasessusessusessusessusssssessasessssesssees 10 Mục liêu nghiên cứu của Luận văn 11 Đối loJợng nghiên cứu 11 PhơJơng pháp nghiên cứu: 12 cấu rúc của Luận văn: 12 CAGJOTIG I. MO Bil Fr KETIB MIÌM). Giới thiệu hệ thống MIMŨ.-- + 2e<Sceeecxeterteterketsrkettrrrrrsrrresrrree 13 I (7900000) :1 7,100 0nnn88nnnnnn.
Mô hình kênh lÃy mẤH. Toiơng quan không gian [LH. Máng anlen nhìn thây nhau (Line-0ƒ-sieh) LÚS. Mang anten doi cực (0ss-pØÏazized|).
Mô hình tin Bid V'À) 2á .c- <5 << «1 1n HH HH ng ng gu ngờ 19 1. KeEIUGN CEOONg essssssssssssssssssssssssssssusssssssssuesssssssssessuscssusessusssssessssessuscssusessucessneesses 22 chƠJƠIIG II: DUIIG ILÃIG KÊITh MIM0 ĐA IIGGIỜI DòI1G (MU-MIM0). Dung năng kênh SU-MIM0 2. Vùng dung năng kênh ÌMÍA €.
o5 <5 nh nh ng nghe 25 2. Vùng dung năng kênh quảng bá (). se ng ghe, 28 2. Dung nang tong be 66 thé dat dag và đối ngẫu UL/DL.
Từ MIM0 đơn ngưjời dòng đến MIM0 đa ngojời đòng. Ihắc lại khái niệm đơyờng lên, Ä0JỜng XuỐng. qác đặc điểm nỗi sật của MU-MIM0 s0 với SU-MIM0. Ihững kết! quả đạt đdợc và vấn đề tần lại hệ MU-MIM0 s0 với SU- MIMO AE e¬.
KEEIUGIN CEOJONG csssessssesssssssssssssssssssssssussssussssussssussssussssuesssucssssessusessusessusessueessneesses 40 ChGJOMG III: KỸ ThUẬT SIc VỚI MU-MIM0 UPLITTR. Gháp kênh không gian. c5 nh HH HH TH HH Hàn TH HH HH gen 3. Ghép kénBr diva l2én IHối Ì2J C.
Xứ lý ộ thu ph HuYỄN. MG top6'6 SMMSE uescsssessssssssssssssssssssssssssssussssussssussssucsssuesssucssssessusessssessucessnecssneesses 49 3. Giải mã với sộ thu SMiMSE-SÌ €.4, KEE MUG CEOJONG csssesssssssssssssssssssssssssssssssssussssussssusssssesssuesssusssssessusessusessucessuecssseesses 54 chƠ|JƠIIG IV: MÔ PhỎIIG ĐÁITh GIA BE TROTIG. Đánh giá hiệu suấi 06 thu qua dung nang tong dat dog ¢ aia 6G PAU.
Đánh giá hiệu suất qua ‡ÿ lệ lỗi sí! bEÏ_. KOEIUGI CELOJONG csssessssssssssssssssssssssssssssussssssessussssussssssssssssssucsssssssusessusessucessussssneesses 60 KET LUAIT VA LOJOTIG PRAT TIVE TD vcssssssssesssssssssessssesssssssssssssssssssesssssssnssssnsesses 61 1. Kế luận của đề đài oes eecsssssssssssssssssesssssssssssssessssessssessssessusessucssssessssessssessusessucessneesses 61 2. Dé xual Fopéng pRGd tig Cli de Udi ccseccsssscssesssssssssessssessssssssssssssssssssessssesssssssnsesses 61 TAT LIEU TBAM KBAO.secsssessssssssssssssscsssssssussssussssussssssssssessssessssessusessussssucssssessssesssees 63 Page DAIHh MỤCc cÁc KÝ hIỆU, chỮ VIẾT TÁT (et - (x)tis max(O, x) XI le -_ chuẩnFr0senius của mội ma lrận x" - Ma tran lién hop xh - chuyén vi cua ma tran lién hgp xT - Ma tran chuyén vi 1 - Ma tran voi tat ca các phần tử là 1 (ma tran đơn vị) A - Ma tran diéu hong mang B -_ hệsố xác định tỷ xích đơjợc sử dụng đề đặt giới hạn công suất phétb - Ma trân phản hồi ThP kích thojớc rxr c[l(a,s) - biến ngẫu nhiên Gauss phức với kỳ vọng a va phojong saibc¢, - Dung năng Shann0n của kênh quảng bá CMAc - Dung nang Shann0n của đa lruy cập Coy - _ Dung năng Shann0n đơn ngoøjời dòng D -__ Ma trận giải mã kết hợp ch0 lất cả ngojời dòng trên đojờng lên kích thơjớc r x M,D, -__ Ma trận giải mã của ngojời dòng thứ ¡ 0n the trén dojong lén kich thajéc rj x M¿D, -_ Ma trận giải mã kết hợp khử MUIch0 lấi tất cả ngojời dòng lrên đơjờng lên D, -__ Malrậngiảimãkếthợp dữliệu giải mãch01ấtcả ngojời dùng rên đơiờng lên Dạ, - Ma trận giải mã của ngojời dùng thứi khử MUI trên đơjờng