38
1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chương Trong chương này sẽ trình bày các vấn đề - Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động - Các vấn đề cơ bản trong thông tin di động - Mô hình kênh pha đinh đa đường 1.2 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động Sự gia tăng của các thiết bị di động thông minh thúc đẩu sự tăng trưởng của các dịch vụ đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin giữa người với người, đò hỏi hệ thống thông tin di động phải có những bước phát triển tương ứng. Tính đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua ba thế hệ, đang sử dụng rộng rãi thế hệ thứ ba (3G), chuẩn bị phổ biến thế hệ thứ tư (4G) và đang từng bước thử nghiệm thế hệ thứ năm (5G) . Thế hệ thứ nhất (1G) được xây dựng theo quy mô mạng lưới quốc gia và làm việc dựa trên nền tảng công nghệ tương tự. Những hệ thống 1G được xem như nền móng, định

Chương 1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Hệ thống thông tin di động

Citation preview

Chng 1 TNG QUAN V H THNG THNG TIN DI NG

Gii thiu chngTrong chng ny s trnh by cc vn Lch s pht trin h thng thng tin di ng Cc vn c bn trong thng tin di ng M hnh knh pha inh a ng Lch s pht trin ca h thng thng tin di ng S gia tng ca cc thit b di ng thng minh thc u s tng trng ca cc dch v p ng nhu cu trao i thng tin gia ngi vi ngi, hi h thng thng tin di ng phi c nhng bc pht trin tng ng. Tnh n nay, h thng thng tin di ng tri qua ba th h, ang s dng rng ri th h th ba (3G), chun b ph bin th h th t (4G) v ang tng bc th nghim th h th nm (5G) .Th h th nht (1G) c xy dng theo quy m mng li quc gia v lm vic da trn nn tng cng ngh tng t. Nhng h thng 1G c xem nh nn mng, nh hng cho vic xy dng cc th h thng tin di ng sau ny.Th h th hai (2G) l th h u tin s dng cng ngh k thut s. H thng 2G a ngi s dng trao i thng tin vt qua ranh gii mt s quc gia nh cc thng s c tiu chun ha ton cu theo cc Cng c quc t.Ngoi vic truyn ting ni, 2G cn cn m ra cc loi hnh truyn s liu tc thp v nh du s ra i ca h thng v tuyn in, radio di ng, WLAN. S xut hin ca nhng dch v a phng tin di ng l bc tin gip con ngi tip cn gn hn n th h th ba (3G).Cng ngh truyn thng 3G l th h th ba ca chun cng ngh in thoi di ng, cho php truyn c d liu thoi v ngoi thoi (ti d liu, gi email, hnh nh).im mnh ca cng ngh 3G so vi cng ngh 2G l cho php truyn nhn cc d liu, m thanh, hnh nh cht lng cao cho c thu bao c nh v thu bao ang di chuyn cc tc khc nhau.Yu cu ca h thng 3G l:Tng dung lng h thng.Tng thch vi cc h thng thng tin di ng trc y (2G).H tr a phng tin.Dch v d liu gi tc cao.Vi thng tin v tinh (kh nng ph sng rng) tc ng truyn s liu c kh nng thay i.Cng ngh 3G l mt chun IMT-2000 ca T chc Vin Thng Th Gii (ITU). Tuy nhin, trn thc t cc nh sn xut thit b vin thng ln trn th gii xy dng thnh 4 chun 3G thng mi chnh: W-CDMA: Da trn k thut CDMA tri ph, l gii php thch hp vi cc nh khai thc dch v di dng s dng GSM,tp trung ch yu chu u v mt phn chu ( trong c Vit Nam). CDMA 2000: L th h k tip ca 2G CDMA. CDMA 2000 cung caaos tc d liu t 144 kbit/s ti trn 3 Mbit/s. Chun ny c chp nhn bi ITU. TD-CDMA: L mt chun da trn k thut song cng phn chia theo thi gian (Time-division duplex). y l mt chun thng mi p dng hn hp ca TDMA v CDMA nhm cung cp cht lng dch v tt hn cho truyn thng a phng tin. TD-SCDMA: c xem nh l mt gii php thay th cho W-CDMA. TD-SCDMA pht trin da trn giao thc ca S-CDMA.Do hn ch ca 3G v tc ng truyn v kh nng truy cp khi ngi dng di chuyn vi tc ln, nhng nghin cu gn y ang tp trung vo vic ng dng cng ngh 4G ti mt s ni trn th gii nh Nht Bn, Hn Quc,Vi cng ngh ny, tc d liu t trn 2M v c th ln ti 155Mbps trong mt s iu kin mi trng nht nh, m rng cc loi hnh dch v, ng dng, nng cao cht lng h thng v hiu qu s dng bng thng.Mng 4G t c nhng c im vt tri so vi 3G nh:Kh nng truy cp mi lc, mi ni, bt k ngi s dng thit b di ng no.Mng 4G s l s hi t u im ca cc cng ngh hin c. Ly ngi dng lm tm im. Mng 4G cung cp kt ni bng rng v bo m cht lng h thng trong iu kin mi trng thay i cho cc dch v a phng tin trong thi gian thc.Gii thiu 1 cht v mng 5G

