Nghiên cứu phát triển kỹ thuật mã hóa mạng lớp vật lý trong hệ thống chuyển tiếp vô tuyến hai chiều tt

Tran, Channel quantization-based physical-layer network coding for two-way relay STBC system, Vietnam Journal of Computer Science, Springer, vol.. Nguyen, Low-Complexity Estimation for S

Trang 1

BË QUÈC PHÁNG HÅC VI›N Kß THUŠT QU…N SÜ

NGUY™N HÚU MINH

NGHI–N CÙU PH•T TRIšN Kß THUŠT M‚ HÂA M„NG LÎP VŠT LÞ TRONG H› THÈNG CHUYšN TI˜P VÆ TUY˜N HAI CHI—U

Chuy¶n ngh nh: Kß THUŠT I›N TÛ

M¢ sè: 9 52 02 03

TÂM T•T LUŠN •N TI˜N Sž Kß THUŠT

H Nëi - N«m 2019

Trang 2

CÆNG TRœNH ×ÑC HO€N TH€NH T„I HÅC VI›N Kß THUŠT QU…N SÜ - BË QUÈC PHÁNG.

Ng÷íi h÷îng d¨n khoa håc: 1 TS Ph¤m V«n Biºn

2 PGS TS Tr¦n Xu¥n Nam

Ph£n bi»n 1: PGS TS Trành Anh Vô

Ph£n bi»n 2: PGS TS L¶ Nhªt Th«ng

Ph£n bi»n 3: PGS TS Ho ng M¤nh Th-ng

Luªn ¡n s³ ÷ñc b£o v» tr÷îc Hëi çng ¡nh gi¡ luªn ¡n c§p Håc vi»n theo Quy¸t

ành sè 1154/Q -HV ng y 17 th¡ng 4 n«m 2019 cõa Gi¡m èc Håc vi»n Kÿ thuªt

Qu¥n sü, håp t¤i Håc vi»n Kÿ thuªt Qu¥n sü v o hçi 14 gií 00 ng y 14 th¡ng 4

n«m 2019

Câ thº t¼m hiºu luªn ¡n t¤i:

- Th÷ vi»n Quèc gia Vi»t Nam

- Th÷ vi»n Håc vi»n Kÿ thuªt Qu¥n sü

1 N H Minh, P V Biºn v T X Nam, N¥ng cao ph©m ch§t cho h» thèng chuyºn ti¸p hai chi·u sû döng ¡nh x¤ m¢ hâa m¤ng phi tuy¸n, T¤p ch½ Nghi¶n cùu KH & CN Qu¥n sü, sè 56, trang 76-85, th¡ng 8 n«m 2018

2 H M Nguyen, X N Tran, V B Pham, and T N Tran, Channel quantization-based physical-layer network coding for two-way relay STBC system, Vietnam Journal of Computer Science, Springer, vol 5, Issue 1,

pp 59-66, February 2018

3 H M Nguyen, X N Tran, V B Pham, and C D Nguyen, Linear Net-work Coding Using Channel Quantization Combining with SIC Based Esti-mation for Multiple Antenna Systems," AEU-International Journal of Elec-tronics and Communications, Elsevier, vol.95, pp.107-117, October, 2018

4 H M Nguyen, X N Tran, V B Pham, and C D Nguyen, Low-Complexity Estimation for Spatially Modulated Physical-Layer Network Coding Sys-tems," Wireless Communications and Mobile Computing, vol 2018, Article

ID 6310519, 13 pages, 2018 https://doi.org/10.1155/2018/6310519

5 H M Nguyen, V B Pham, X N Tran, and T N Tran, Channel Quan-tization Based Physical-Layer Network Coding for MIMO Two-Way Relay Networks, In Proc IEEE Int Advanced Technol Commun (ATC), 2016,

pp 197-203

6 T T Nghi»p, P V Biºn v N H Minh, i·u ch¸ khæng gian ph¥n t¡n cho c¡c m¤ng væ tuy¸n hñp t¡c sû döng c¡c nót chuyºn ti¸p a «ng ten, T¤p ch½ Khoa håc v Kÿ thuªt, HVKTQS, sè 185, trang 80-92, 8/2017

7 T N Tran, V B Pham, and H M Nguyen, Improving performance of the asynchronous cooperative relay networks with maximum ratio combining and transmit antenna selection technique, VNU Journal of Science: Computer Science and Communication Engineering, vol 33, no 1, pp 28-35, 1/2017