lên Dị, -___ Ma trận giải mã của ngơojời dòng thứ i ch0 giải mã dữ liệu trén dojong lén E {*} - hàm trung bình © - Ma tran tai cong suất Dj - Ma tran lải công suâi của ngojời dòng thứ i®mp - Ma tram Hải công suất phân lập cải liễn ®wwse - Ma tran tai cong suat MMSE ®,; -_ Phần lử rên đơiờng ché0 chính của ma trận tải công suất f0 - _ Kh0ảng cách sóng mang cOn F, -_ Ma trận mã trolớc kết hợp khử MUI ch tất cả ngojời ding trén dojong xuéng F -_ Malrận mã lroJớc kết hợp dữ liệu mã trơjớc ch0 lát cả ngojời dòng trên đơjờng xuống Fa, - Ma tran mã lrojớc của ngojời dòng thứ ¡ khử MUI trén dojong xuống Fp, -_ Ma trận mã lrojớc của ngoiời dùng thứ ¡ ch0 dữ liệu ma trojéc trén dojong xudng F - Ma tran ma trojéc kết hợp ch0 lất cả ngơjời dòng trên đơjờng xuống kích thojớc MrxrEF, - Ma tran ma trojéc của ngojời dùng thứ ¡ trên đojờng xuống với kích thojớc Mr x r¡ Gy, - Dé loi qc lojong kênh G - Ma tran giải mã kết hợp lất cả các ngojời dùng trên đojờng xuống kích thơjớc r x Page Mr Gi -_ Ma trận giải mã ngojời dùng thứ ¡ trên dojong xuéng v6i kich tho r; x Mr H -_ Ma trận kênh mạng MIMO két hop kich thojoc MT x MT Page vest He Œ nd) thu! h.
wW PAP @) PDP (t) Q xrQ; R 1; Rpt RỊt r dòng r, Yr, Tì Giớc lơjợng của ma lrận kênh Ma trận kênh MIMI của ngojời dùng thứ ¡ kích thojớc Mạ; x My Ma trận kênh MIMI của ngơiời dùng thứ ¡ trên mẫu †hứ j của đ0ạn dữ liệu thứ Ma tran kénh tojong đoJơng của ngojời dòng thứ I trên đ0ạn dữ liệu thứ k Ma trận kênh mang MIM0 kết hợp của nhiễu đồng kênh lên ngoiời dòng thứ ¡ Ma trận kênh mang MIMO két hợp của thành phần đơjờng dẫn kênh Kênh không gian MIM0 trắng kích thơjớc M, x M¿, Ma tran don vi Sô ngơiời dùng hệ số Iicean Tổng số anlen của đầu cuối ngơjời dòng Số lojợng anten tai dau cuối ngơjời dòng thứ Số loiợng anten tai tram co sé Vecl0r mau lạp âm Gauss cộng sinh lại đầu và0 của anten thu Tạp âm cộng sin đã đojợc lọc trên dữ liệu thứi Tổng số sóng mang c0n lr0ng hệ thống chiều dài của ký hiệu liền lố tuần h0àn 0FDM Số sóng mang c0n đơjợc dòng để truyền một khối dữ Số IIumer ký hiệu 0FDM tr0ng một khối dữ liệu Tổng công suất phát công suất của một ký hiệu dữ liệu phức Thông tin về công suất góc của kênh Thông tin công suất trễ của kênh Ma trận mã lrojớc kết hợp cua tat ca ngojời dòng đojờng lên kích thơiớc Mr Ma trận mã troJớc ngơiời dòng thứ ¡ trên đơjờng lên kích thojớc Min x r¡ Ma trận †oJơng quan Tốc độ dữ liệu ngơiời dòng thứ ¡ Tốc độ dữ liệu ngơjời dòng thứ ¡ trên đơ|ờng xuống Tốc độ dữ liệu ngơiời dòng thứ ¡ trên đơjờng lên Tổng số luồng dữ liệu đơjợc truyền tr0ng một hệ thống đa ngơjời - Số luồng đữ liệu đơjợc truyền tới ngojời dòng thir i Ma tran tojong quan bénthu Ma tran tojong quan sên phat Ma trận tojong quan dir ligu dau va0 kich thojoc r Ma tran tojong quan lạp âm Phgjong sai của sai số ojớc lojợng kênh Gia tri riêng thứ ¡ Page Ơn - Phong sai tap 4m cong sinh tai dau va0 cua mot anenơy - Độ lrểTMS Page 00 - _ Độ rộng góc IMS > - Ma tran dojong ché0 voi cdc giá trị riêng trên đo|ờng ché0 chính đề không lăng U - cde vecl0r suy siến phải (cột) Vv - cdc vecl0r suy biến lrái (hàng) x -_ Vecl0rdữliệu đầu và0 kếthợptấtcả ngojời dùng kích thoJớcr x1 x, -_ Vecl0r dữ liệu đầu và0 của ngơojời dòng thứ ¡ kích thơjớc r; x I y -_ Vecl0r†hu kết hợp của1ấtcả ngơjời dòng kích thơjớcr xlIy; -__ Vecl0r thu của ngơjời dòng thứ 1 kích thơjớc r; x I Zi - Dw