Cc vn c bn trong thng tin di ng Suy hao ng truyn (Path Loss)S suy hao trn ng truyn l s suy gim mt ng nng lng ca sng in t khi n lan truyn trong khng gian. Suy hao trn ng truyn c th do nhiu nguyn nhn: do s m rng, lan truyn v mi hng ca sng v tuyn trong khng gian t do, hoc do sng in t b hp th v phn x bi nc, mt t, cy ci, cc ta nh v nhng vt th xung quanh khc. Khi tn hiu c truyn t mt pht qua khng gian n my thu, gi s rng khng c bt k mt vt chn no v tn hiu truyn trn mt ng thng t my pht n my thu (y gi l s lan truyn ca tn hiu trong khng gian t do). Khi , cng sut tn hiu thu c ti my thu l (2.5)Trong : (2.6)(2.7)Hiu ng bng rm (Shadowing)Nu ch c s nh hng ca suy hao trn ng truyn, cng sut tn hiu nhn c s bng nhau ti cc im cch my pht cng mt khong cch. Trn thc t, iu ny khng xy ra v ngoi suy hao ng truyn cn c cc yu t nh hng khc. Cc vt chn trn ng truyn t cc ta nh, cy ci lm sng in t b phn x nhiu ng khc nhau, nhiu trn nhng ng n cng khc nhau lm cng sut n cng khc nhau. Vic cng sut nhn c khc nhau trong cng mt khong cch cn gi l Shadowing. Vn Shadowing s gy nh hng chm khi ngi dng i t v tr ny sang v tr khc. V do nh hng chm nn Shadowing cn c gi l Slow fading.Hiu ng DopplerKhi c s chuyn ng tng i gia my thu, tn s thu c s thay i tng ln hay gim i ty thuc vo s di chuyn hng vo nhau hay ra xa nhau gia my pht v my thu. Hin tng ny c gi l hiu ng Doppler. Hiu ng Doppler lm cho ph tn s bn thu b lch so vi tn s trung tm mt khong, gi l tn s Doppler.Tn s Doppler (1.3.3)Fading a ng Fading c nh ngha l s thay i cng tn hiu sng mang cao tn ti anten thu do s thay i khng ng u v ch s bc x kh quyn, phn x mt t, nc trn ng truyn sng.Cc yu t gy ra hin tng fading bao gm: S hp th ca mi trng (cc phn t kh, hi nc, sng m). Mc suy hao ph thuc vo di tn s ta chn d truyn sng in t. S thay i chit sut ca tng in ly nh hng n h thng truyn tin s dng bc sng ngn Phn x nhiu ng t mt t, nc v vt cn trn b mt Tri t gy ra s lan truyn a ng. Cc hin tng khc x, tn x, nhiu x, sng in t khi gp vt cn gy nn giao thoa v tr ng truyn ca cc tn hiu. Phn x: Khi sng p vo cc b mt bng phng. Tn x: Khi sng p vo cc b mt khng bng phng v cc vt ny c chiu di so snh c vi chiu di bc sng Nhiu x: Khi sng va chm vo cc vt c chiu di ln hn nhiu so vi chiu di bc sng.Fading phng v fading la chn tn sFading phng (Flat fading)L fading m suy hao ph thuc vo tn s khng ng k v hu nh l hng s vi ton b bng tn hiu dng ca tn hiu. Fading phng do truyn dn a ng:Hnh thnh do phn x ti vt cn, s thay i ca khc x kh quyn v s di chuyn trong qu trnh truyn dn lm cho cng trng thu c u thu b suy gim.Trong cc h thng chuyn tip s, s bin thin ca khc x l nguyn nhn ch yu dn n hin tng truyn dn a ng m kt qu ca n l tn hao fading thay i theo tn s.Tuy nhin, h thng c bng tn hiu nh nn tn hiu suy hao fading a ng nh, do c th b qua v fading a ng c xem l fading phng. Fading phng do hp th:L hin tng sng in t b hp th v b tn x do ma, tuyt, sng m, hay cc phn t khc tn ti trong mi trng truyn dn nn tn hiu vo u thu b suy gim. Hin tng fading ny thay i ph thuc vo thi gian.Hnh (1.4)nh hng ca fading tc ng ln ton b di tn tn hiu truyn trn knh l nh nhau, do vic tnh ton d tr fading (fading margin) d dng hn (cc tn s trong bng tn u b tc ng nh nhau nn ch vic tng thm cng sut pht cho tt c bng tn). Fading la chn tn s (Frequency-selecting fading)L fading m suy hao thay i ph thuc vo tn s, xy ra khi bng tn ca tn hiu ln hn bng thng ca knh truyn. Do h thng tc va v ln c rng bng tn hiu ln (ln hn rng knh) s chu nhiu tc ng ca loi fading ny.Tc hi ln nht ca loi fading ny l gy nhiu lin k t ISI. Fading chn lc tn s tc ng ln cc tn s khc nhau l khc nhau, do vic d tr nh fading phng l khng th. Do khc phc n, ngi ta s dng mt s bin php: Phn tp (diversity): L mt phng php nng cao tin cy ca vic truyn tn hiu bng cch truyn mt tn hiu ging nhau trn nhiu knh truyn khc nhau my thu c th chn hoc kt hp nhng tn hiu thu c thnh mt tn hiu tt nht. Li dng vic truyn trn nhiu knh m ta c c i li phn tp, thng c o bng dB. S dng m sa li gim BER. Tri ph tn hiu: K thut tri ph v c bn l s dng mt m c bit tri ph tn hiu trong bng thng hp (thm ch rt hp) ra mt bng thng cc rng lm cho tn hiu truyn i rt ging nhiu trng c trong t nhin.