Trang 3

K˜T LUŠN V€ H×ÎNG NGHI–N CÙU T×ÌNG LAI

A K¸t luªn

Nëi dung luªn ¡n tr÷îc h¸t ¢ giîi thi»u kh¡i qu¡t nhúng ki¸n thùc cì b£n v·

m¤ng chuyºn ti¸p væ tuy¸n hai chi·u v c¡c kÿ thuªt nh¬m n¥ng cao hi»u qu£

truy·n d¨n C¡c kÿ thuªt nghi¶n cùu bao gçm: kÿ thuªt m¢ hâa m¤ng, kÿ thuªt

truy·n d¨n MIMO v kÿ thuªt i·u ch¸ khæng gian cho chuyºn ti¸p hai chi·u Ngo

i ra, c¡c cæng tr¼nh li¶n quan trüc ti¸p ¸n nëi dung luªn ¡n công ÷ñc nghi¶n

cùu Tr¶n cì sð â, luªn ¡n ¢ · xu§t kÿ thuªt m¢ hâa m¤ng sû döng ¡nh x¤ phi

tuy¸n v ¡nh x¤ tuy¸n t½nh düa tr¶n ph÷ìng ph¡p ÷îc l÷ñng ë phùc t¤p th§p º ¤t

÷ñc ph©m ch§t cao Ngo i ra, luªn ¡n cán · xu§t k¸t hñp giúa kÿ thuªt m¢ hâa

m¤ng vîi c¡c kÿ thuªt kh¡c nh÷ STBC, SM nh¬m ¤t hi»u qu£ truy·n d¨n cao

cho chuyºn ti¸p væ tuy¸n hai chi·u Tâm t-t nhúng âng gâp cõa luªn ¡n, công

nh÷ · xu§t mët sè h÷îng nghi¶n cùu ti¸p theo trong t÷ìng lai ÷ñc tr¼nh b y

d÷îi ¥y

B H÷îng ph¡t triºn ti¸p theo

M°c dò luªn ¡n ¢ tªp trung nghi¶n cùu nhúng lþ thuy¸t cì b£n công nh÷ ·

xu§t c¡c kÿ thuªt cho truy·n d¨n chuyºn ti¸p væ tuy¸n hai chi·u Tuy nhi¶n,

theo nhªn ành chõ quan cõa nghi¶n cùu sinh, câ mët sè v§n · c¦n ti¸p töc ÷ñc

nghi¶n cùu v thüc hi»n trong t÷ìng lai:

1 Nghi¶n cùu gi£m ë phùc t¤p ÷îc l÷ñng v m¢ hâa cho kÿ thuªt gh²p k¶nh

khæng gian trong chuyºn ti¸p hai chi·u, sû döng nhi·u d¤ng t½n hi»u câ

bªc i·u ch¸ cao hìn;

2 Nghi¶n cùu kÿ thuªt chuyºn ti¸p hai chi·u song cæng (FD: Full-Duplex)

º ¤t ÷ñc hi»u qu£ sû döng phê cao;

3 Nghi¶n cùu mð rëng cho h» thèng chuyºn ti¸p hai chi·u câ nhi·u ch°ng

chuyºn ti¸p;

4 Nghi¶n cùu c£i thi»n ph©m ch§t h» thèng truy·n d¨n chuyºn ti¸p hai

chi·u trong mæi tr÷íng k¶nh pha- inh chån låc t¦n sè;

5 Nghi¶n cùu hi»n thüc hâa c¡c k¸t qu£ ¤t ÷ñc tr¶n ph¦n cùng

1 Bèi c£nh nghi¶n cùu

º mð rëng ph¤m vi k¸t nèi v n¥ng cao hi»u qu£ truy·n d¨n cho m¤ng væ tuy¸n th¸ h» mîi, g¦n ¥y c¡c v§n · li¶n quan ¸n m¤ng chuyºn ti¸p væ tuy¸n hai chi·u ¢ nhªn ÷ñc nhi·u sü quan t¥m cõa c¡c nh nghi¶n cùu Trong c¡c nghi¶n cùu v· m¤ng chuyºn ti¸p hai chi·u, vi»c nghi¶n cùu xû lþ t¤i nót chuyºn ti¸p âng mët vai trá quan trång, gióp n¥ng cao hi»u qu£ truy·n d¨n Trong sè c¡c nghi¶n cùu â, kÿ thuªt cèt lãi l m¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ (PNC: Physical-layer Network Coding) Nguy¶n nh¥n l do kÿ thuªt n y cho ph²p gi£m thíi gian truy·n d¨n, gióp l m t«ng thæng l÷ñng m¤ng l¶n g§p æi so vîi chuyºn ti¸p truy·n thèng khæng sû döng m¢ hâa m¤ng

º n¥ng cao hìn núa hi»u qu£ truy·n d¨n, PNC câ thº k¸t hñp th¶m c¡c kÿ thuªt kh¡c nh÷ gh²p k¶nh ph¥n chia theo khæng gian (SDM: Spatial Division Multiplexing), t¤o d¤ng bóp sâng (BM: Beamforming) hay cán gåi l h» thèng ti·n m¢ hâa (Pre-coding) ho°c k¸t hñp ph¡t m¢ khæng gian thíi gian (STC: Space Time Code) Trong sè â, do kÿ thuªt SDM sû döng nhi·u «ng-ten ph¡t n¶n c¦n y¶u c¦u çng bë giúa c¡c «ng-ten ph¡t, d¨n ¸n h» thèng s³ phùc t¤p Ngo i ra, nhi¹u çng k¶nh t¡c ëng t¤i ¦u v o «ng-ten thu l m gi£m ch§t l÷ñng h» thèng công nh÷ l m t«ng ë phùc t¤p xû lþ t¤i nót chuyºn ti¸p Kÿ thuªt ti·n m¢ hâa gióp ìn gi£n cho xû lþ t¤i nót chuyºn ti¸p nh÷ng tr£ gi¡ l m¡y ph¡t y¶u c¦u bi¸t tr÷îc thæng tin tr¤ng th¡i k¶nh truy·n Ngo i ra, qu¡ tr¼nh xû lþ t¤i m¡y ph¡t cõa c¡c nót ¦u cuèi trð n¶n phùc t¤p khi câ th¶m c¡c bë ti·n xû lþ Vîi c¡c nh÷ñc iºm â, kÿ thuªt SDM v ti·n m¢ hâa ½t ÷ñc quan t¥m nghi¶n cùu trong m¤ng chuyºn ti¸p hai chi·u Trong sè c¡c kÿ thuªt ph¡t m¢ STC sû döng cho chuyºn ti¸p hai chi·u, m¢ khèi khæng gian thíi gian (STBC: Space Time Block Code), ti¶u biºu l m¢ Alamouti nhªn ÷ñc nhi·u quan t¥m nghi¶n cùu Nguy¶n nh¥n l do kÿ thuªt n y ¤t ÷ñc bªc ph¥n tªp to n ph¦n, trong khi m¡y ph¡t khæng c¦n bi¸t CSI Ngo i ra vi»c xû lþ t½n hi»u t¤i c¡c m¡y ph¡t/thu công ìn gi£n V¼ vªy, nghi¶n cùu kÿ thuªt STBC cho truy·n d¨n chuyºn ti¸p hai chi·u s³ gâp ph¦n mang l¤i hi»u qu£ truy·n d¨n cao Mët kÿ thuªt mîi ti¶n ti¸n ÷ñc nghi¶n cùu nhi·u g¦n ¥y l i·u ch¸ khæng gian (SM: Spatial Modulation) cho ph²p nhªn