ligu mã hoa nggoi dong thi ADc - Anal0g digital cCOmverter AP - Access pOint be - br0adcast channel bEl' - biterrOr rate bD - bl0ck diagOnalizatiOn bS - base stahOn ccDF - cumulative cCOmplementary distrinuhOn funchOn cQI - channel quality indicatOr cSI - channel state infOrmatiOn DET - _ D0minanl eigenm0de lransmissi0n DFE - DecisiOn feedback equalizer DFT - Discrete FOurier transfOrm DL - DOwnlink DPc - Dirty-paper cOding/Dirty-paper cOde FDD - Frequency divisiOn duplex FDMA - Frequency divisiOn multiple access IQ - In-phase /Quadrature ITBD - Iterative regularized bl0ck diag0nalizah0n JI'bD - JOint regularized bl0ck diag0nalizaHiOnLDc - Linear Dispersi0n c0de LHA - LOw-n0ise amplifier LOS - Line Of sight MAc - Multiple access channel MIMO - Multiple-input multiple-Output MMSE~ - Minimum mean square err0r MSE - Mean square err0r MU - Multi-user MUI - Multi-user Page Inlerference IILOS - Tl0n- line-Of sight OFDM - Orth0gOnal frequency divisiOn multiplex OFDMA - Orth0gOnal frequency divisiOn multiple access0STbc - 0rlh0g0mal space-lime sl0ck c0de PA - POwer amplifier Page PAP - POwer angle prOfile PDP - POwer delay prOfile QAM - Quadrature amplitude m0dulai0nQ0S - Quality Of service IF - TadiO frequency TMS -_ r00E-mean- squared TbD - Tegularized bl0ck diagOnalizahOn TSO ThP - Tegularized successive OptimizahOn TOmlinsOn-harashima-precOding Q0STbc - Quasi-0rth0g0nal space lime bl0ck c0ding SDMA - Spatial divisiOn multiple access SIc - Successive interference cancellatiOn Smr - Signal 10 interference plus n0ise rali0 SISO - Single-input single-Output snr - Signal 10 n0ise ralO SMMSE_ - Successive minimum mean square err0r SMUX - Spatial Muliplexing SOThP - Successive OplimizatiOn TOmlinsOn-harashima- precOding STc - Space Time cOding SU - Single user SVD - Singular value decOmp0sii0n TDD- Time divisi0n duplex TDMA ~~ -_ Time divisiOn multiple access ThP - TOmlinsOn-harashima-precOding UL - Uplink ULA - UnifOrm Linear Array UT - User Terminal V-bLAST - Vertical bell Labs Layered SpaceTime VS - Very simple WIHHET Wireless WOrld Initiative lew Tadi0 ZF - Zer0 fOrcing Page DAIh MUc cAc hillh VE, DO ThI, bAIIG bIEU hình 1.6: Mô hình hệ thống MIÌM0. 225 555c5ccccccccxeccrecres Mô hình kênh MIMO0 với Mr anten phát và Mr anlen thu Mô hình mảng anlen nhìn hẩyy.-- 25c 55c ket Sơ đồ khối hệ thống MU-MIM0 d0wnlinj.-2c2 55c ccccccccccee Sơ đồ khối tín hiệu và0 2a hệ thống MU-MIM0 đường uplinE. 22 Vòng dung năng MAc với kỹ thuật thu SIc hệ thống SIS0 ((2,1),1). 28 hình oên leái là hai vòng dung năng sử dụng ch0 một bc suy vién voi M=1.
hình phụ bên phải là hai vòng dung năng sử dụng chỦ một bc không suy oiễn với M>1. Khu vực này là phân lôi qia sự kết hợp lỷ lệ dung năng qia hai nHgGIỜi đÙHg. + TT ng nh Hàng TH TH Hàng iưy 31 Giới hạn cận teén cia be dung nang tiéu haO 10%. Teqong hop Mr < Mr HT HT TT TT HH HT TT TT TT TT TT HT TT TT TT TT HT TT TT TT ti 35 Giới hạn cận teén cia bc dung nang tiéu haO 10%.
Teqong hop Mr > Mr HT HT TT HH HT TT TT TT TH TH TT TT TH TT TT Tà TT TT TT gen rkc 3ó Kiến lzúc sộ BA MIMO 165 Ot .sscsssesssesssesssesssesssesssesssesssesssesssesssesssesssessseessees 42 hệ thống MIMO0 cau PinBr anken 2X2 oecccccccsssesssesssesssesssesssesssesssesscssesssesssees 45 Thu luyễn linh/Giải ghép kênh qác tính hiệu đqợc ghép không gian.45 Ghép kênh không gian dựa lsên Hỗ Ï2GJỚCC.