( on ni thiu tri tr vi cc loi nhiu)Thng tin trng thi knh truyn Trong truyn thng khng dy, thng tin trng thi knh truyn (CSI) cp n cc thuc tnh knh bit ca mt ng truyn vin thng. Thng tin ny m t cch mt tn hiu truyn t my pht n my thu v i din cho hiu ng kt hp, v d nh tn x, fadingCSI cn c c lng my thu, thng c lng t ha v a tr li my pht. V vy, my pht v my thu c th c CSI khc nhau, i khi c gi l CSIT v CSIR, mt cch tng ng.V c bn c hai mc CSI l CSI tc thi (instantaneous CSI) v CSI thng k (statiscal CSI).M hnh knh fading a ngKt lun chng Qua chng ny chng ta c ci nhn tng quan v lch s pht trin v cc vn trong thng tin di ng nh cc yu t gy suy hao tn hiu, mt s loi nhiu thng gp v m hnh ca mt knh fading a ng c c mt h thng thng tin di ng hin nay, ngnh vin thng tri qua nhiu bc bin chuyn ng k, t th h u 1G s khai da trn nn tng cng ngh tng t, n th h 2G c s ha t tc 50Kbps v hin nay cng ngh 4G tng tc bit ln ti 1Gbps (vi thu bao ng yn), tc l tng gp 20.000 ln. Vi nhiu u im vt tri, m rng loi hnh dch v v ti u ha cht lng, h thng thng tin di ng ang phc v tt nhu cu trao i thng tin ca con ngi thi k hin i.Cht lng tn hiu qua knh truyn v tuyn b tc ng bi nhiu yu t, nhng nh hng ln nht l fading, c bit l fading la chn tn s do s kh khn trong vic tnh ton c lng cht lng knh cng nh gim t l li bit bn thu. i vi cc mng di ng th h sau (3G, 4G), do yu cu tc bt ln nn cng cn phi tch hp nhiu k thut vo qu trnh truyn (m ha, phn tp ) nhm m bo cht lng dch v. Tt c nhng khi nim trong chng ny l nn tng xy dng m hnh m phng cho chng sau.