÷ñc t«ng ½ch gh²p k¶nh Kÿ thuªt SM cán câ nhi·u ÷u iºm nêi bªt hìn so vîi SDM nh÷: ch¿ c¦n

Trang 4

mët bë cao t¦n ph¡t chung cho t§t c£ c¡c «ng-ten Do vªy, t¤i méi thíi iºm

ch¿ mët «ng-ten ÷ñc k½ch ho¤t n¶n khæng c¦n çng bë giúa c¡c «ng-ten cõa

m¡y ph¡t, khæng x©y ra hi»n t÷ñng nhi¹u ICI t¤i m¡y thu Ngo i ra, vi»c ÷îc

l÷ñng t½n hi»u t¤i m¡y thu công ìn gi£n hìn so vîi h» thèng SDM Câ thº nâi,

nghi¶n cùu kÿ thuªt SM trong truy·n d¨n chuyºn ti¸p væ tuy¸n hai chi·u câ þ

ngh¾a quan trång, gâp ph¦n n¥ng cao hi»u qu£ truy·n d¨n

Qua ph¥n t½ch ð tr¶n, nghi¶n cùu sinh nhªn th§y, vi»c nghi¶n cùu kÿ

thuªt m¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ câ vai trá h¸t sùc quan trång, gióp n¥ng cao hi»u

qu£ truy·n d¨n Hìn núa, nghi¶n cùu k¸t hñp giúa kÿ thuªt m¢ hâa m¤ng lîp vªt

lþ vîi c¡c kÿ thuªt kh¡c nh÷ STBC ho°c SM công l h÷îng nghi¶n cùu ¦y triºn

vång, gâp ph¦n n¥ng cao ph©m ch§t h» thèng công nh÷ c£i thi»n hi»u qu£

sû döng phê trong i·u ki»n phê t¦n sè c§p ph¡t h¤n ch¸ Ch½nh v¼ vªy,

nghi¶n cùu sinh ¢ lüa chån v thüc hi»n · t i Nghi¶n cùu ph¡t triºn kÿ thuªt m¢

hâa m¤ng lîp vªt lþ trong h» thèng chuyºn ti¸p væ tuy¸n hai chi·u Thüc hi»n

th nh cæng · t i n y s³ gâp ph¦n n¥ng cao ch§t l÷ñng truy·n d¨n cho m¤ng

chuyºn ti¸p væ tuy¸n hai chi·u nâi ri¶ng v cho m¤ng thæng tin væ tuy¸n th¸ h»

mîi nâi chung

2 âng gâp cõa Luªn ¡n

Mët sè âng gâp ch½nh cõa Luªn ¡n câ thº ÷ñc tâm t-t nh÷ sau:

· xu§t gi£i ph¡p ÷îc l÷ñng v ¡nh x¤ phi tuy¸n trong kÿ thuªt m¢ hâa

m¤ng lîp vªt lþ k¸t hñp vîi kÿ thuªt m¢ khæng gian-thíi gian STBC, cho

ph²p c£i thi»n ph©m ch§t h» thèng chuyºn ti¸p hai chi·u;

· xu§t gi£i ph¡p ÷îc l÷ñng t½n hi»u câ ë phùc t¤p th§p cho kÿ thuªt m

¢ ho¡ m¤ng lîp vªt lþ ¡nh x¤ tuy¸n t½nh düa tr¶n kÿ thuªt l÷ñng tû hâa

k¶nh v k¸t hñp kÿ thuªt khû nhi¹u nèi ti¸p SIC c£i ti¸n, trong khi v¨n £m

b£o ph©m ch§t cõa h» thèng;