Chng 2 GII THIU S LC V H THNG IN BAND FULL DUPLEX

Gii thiu chng IBFD c gii thiu nh l mt gii php kh hp dn tng thng lng trong h thng thng tin lin lc v mng li khng dy. Vi IBFD, mt thit b khng dy cho php c truyn v nhn tn hiu ng thi trong cng mt bng tn s. < khc ni phi gii thiu IBFD l chi chi , tnh cht nh rng.>Chng ny trnh by v cc ni dung sau Gii thiu s lc v h thng In band full duplex (IBFD). H thng IBFD c th xy dng thnh cng trong thc t. nh hng ca self-interference ln IBFD v cch suy gim n.C hi tn dng Full Duplex nh gi cao li t IBFD, ta xem xt ba cu trc ( m hnh ) c bn trong hnh Fig 3 (a) Relay topology, (b) Bidirectional topology v (c) basestation topology Trong mi trng hp, cc thit b u cui c th c nhiu anten v s anten c th khc nhau. Ba cu trc lin kt c bn c ly cn hng t mng ad hoc v nn tng c s h tng (infrastructure-based)( v d: cell v WiFi). Trong mng ad hoc vi thit b IBFD, m hnh lu lng khc nhau dn n cu trc lin kt biu hin cc thnh phn khc nhau. Tng t nh th, cc cu trc bi-directional v base station c th c trong mng infrastructure-based vi thit b u cui IBFD.u tin xem xt cc cu trc lin kt relay th hin trong Hnh 3a, u cui R hot ng nh mt relay cho php cc dng d liu n gi t ngun S ti ch D. Nu relay R ch s dng trong knh truyn half-duplex th n s cn lun phin gia tn hiu nhn c t u cui S v chuyn tip sang u cui D nh th hin trong hnh 3a. Tuy nhin, nu u cui R s dng trong knh truyn IBFD, n c th nhn v chuyn tip ng thi (trn cng mt tn s), nh th hin trn hnh 3a. Nh vy, bng cch hot ng ch IBFD, mng relay c th tng gp i hiu qu quang ph tng i ( the spectral efficiency) ( n v bit/s/Hz) so vi half-duplex. Ch rng, mng relay IBFD yu cu ch c relay R l hot ng ch full-duplex, cn S v D khng nht thit phi thu pht ng thi.Tip theo xem xt cu trc hai chiu hnh 3b, ni c 2 lung d liu: u A gi d liu n u cui B v u cui B gi d liu cho u A. Nu mt trong hai thit b A hoc B ch c th hot ng ch half-duplex, th giao tip gia AB khng th xy ra ng thi nh giao tip BA c, v 2 giao tip ny phi c thc hin qua 2 khe thi gian trc giao, nh trong hnh 3b. Tuy nhin, nu thit b u cui A v B cng h tr IBFD, th thng tin t AB c th truyn ng thi vi chiu ngc li. Do c kh nng tng gp i hiu qu quang ph so vi half-duplex.Cui cng, xt trn cu trc cc trm gc ca hnh 3c, ni cng tn ti 2 lung d liu: thit b u cui TU gi d liu trn ng uplink n trm gc BS v BS gi d liu trn ng downlink c lp n thit b u cui TD. Nu BS ch half-duplex th n phi lun phin gia tn hiu thu c t u cui TU trong 1 khe thi gian v tn hiu pht t u cui TD trong khe thi gian trc giao vi n (nh hnh 3c). Tuy nhin, nu BS c th hot ng ch IBFD, th n c th h tr ng thi trong bng tn uplink v downlink,lm tng gp i hiu qu quang ph. Ging nh cu trc relay, ch phn t BS mi cn h tr IBFD, thit b u cui TU v TD khng cn phi truyn nhn ng thi.Self-interferenceTrong hnh 3, mi tn en i din cho tn hiu mong mun truyn i v mi tn ch s giao thoa.C 2 trng hp giao thoa, mt l self-interference xy ra khi cc tn hiu c truyn bi thit b u cui IBFD cn tr vic tip nhn cc tn hiu mong mun ti cng u thu. Hai l inter-terminal interference xy ra trong h thng gia cc thit b u cui khng h tr IBFD. V d, trong cu trc relay hnh 3a, truyn tn hiu u cui S c th gy nhiu giao thoa n u thu D, trong khi cu trc trm gc, hnh 3c, u pht TU c th gy nhiu cho u thu TD, inter-terminal interference khng th pht sinh trong cc mng ny khi ch half-duplex. t c gp 2 hiu sut quang ph l tng trong IBFD, yu cu phi kim sot c c self-interference v inter-terminal interference. V t can nhiu l yu t hn ch ca mng IBFD ( nhiu hn hn inter-terminal interference) nn trong n ny, ta s tp trung tm hiu v self-interference. Mt s phng php suy gim self-interferenceCu to ca mt b thu pht IBFDCu to ca mt thit b u cui IBFD nguyn mu v mi trng hot ng ca n c biu din hnh bn di. Hnh 4a trnh by s mt anten tch IBFD vi nhiu anten pht v nhiu anten thu. M hnh anten shared cng c cu trc tng t ngoi tr mi cp anten pht thu trong hnh 4 s thay th bi mt circulator gn lin vi mt anten thng, nh trong hnh 2b. S khc bit gia anten tch v anten shared s c trnh by phn tip theoa v y ci BFD system vi anten share..

Cc thit b u cui IBFD chp nhn mt dng bit truyn c m ha v iu ch trong min s, to ra mt tn hiu s di nn ring bit cho mi anten pht. Mi tn hiu s ny u c chuyn i sang analog vi b DAC, upconverted n mt tn s sng mang cao, khuch i bng b khuch i cng sut cao (HPA), v bc x ra mi trng bng anten. Trong thc t, qu trnh ny s a vo mt s non-idealities trong tn hiu pht (v d, DAC lng t ting n, nhiu dao ng pha v khuch i mo), dn n cc khc bit nh, nhng quan trng gia tn hiu truyn thc t (actual) v tn hiu d nh (intended).ng thi, cng mt bng tn s, cc chc nng ca thit b u cui IBFD nh l mt my thu. Mi tn hiu c chn bi anten thu l thng lng vo ca chui phn cng ring bit, trong bao gm b khuch i tp m thp (LNA),downconverter,v analog-to-digital converter (ADC). Cc kt qu tn hiu s di nn s c x l trong min s (lin quan n gii iu ch, cancellation self-interference, v gii m bt) cung cp cc dng bit nhn. Mt khc, cc mch Canceler c th nhn thy trong hnh 4, cng nh cc ty chn khc khng th nhn thy t s s c tho lun trong phn tip theo.% C hai cch pht v thu x l dy chuyn c th c giao tip vi anten. Mt l kin trc (cu trc) anten-tch, minh ha trong hnh 2b. Trong kin trc anten tch, mi chui truyn s dng mt anten bc x chuyn dng v mi chui nhn c n nh mt anten cm bin. Trong khi cu trc anten shared, mi cp chui pht/ chui thu chia s anten chung. Shared anten hot ng i hi mt b song cng mi nh tuyn tn hiu pht t my pht ti anten v nh tuyn tn hiu thu trn anten ti my thu, trong khi c lp tt c cc chui my thu n chui my pht. Mt phn quan trng trong anten shared song cng l circulator, l mt thit b ferrite, c th nh tuyn trc tip bng cch khai thc truyn dn phi tuyn tnh trong vt liu t tnh[]. Cc thit b ng dn sng nh: b ghp nh hng, my bin p Hybrid cng c th c s dng nhn ra mt anten shared song cng.% ci ni a ln trn, u mcMt thit b u cui IBFD vi N chui pht v N chui thu s yu cu 2N anten trong h thng anten tch hay N anten cng N circulator trong h thng anten shared. Propagation-domain Self-interference SuppressionK thut c lp truyn lan khng dy nhm mc ch in t ha c lp cc chui pht t chui thutc l, ngn chn self-interference trc khi n xut hin trong chui mch thu. u im u tin thc hin suy gim self-interference trong min lan truyn l phn cng cc dng downstream thu c khng cn phi x l tn hiu 1 cch trung thc vi phm vi hot ng rt ln. Trong cc h thng anten tch, min lan truyn cch ly c hon thnh bng cch kt hp ng path loss, phn cc cho, v anten directionality, trong khi h thng anten shared thc hin bng cch s dng mt circulator.Trong h thng anten tch, suy hao ng truyn gia cc thit b u cui IBFD ca anten pht v thu (hoc anten mng) c th c tng ln bng cch t khe chn hp th gia chng. Mc d k thut path loss rt hp dn v l do n gin, nhng vn b mt s hn ch nh: cc thit b nh hn, phng thc hin cc k thut khng c nhiu.Analog-circuit-domain Self-interference Cancellation K thut analog circuit domain cancellation nhm mc ch ngn chn self-interference trong chui thu analog, trc b ADC. S ngn chn ny c th xy ra trc hoc sau b downconverter v LNA. Hnh 4 cho thy, khi tn hiu pht c khai thc ti ngun cp anten pht, x l trong min analog v tr vo ngun cp d liu anten thu hy b self-interference. % Nhng c mt vi cch khc, chng hn nh khai thc tn hiu pht trong min s, p dng nhng iu chnh cn thit nh li, pha,tr. Sau chuyn i n sang min analog circuit s dng trong self-interference cancellation.% thuyt trnh%.Ging nh cc i tc trong min lan truyn, k thut cancellation analog circuit domain hoc c th l knh nhn thc hay l knh v thc. K thut knh v thc ch c th hy b interference trn ng dn trc tip, cn k thut knh nhn thc c kh nng hy b c interference trc tip v phn x. i vi tn hiu hp, cc self-interference (trc tip hoc phn x) c th c m hnh ha nh mt h s phc v tr gia mi cp anten pht v thu. Trong trng hp ny, mt anten ring bit thit b u cui IBFD vi anten thu pht n ch iu chnh h s ko nn phc n v tr n. Knh truyn v thc s iu chnh 1 ln, khi h thng c thit k/hiu chun, trong khi knh nhn thc s iu chnh lin tc h s ny v tr b p cho nhng thay i trong knh phn x. i vi tn hiu bng rng, cc ng dn trc tip t can nhiu c th c gim nh bng cch s dng cng mt k thut analog circuit domain m t trn nu li anten v p ng pha thit k c tn s phng. Knh truyn phn x t giao thoa s l knh chn lc tn s nh kt qu ca truyn lan a ng. Vic la chn tn s ny s lm cho mch analog circuit domain cancellation ( mch hy b can nhiu min tng t) thm nhiu thch thc, c bit khi cc tn hiu truyn ti c khai thc v x l trong min analog, k t n s yu cu mt b lc tng t thch ng cho mi cp anten thu pht. Mt khc, khai thc tn hiu truyn trong min k thut s to iu kin cho vic s dng thch ng lc k thut s cho ng cancellation phn x thng d dng hn nhiu, nht l trong cc tn hiu bng rng nh OFDM.Digital-domain Self-interference CancellationK thut hy b cancellation nhiu min s nhm mc ch hy b cancellation nhiu sau khi ADC bng cch p dng k thut x l tn hiu (DSP) phc tp vo cc tn hiu nhn c. u im ca vic lm ny trong lnh vc k thut s l x l phc tp tr nn tng i d dng. V d, trong khi nhn c chm tia (beamforming) trn nguyn tc c th thc hin trong mch tng t, n ph bin hn trong thc t thc hin bng k thut s, v nhng l do mch phc tp v cng sut tiu th. Tuy nhin, nhc im ca mch hy b k thut s l vng hot ng ca ADC gii hn s lng self-interference c th ngn chn.Bc u thit k mt b hy b cancellation nhiu k thut s l xy dng mt m hnh h thng ri rc m gi li tt c mi th gia DAC v ADC ca IBFD u cui, k c k thut lc b giao thoa trong min truyn lan v min tng t c m t trc . Mt m hnh chnh xc s cn phi nm bt khng ch bn thn thit b u cui IBFD m cn gia cc knh truyn lan anten, thm ch c cc thit b nm ngoi mng IBFD.