· xu§t gi£i ph¡p ÷îc l÷ñng t½n hi»u câ ë phùc t¤p th§p cho h» thèng

chuyºn ti¸p hai chi·u k¸t hñp giúa m¢ ho¡ m¤ng lîp vªt lþ ¡nh x¤ tuy¸n

t½nh v i·u ch¸ khæng gian, cho ph²p c£i thi»n ph©m ch§t h» thèng

3 Bè cöc Luªn ¡n

Luªn ¡n gçm 144 trang, ngo i c¡c ph¦n: Mð ¦u; k¸t luªn v h÷îng ph¡t triºn cõa

luªn ¡n; Danh möc c¡c cæng tr¼nh cæng bè; v T i li»u tham kh£o, luªn ¡n

chia th nh 4 ch÷ìng nh÷ tr¼nh b y ti¸p theo

10 −1

u 10 −1

10 −2

Đề xuất SM−QSIC 2x2x2 4−QAM Đề xuất SM−QSIC 4x4x4 16−QAM

10 −5 SM-ML 2x2x2 4−QAM [62]

10 −5 SM-ML 4x4x4 16−QAM [62]

H¼nh 4.3: Ph©m ch§t BER ¦u cuèi ¸n ¦u cuèi t¤i hi»u qu£ sû döng phê 3 b½t/s/Hz, vîi N = 2; M = 4 v 6 b½t/s/Hz, vîi N = 4; M = 16

k²m mët ½t kho£ng 0; 7 dB t¤i hi»u qu£ phê th§p Khi so s¡nh t¤i hi»u qu£ phê cao, c£ hai ph÷ìng ph¡p n y t÷ìng ÷ìng

K¸t qu£ so s¡nh hi»u qu£ xû lþ trong B£ng 4.1 cho th§y, · xu§t SM-QSIC

câ ë phùc t¤p phö thuëc ½t v o bªc i·u ch¸ M, chõ y¸u phö thuëc v o sè l÷ñng

«ng-ten N ÷ñc trang bà v hi»u qu£ hìn so vîi c¡c ph÷ìng ph¡p kh¡c

B£ng 4.1: So s¡nh hi»u qu£ ë phùc t¤p [flop/symbol] theo M v N

M = 4 M = 16 M = 64 M = 4 M = 16 M = 64

4.4 K¸t luªn ch÷ìng Trong ch÷ìng n y, Luªn ¡n ¢ · xu§t ph÷ìng ph¡p ÷îc l÷ñng câ ë phùc t¤p th§p cho mæ h¼nh chuyºn ti¸p hai chi·u câ sû döng kÿ thuªt SM k¸t hñp PNC

¡nh x¤ tuy¸n t½nh ë phùc t¤p th§p cõa ph÷ìng ph¡p nhªn ÷ñc nhí ¡p döng l÷ñng tû hâa k¶nh k¸t hñp lo¤i nhi¹u SIC l°p Trong â, ë phùc t¤p ÷îc l÷ñng mët chám sao vuæng ÷ñc gi£m nhä ¡ng kº so vîi ph÷ìng ph¡p truy·n thèng Ngo i ra, gi£i ph¡p ÷îc l÷ñng l¦n l÷ñt ch¿ sè «ng-ten k½ch ho¤t v kþ hi»u i·u ch¸ M-QAM gióp gi£m thiºu ¡ng kº ë phùc t¤p ÷îc l÷ñng

Trang 5

SIC l¦n thù 2: Quy¸t ành c°p kþ hi»u i·u ch¸ M-QAM.

x^(1) = Q w (^(1)u;v^) r (^(1u;v;2)^) x~ (^(2)u;v^) ; (4.16)

r (1;2) w (1) r(1;1)x^ (1) + r (2;2) w (2)

r

K¸t qu£ ÷îc l÷ñng (^u; v^), (^x ; x^ ) s³ ÷ñc m¢ th nh u v x , sû döng

i·u ch¸ khæng gian º ph¡t qu£ng b¡ thæng tin n y ¸n c¡c nót ¦u cuèi

4.3 K¸t qu£ mæ phäng v ph¥n t½ch ph©m ch§t

SIMO−ML 1x8x1 32−QAM

−1

10 −1 SM−ML 8x8x8 4−QAM [21]

10

10 −2

10 −3

10 −4

Đề xuất SM−QSIC 4x4x4 4−QAM

SIMO−ML 1x4x1 16−QAM

10 −5

SM−ML 4x4x4 4−QAM [21]

H¼nh 4.2: Ph©m ch§t BER trong tr÷íng hñp hi»u qu£ sû döng phê 4

b½t/s/Hz, vîi N = 4; M = 4 v 5 b½t/s/Hz, vîi N = 8; M = 4

H¼nh 4.2 so s¡nh ph©m ch§t BER t¤i hi»u qu£ phê l¦n l÷ñt l 4 b½t/s/Hz, 5

b½t/s/Hz K¸t qu£ cho th§y, ph©m ch§t BER cõa ph÷ìng ph¡p ÷îc l÷ñng · xu§t

x§p x¿ ph÷ìng ph¡p SM-ML So vîi ph÷ìng ph¡p SIMO-ML còng tèc ë truy·n d¨n v

còng sè «ng-ten thu t¤i nót chuyºn ti¸p, ph÷ìng ph¡p · xu§t nhªn ÷ñc t«ng ½ch

SNR cao hìn Cö thº, t¤i BER = 10 3, ph÷ìng ph¡p · xu§t SM-QSIC nhªn ÷ñc t«ng

½ch SNR lîn hìn kho£ng 4 dB t¤i hi»u qu£ phê 4 b½t/s/Hz, kho£ng 7; 5 dB t¤i

hi»u qu£ phê 5 b½t/s/Hz

H¼nh 4.3 so s¡nh ph©m ch§t BER t¤i c¡c nót ¦u cuèi t¤i hi»u qu£ phê l¦n

l÷ñt l 4 b½t/s/Hz v 6 b½t/s/Hz K¸t qu£ cho th§y, ph©m ch§t BER cõa h»