Chng 3 C LNG KNH TRUYN TRONG H THNG FULL DUPLEX

Gii thiu chng H thng ful duplex trong thc t rt kh c to ra do phn ln nh hng ca self-interference, kh c hon ton self-interference trong h thng ta cn thit phi bit c p ng knh truyn gia my pht v my thu. V th, chng ny chng ta s tp trung c lng knh truyn ti di nn trong mt b thu pht duplex.K thut tin m ha Zero Forcing (ZF)V c bn, cc c lng d self-interference c tr vo tn hiu nhn c trong min s. Mt s k thut s self IC s dng li trung bnh bnh phng v a anten, nh zero forcing.Trong truyn dn v tuyn, s phn tp ngi dng l yu t chnh lm tng nh k lu lng h thng. Do cn c nhng k thut m ha ti u pht trc khi pht tn hiu i trn knh truyn t c li v thng lng. c gi l k thut tin m ha.C hai loi tin m ha chnh: tin m ha khng tuyn tnh (nhiu lon vector..) v tin m ha tuyn tnh ( ti thiu bnh phng li MMSE, zero-forcing ZF)Sau y ta ch kho st k thut tin m ha tuyn tnh ZFTn hiu thu c ti anten thu c th c biu din nh sau:

Trong , l thnh phn can nhiu, lm suy gim ng k hiu sut ca h thng.