thèng · xu§t hi»u qu£ hìn nhi·u so vîi h» thèng SIMO khæng sû döng i·u ch¸

khæng gian So s¡nh vîi SM-ML, ph÷ìng ph¡p · xu§t câ t«ng ½ch SNR

22

Ch÷ìng 1

Kß THUŠT TRUY—N DˆN CÌ BƒN TRONG M„NG CHUYšN TI˜P VÆ TUY˜N HAI CHI—U Nëi dung Ch÷ìng n y nghi¶n cùu c¡c v§n · têng quan v· m¤ng chuyºn ti¸p

væ tuy¸n hai chi·u v c¡c kÿ thuªt cì b£n nh¬m n¥ng cao hi»u qu£ truy·n d¨n Tr¶n cì sð nghi¶n cùu ÷u iºm v nh÷ñc iºm cõa c¡c kÿ thuªt truy·n d¨n công nh÷ c¡c cæng tr¼nh li¶n quan ¸n nhúng kÿ thuªt n y, tø â nghi¶n cùu sinh x¡c ành c¡c nëi dung nghi¶n cùu cõa luªn ¡n nh÷ sau:

Nghi¶n cùu kÿ thuªt m¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ sû döng ¡nh x¤ phi tuy¸n Nghi¶n cùu k¸t hñp kÿ thuªt m¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ ¡nh x¤ phi tuy¸n vîi

kÿ thuªt MIMO-STBC

Nghi¶n cùu kÿ thuªt m¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ sû döng ¡nh x¤ tuy¸n t½nh Nghi¶n cùu k¸t hñp kÿ thuªt m¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ ¡nh x¤ tuy¸n t½nh vîi kÿ thuªt i·u ch¸ khæng gian

Möc ti¶u c¦n ¤t ÷ñc cõa c¡c h÷îng nghi¶n cùu trong luªn ¡n l :

· xu§t h» thèng câ ph©m ch§t nh÷ SER, thæng l÷ñng cao so vîi c¡c ph÷ìng ph¡p kh¡c, vîi ë phùc t¤p xû lþ t½nh to¡n t¤i nót chuyºn ti¸p ch§p nhªn ÷ñc

Gi£m ¡ng kº ë phùc t¤p t½nh to¡n t¤i nót chuyºn ti¸p trong khi ph©m ch§t SER suy gi£m khæng ¡ng kº so vîi ph÷ìng ph¡p ÷îc l÷ñng v m¢ hâa m¤ng sû döng ML

Tr¶n cì sð c¡c h÷îng nghi¶n cùu ¢ x¡c ành v c¡c möc ti¶u c¦n ¤t ÷ñc, nëi dung luªn ¡n l¦n l÷ñt gi£i quy¸t c¡c v§n · n y trong c¡c ch÷ìng ti¸p theo

3

Trang 6

Ch÷ìng 2

M‚ HÂA M„NG LÎP VŠT LÞ •NH X„ PHI TUY˜N

CHO M„NG CHUYšN TI˜P HAI CHI—U 2.1 M¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ sû döng ¡nh x¤ phi tuy¸n

2.1.1 Mæ h¼nh h» thèng

X²t mæ h¼nh chuyºn ti¸p hai chi·u ÷ñc minh håa nh÷ trong H¼nh 2.1

H¼nh 2.1: Mæ h¼nh m¤ng chuyºn ti¸p hai chi·u

Qu¡ tr¼nh truy·n d¨n giúa hai nót ¦u cuèi ÷ñc thüc hi»n trong hai pha: a

truy nhªp (MA: Multiple Access) v qu£ng b¡ (BC: Broadcast) Do pha BC

ho¤t ëng t÷ìng ÷ìng vîi h» thèng li¶n l¤c iºm - iºm, v¼ vªy Luªn ¡n ch¿ tªp

trung tr¼nh b y cho pha MA T½n hi»u nhªn ÷ñc t¤i nót chuyºn ti¸p trong pha

MA l :

y = h1 p x

2 + n = h1x1 + h2x2 + n;

•p döng ML º ÷îc l÷ñng c°p t½n hi»u tø hai nót nguçn nh÷ sau:

Tø m¢ t¤o ra t¤i nót chuyºn ti¸p ÷ñc thüc hi»n nh÷ sau:

xR = x^1 x^2 = x^1;rx^2;r + jx^1;ix^2;i; (2.3) Gi£i m¢ t½n hi»u nhªn ÷ñc t¤i nót ¦u cuèi Tk nh÷ sau:

x^Tk = xR xk = xR;rxk;r + jxR;ixk;i; (k = 1; 2): (2.4)

N¸u gåi L l mùc l÷ñng tû v chån L = round r(1;2)=r(1;1) Kþ hi»u

l ë l»ch cõaLso vîir(1;2)=r(1;1)

l = r(1;2)=r(1;1) L

(1)

= (x + Lx(2)), ph÷ìng tr¼nh(4.8)vi¸t l¤i th nh

w(2) = r2;2x(2) + n(2): 4.2.2 ×îc l÷ñng düa tr¶n lo¤i bä nhi¹u SIC l°p SIC l¦n thù 1: ×îc l÷ñng ch¿ sè «ng-ten k½ch ho¤t B÷îc 1: ×îc l÷ñng sì bë th nh ph¦n x(2) câ trong biºu thùc w(2):

- N¸u M = 4, ÷îc l÷ñng m·m ÷ñc thüc hi»n nh÷ sau:

2

- N¸u M > 4, ÷îc l÷ñng m·m ÷ñc thüc hi»n nh÷ sau:

r (2;2) khi r (2;2) (pM 1):

B÷îc 2: ×îc l÷ñng t½n hi»u x

H m quy¸t ành x~(sum) s³ l x~(sum) ^

w (1a)lx (2) .

B÷îc 3: ×îc l÷ñng th nh ph¦n x(2):= Q

j j B÷îc 4: T½nh sai sè ÷îc l÷ñng v quy¸t ành ch¿ sè «ng-ten k½ch ho¤t:

(sum) (sum) 2

(4.15)

(^u; v^)ML = arg min f (~x ((2)u;v) )g:

(u;v)2f1;::;Ng

Trang 7

T½n hi»u y = [y1 ; ::; yN ] nhªn ÷ñc t¤i nót chuyºn ti¸p l

= huRx + hvRx

×îc l÷ñng ML º t¡ch (x(1); x(2)), (u; v) cõa hai nót ¦u cuèi Ts nh÷ sau:

arg min

(

(1) 2f

M¢ hâa m¤ng thæng qua ph²p to¡n XOR ÷ñc thüc hi»n nh÷ sau:

(R)

^(1) ^(2) ; (R)

^(1) ^(2); (4.3)

b

^(s) =M 1 ^(s) M 1(^x(s)), vîi M 1 ( );M 1 ( )

Pha BC: Nót chuyºn ti¸p ph¡t qu£ng b¡ ¸n c¡c nót ¦u cuèi b¬ng c¡ch i·u

ch¸ SM Gi£i m¢ thæng tin nhªn ÷ñc chuéi b½t cõa nót èi t¡c nh÷ sau:

b^(2)= h b^id(2); b^sb(2)i

= h M11(k^) bid(1); M11(^x(R)) bsb(1)i

4.2 M¢ hâa m¤ng düa v o ÷îc l÷ñng ë phùc t¤p th§p

Vi¸t l¤i ph÷ìng tr¼nh (4.1) d÷îi d¤ng v²c tì v ma trªn nh÷ sau:

Ph¥n r¢ QR ma trªn H(u;v) trong ph÷ìng tr¼nh (4.5) nhªn ÷ñc:

(4.6) H

(u;v)=Q

(u;v)R

(u;v);

H

Nh¥n hai v¸ ph÷ìng tr¼nh (4.5) vîi Q(u;v) nhªn ÷ñc:

w(u;v) = Qy

4.2.1 L÷ñng tû hâa k¶nh

w (2) = r(2;2)x (2) + n (2) :

2.1.2 · xu§t ph÷ìng ph¡p ÷îc l÷ñng v ¡nh x¤ m¢ hâa m¤ng Bi¸n êi ph÷ìng tr¼nh t½n hi»u thu (2.1) v· d¤ng:

y = h1(x1

trong â kþ hi»u Lz = h2=h1 = L + l, vîi L v l ÷ñc x¡c ành:

4 L = round h 1 ; l = Resh 1 = h 1L; (2.6)

2

3

Tr÷íng hñp2 2 f 1; aj; 1 jg, do tçn t¤i nhúng iºm tr¶n chám sao

g¦n nhau n¶n ÷îc l÷ñng v m¢ hâa düa v o ML truy·n thèng (ML-PNC) câ

0

R

c£i ti¸n, kþ hi»u-3 l EML11-PNC,12 ÷ñc thüc hi»n nh÷ sau:

In-phase Am pha litudex2 A

x^ = arg min h

trong â x = x 1 + Lx 2 , A l tªp hñp c¡c iºm thuëc chám sao ÷ñc mæ t£ nh÷

tr¶n H¼nh 2.2 n¸u L 2 f 1; jg, ho°c n¸u L 2 f 1 jg

4

10

-1

-4

In-phase Am litude

H¼nh 2.2: Chám sao A vîi L 2 f 1; jg ho°c L 2 f 1 jg

Tr÷íng hñp L 2 f 1; jg: K¸t qu£ ¡nh x¤ gi¡ trà ÷îc l÷ñng x^ º t¤o

th nh tø m¢ xR thuëc chám sao 4-QAM ÷ñc1 2· xu§t nh÷ trong B£ng 2.1.3 Tr÷íng hñp L 2 f 1 jg: º tèi pha÷

u c¦n

8¡nh x¤9 th nh4chám sao 5-QAM

T¤i ¦u thu, méi nót ¦u cuèi nhí bi¸t ÷ñc L v thæng tin cõa nâ ¢ ph¡t

i trong pha ¦u ti¶n, tø â gi£i m¢ º nhªn ÷ñc thæng tin cõa nót èi t¡c

Đồng pha

Trang 8

B£ng 2.1: •nh x¤ th nh tø m¢ xR t¤i nót chuyºn ti¸p khi L 2 f 1; jg

iºm tr¶n chám sao Gi¡ trà ÷îc l÷ñng x^ •nh x¤ tø m¢ xR

{1, 3, 5, 7} f 2 + 2j; 2 + 2j; 2 2j; 2 2jg 1 + j

B£ng 2.2: •nh x¤ th nh tø m¢ xR t¤i nót chuyºn ti¸p khi L 2 f 1 jg

iºm tr¶n chám sao Gi¡ trà ÷îc l÷ñng x^ •nh x¤ tø m¢ xR

{1, 6, 7, 12} f 1 + 3j; 3 + j; 3 j; 1 3jg 8=p 165 + jp 5=11

{3, 9} f 3 + j; 1 jg 8=p 165 + jp =115

p = 55 p

C¡c tham sè mæ phäng ÷ñc t½nh to¡n t¤i nót chuyºn ti¸p trong pha MA,

trong â t½n hi»u sû döng i·u ch¸ 4-QAM v k¶nh truy·n l k¶nh pha- inh

Rayleigh ph¯ng Thæng l÷ñng ÷ñc t½nh theo cæng thùc

trong â, R l tèc ë truy·n kþ hi»u, R = 2 èi vîi chuyºn ti¸p hai chi·u 2 pha, R = 1

èi vîi chuyºn ti¸p hai chi·u 3 pha Kþ hi»u M l bªc i·u ch¸, FER l t l» léi khung,

vîi sè kþ hi»u trong méi mët khung l 20 kþ hi»u

ch§t SER tèt hìn so vîi c¡c ph÷ìng ph¡p kh¡c còng sû döng 2 pha truy·n d¨n

Cö thº, t¤i SER=10 3, ph÷ìng ph¡p · xu§t nhªn ÷ñc t«ng ½ch SNR kho£ng 2;

5 dB so vîi CQ-PNC v 2 dB so vîi ML-PNC M°t kh¡c, n¸u so vîi h» thèng

chuyºn ti¸p hai chi·u ML-NC sû döng 3 pha truy·n d¨n, h» thèng · xu§t câ

K¸t qu£ so s¡nh thæng l÷ñng cõa h» thèng · xu§t so vîi c¡c h» thèng kh¡c

Ch÷ìng 4

K˜T HÑP M‚ HÂA M„NG LÎP VŠT LÞ •NH X„

CHUYšN TI˜P HAI CHI—U

4.1 Têng quan v· kÿ thuªt SM k¸t hñp PNC ¡nh x¤ tuy¸n t½nh düa tr¶n ÷îc l÷ñng ML cho chuyºn ti¸p hai chi·u

Mæ h¼nh h» thèng k¸t hñp SM vîi PNC ÷ñc minh håa nh÷ trong H¼nh 4.1

H¼nh 4.1: Mæ h¼nh h» thèng chuyºn ti¸p hai chi·u sû döng SM k¸t hñp PNC

Pha MA: Gi£ sû méi nót ¦u cuèi Ts; (s = 1; 2) c¦n truy·n i (E +

C) b½t (s) b (s)

= fb

id

;

)

b

sb

g

¸n nót chuyºn ti¸p R Trong â, E = log2N thæng tin b½t b id(s) = fb 1 ; ; b E (s) (s) g dòng º i·u ch¸ l¶n chám sao khæng (s)

gian nh¬m k½ch ho¤t mët trong sè N «ng-ten ph¡t C = log2M b½t cán l¤i bsb =

fb(1s); ; b(Ms)g dòng º i·u ch¸ chám sao t½n hi»u M-QAM v ph¡t i tr¶n

k½ch ho¤t Tèc ë truy·n tin lóc n y s³ l log2(M N) b½t Kþ

th nh ch¿ sè «ng-ten k½ch ho¤t Kþ hi»u x(s) = M2(bsb ) vîi M2( ) l h m ¡nh x¤ chuéi b½t th nh kþ hi»u x(s) thuëc chám sao M-QAM

Trang 9

10 Đề xuất QSIC−PNC )

ML−PNC [72] gia n 3.5

Sorted VBLAST−PNC [65] 3

g 1.5

10 −4

0

3.3.2 So s¡nh ë phùc t¤p xû lþ

K¸t qu£ so s¡nh ë phùc t¤p xû lþ trong B£ng 3.1 cho th§y, sì ç · xu§t hi»u

qu£ tèt hìn nhi·u so vîi ML-PNC nh÷ng k²m hìn mët ½t so vîi VBLAST-PNC v

Sorted VBLAST-PNC

B£ng 3.1: So s¡nh hi»u qu£ xû lþ theo ìn và [flop/symbol]

M = 4 M = 4 M = 16 M = 64 M = 4 M = 16 M = 64

3.4 K¸t luªn ch÷ìng

Ch÷ìng n y · xu§t c§u h¼nh m¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ sû döng ¡nh x¤ tuy¸n

t½nh düa tr¶n ÷îc l÷ñng ë phùc t¤p th§p cho k¶nh chuyºn ti¸p hai chi·u ë

phùc t¤p th§p cõa ÷îc l÷ñng · xu§t nhªn ÷ñc nhí k¸t hñp giúa l÷ñng tû hâa

SER cõa c§u h¼nh · xu§t x§p x¿ so vîi ML-PNC v hi»u qu£ hìn so vîi ph÷ìng

ph¡p · xu§t tr÷îc â Hìn núa · xu§t câ ë phùc t¤p xû lþ t½nh to¡n t¤i nót

chuyºn ti¸p th§p hìn nhi·u so vîi ph÷ìng ph¡p ML-PNC

CQ−PNC [67]

10 −1

10−2 10−2

g 1.5

cho th§y, h» thèng sû döng ph÷ìng ph¡p m¢ hâa m¤ng · xu§t EML-PNC câ thæng l÷ñng cao hìn so vîi h» thèng sû döng ML truy·n thèng v CQ-PNC Cö thº, so vîi h» thèng sû döng 2 pha truy·n d¨n, t¤i SNR=15 dB, h» thèng · xu§t hi»u qu£ hìn CQ-PNC kho£ng 0; 45 b½t/khe thíi gian v hi»u qu£ hìn kho£ng 0; 32 b½t/khe thíi gian khi so vîi ML-PNC N¸u so vîi h» thèng ML-NC sû döng 3 pha truy·n d¨n, EML-PNC câ thæng l÷ñng t«ng g§p 2 l¦n khi SNR 30 dB

2.2 K¸t hñp m¢ hâa m¤ng lîp vªt lþ ¡nh x¤ phi tuy¸n vîi chuyºn ti¸p hai chi·u MIMO

2.2.1 Mæ h¼nh chuyºn ti¸p hai chi·u MIMO-STBC k¸t hñp PNC

H¼nh 2.4 minh håa mæ h¼nh m¤ng chuyºn ti¸p hai chi·u, trong â t§t c£ c¡c nót trang bà hai «ng-ten º ph¡t m¢ STBC

x

H¼nh 2.4: Mæ h¼nh chuyºn ti¸p hai chi·u k¸t hñp PNC v STBC

Trang 10

T½n hi»u nhªn ÷ñc t¤i nót chuyºn ti¸p ÷ñc cho bði:

•p döng ph÷ìng ph¡p ph¥n r¢ QR cho ma trªn k¶nh H nhªn ÷ñc:

trong â, Q l ma trªn ìn nh§t thäa m¢n i·u ki»n QQH = I4 v R 2 C4 4 l ma trªn tam

gi¡c tr¶n câ d¤ng nh÷ sau:

R = Q H H =2 0 r11 r14 r13 3 :

6 r

11

0 0 r33 0

Nh¥n QH v o hai v¸ ph÷ìng tr¼nh (2.9) chóng ta ÷ñc:

QH y = Rx + QH z: (2.11)

Kþ hi»u w , [w1; w2; w3; w4]T = QH y v u , [u1; u2; u3; u4]T = QH z

Chuyºn êi ph÷ìng tr¼nh (2.11) v· d¤ng nh÷ sau:

2.2.2 C§u h¼nh STBC k¸t hñp PNC

a C§u h¼nh STBC-CQ-PNC

Khai triºn ph÷ìng tr¼nh (2.12) nhªn ÷ñc:

w1 = r11x1(1) + r13x1(2) + r14x2(2) + u1; (2.13)

w2 = r11x2(1) + r14x1(2) r13x2(2) + u2; (2.14)

w

Do x1(1) = x1(1) x2(2) x2(2) v x2(2) = x1(1) x2(2) x1(1), v¼ vªy nót chuyºn

ti¸p câ thº m¢ hâa c°p kþ hi»u x(1)1 v x(2)2 t¤o th nh tø m¢ xR1 = x(1)1 x(2)2 nh÷

d÷îi ¥y B¬ng c¡ch t÷ìng tü º nhªn ÷ñc tø m¢ xR2 = x(1)2 x(2)1

B÷îc 2: Lo¤i bä th nh ph¦n nhi¹u lx2 câ trong ph÷ìng tr¼nh (3.13):

w

1 + Lx2 + l(x2 x2) +r :

1;1

B÷îc 3: ×îc l÷ñng th nh ph¦n t½n hi»u (x1 + Lx2)

(x1 + Lx2) = Q (w1b) : B÷îc 4: K¸t hñp v ÷îc l÷ñng sì bë th nh ph¦n x2

_

l (w1a (x1 + Lx2)) + r w2

B÷îc 5: Quy¸t ành cho t½n hi»u x1

w1a (L + l)x2l

B÷îc 6: Quy¸t ành cho t½n hi»u x2

x^2 = Q r (w r 1x^ ) + r w2:

j 2 + r2;2

j 2

c M¢ hâa m¤ng Ph÷ìng ph¡p k¸t hñp c¡c t½n hi»u t¤o th nh tø m¢ xR trong tr÷íng hñp nót chuyºn ti¸p a «ng-ten công t÷ìng tü nh÷ tr÷íng hñp ìn «ng ten ÷ñc biºu di¹n trong ph÷ìng tr¼nh (3.8)

câ ph©m ch§t x§p x¿ so vîi ML-PNC v hi»u qu£ hìn so vîi VBLAST-PNC vSorted VBLAST-PNC Cö thº, khi K = 2, t¤i SER = 10 3, ph÷ìng ph¡p · xu§t QSIC-PNC nhªn t«ng ½ch SNR x§p x¿ 10; 5 dB so vîi VBLAST-PNC

v 6; 5 dB so vîi Sorted VBLAST-PNC M°t kh¡c, sì ç · xu§t QSIC-PNC câ thæng l÷ñng g¦n b¬ng vîi ML-PNC v cao hìn so vîi c¡c sì ç kh¡c Cö thº, khi K = 2

v t¤i SNR=10 dB, thæng l÷ñng cõa QSIC-PNC cao hìn so vîi VBLAST-PNC v Sorted VBLAST-PNC l¦n l÷ñt kho£ng 1; 25 b½t/khe thíi gian v 0; 7 b½t/khe thíi gian

17

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	1,61 MB