Nhim v khi thc hin k thut tin m ha l tm cc trng s sao cho tha iu kin sau ti thiu ha thnh phn can nhiu:

tm c cc trng s, ta biu din di dng vector nh sau:

Vi

ti thiu ha can nhiu ma trn tin m ha W c th c tm bng cng thc:

Do : Vector y c th vit li

Vi l dng vector ca tn hiu c pht i ti M anten trm gc.

V trm gc c gii hn cng sut pht ti a l . Do vy vic xc nh ma trn W phi tha mn iu kin

Vi

Voi Sau tin m ha ZF, tn hiu nhn c ti D la

Thit k ma trn tin m ha Vic thit k ma trn tin m ha ti S v D phi tha mn hai iu kin: Cng sut pht phi tha mn iu kin gii hn Mi thu bao khng thu c thng tin ca thu bao khc Thit k ma trn tin m ha ti S - PMa trn tin m ha P c xc nh:

Ds l ma trn ng cho c tc dng m bo cng sut pht ti trm gc tha iu kin gii hn. Khi , tn hiu thu c ti D

Cng sut pht tng cng ti trm gc vi ma trn tin m ha P:

Mi anten c cng sut pht bng 1, ta chn

Khi tng cng sut pht ti trm gc

tha yu cu gii hn cng sut.Thit k ma trn tin m ha ti D - Wm bo khng c nhiu xuyn knh ti thu bao s dng ma trn tin m ha W ti ch.Ti ch, bn tin c pht i c dng

Trong cng khe thi gian, tn hiu thu c ti u S l:

tha cc iu kin, ma trn W c thit k l

Dr L ma trn ng cho tha iu kin gii hn cng sut. Khi cng sut pht ti D

Trong , l t s tn hiu trn nhiu SNR, du xp x xy ra khi t s SNR ln.Trace c tnh cht hon v vng nn ta c

V cng sut pht ti mi anten bng 1, nn iu kin gii hn cng sut l Pow M. t iu kin ny, ta chn

Cc k thut c lng Trong h thng khng dy full duplex, chui bit thng tin c iu ch thnh cc k t PSK/QAM, truyn qua knh truyn khng dy. Tn hiu nhn c thng b mo do cc c tnh ca knh truyn. Do cc k thut c lng c a ra xc nh p ng knh, nhm khi phc li chui bit truyn i mt cch chnh xc nht.c lng 1D c lng 1D l k thut dng cc thng tin mt chiu, thi gian hoc tn s c lng. Trong min tn s gm cc k thut c lng: c lng bnh phng ti hiu (LS estimator) Thut ton ni xung p ng xung hu hn FIR c lng ti thiu sai li trung bnh bnh phng (MMSE estimator) c lng Gaus-Markov.Di y s gii thiu v k thut c lng LS v MMSE c lng bnh phng ti thiu (Least Square estimator)Cc k t dn ng (pilot symbol) c m t bng ma trn

X l ma trn ng cho vi cc phn t ca x

c lng LS s tm p ng knh h bng cch ti thiu bnh phng li

Trong

T suy ra p ng xung c lng ca knh truyn

Trong

Chuyn qua min tn s, p ng tn s ca knh truyn

T

Vi X l ma trn cha cc k t dn ng v y l k t nhn c th k thut c lng LS trong min tn s c n gin bng cch chia bin i Fourier ca k t nhn c cho k t dn ng truyn i.c lng ti thiu sai li trung bnh bnh phng (MMSE)MMSE l k thut ti thiu ha sai li trung bnh bnh phng cho tt c cc c lng tuyn tnh.B c lng MMSE c m t mt cch tng qut:

Trong

Tt c cc k t block u l k t dn ng, do p ng knh ti v tr cc k t dn ng trong min tn s cng l p ng ton b knh .

c lng 2DNhng phng php c lng trn ch dng hm tng quan gia cc sng mang con trong mt mc thi gian c lng. Vic c lng s chnh xc hn nu ta s dng thng tin c hai min thi gian v tn s, l k thut c lng 2D.Cch tip cn xy dng b c lng 2D n gin nht l dng hai b c lng 1D, mt b c lng knh trong min thi gian, mt b c lng knh trong min tn s. Trong vic c lng trong min thi gian c thc hin trc. Sau y l thut ton c lng n gin:

Trong

c lng thch nghiB c lng thch nghi l b c lng thng xuyn cp nht cc thng s ca knh truyn do h qu ca vic thay i h thng knh truyn. l im khc bit c bn nht so vi c lng 1D v 2D nh trnh by trn. Trong n, phn ny ch mang tnh cht gii thiu.c lng knh truyn trong h thng full duplex M t h thng

M hnh h thng n gin c m t nh trn Trong , ti my pht v my thu bao gm mt anten pht v mt anten thu. Gi s ng truyn ca hai thit b u cui l ng truyn trc tip. Tn hiu s c giao tip ch trong cng pha, trong cng mt khe thi gian v cng tn s.u tin, my pht truyn tn hiu thng qua anten T1 n anten R2 ca my thu, cng lc ti my thu cng pht tn hiu t anten T2 n anten R1 ca my pht.Tn hiu nhn c ti anten R2 ca ngoi tn hiu mong mun, cn c thnh phn t can nhiu bi chnh anten T2 nm trong n. c biu din nh sau:

Trong x1, x2 l tn hiu truyn i t v , H1 v H2 l p ng knh truyn gia Trong cng thi im, anten T2 bn my thu pht tn hiu qua R1. Tn hiu nhn c c biu din

Nu u cui bit c ma trn p ng knh H1 v H2 n c th trit c nhiu trn ng truyn m n nhn c. V vy chng ta tp trung vo cc thng s trng thi knh thu ti R1 ti u cui.

Phn sau chng ta s c lng H da vo k thut c lng LS.c lng knh truyn s dng k thut c lng LS c lng knh truyn, c hai u cui truyn i chui Np k t dn ng vi Tn hiu nhn c ti R2 c biu din

Trong X1,X2 l ma trn k t dn ng c xc nh

t

c lng LS my thu l

Vi : p ng knh c lng ca H1 v H2X l ma trn gi o ca ma trn XDa vo c lng H1,H2 ,tn hiu dn ng ti R2 s c truyn v ti u cui R1Tn hiu nhn c ti u cui R1 c biu din

Khi , c lng ton b knh truyn s l

Vi iu kin Np>M1+M2 pilot, chng ta c lng c p ng knh H1 v H2 ti my thu, p ng knh H11 v H21 ti my pht.Kt lun chng chng ny, ta tm hiu c k thut c lng c bn v p dng k thut LS c lng p ng knh truyn ca h thng thng tin hot ng trong ch full duplex. H thng ny vn cn kh mi vi hin ti, nhng c nhiu trin vng trong tng lai. c bit em li li ch gp hai ln hiu qu quang ph.Trong h thng Full Dupex a anten, gim t l li bit m gip cho h thng hot ng tt hn, phi s dng k thut tin m ha loi b can nhiu t cc sng mang ln cn. C nhiu k thut tin m ha khc nhau, nhng trong phm vi n ch tm hiu k thut tin m ha Zero-Forcing, tc l trc khi pht, tn hiu s c nhn vi mt ma trn bit trc, c tnh ton sao cho bn thu c th phc hi li tn hiu ban u, cn thnh phn can nhiu t tn hiu khc s b trit tiu.H thng vin thng v tuyn no cng cn phi thc hin vic c lng knh nh gi kh nng phc v knh c tt hay khng. Trong trng hp ny l phc v cho vic loi b self-interference trong h thng full duplex. c lng knh truyn s m phng trong chng sau, em chn k thut c lng dng thut ton LS, mt thut ton khng qu phc tp nhng so snh, nh gi cht lng knh truyn khi thay i thng s ca knh.Chng tip theo s tin hnh m phng h thng knh truyn full duplex ta thy r hn nhng g tm hiu.

Chng 4 M PHNG

Gii thiu chng Chng ny s trnh by cc kt qu m phng c lng knh truyn trong h thng full duplex Kho st cht lng h thng full duplex khi thay i s lng bit pilot Kho st cht lng h thng full duplex khi thay i kiu iu ch Kho st cht lng h thng full duplex khi thay i knh trynMc chnh xac ca c lng LS trong h thng full duplexThit lp cc iu kin ca knh truyn m phng:1.Ti my pht v my thu, mi bn dng 1 anten pht v 1 anten thu2.iu ch theo kiu QPSK3.Thc hin knh truyn CSI bit, so snh vi knh truyn s dng c lng LS v knh khng dng k thut c lng 4. Trao i thng tin vi 2 thit b u cui. Tnh BER c thc hin ti my pht 5. S dng p ng knh theo m hnh knh truyn Rayleigh fading, c xt n tc ng ca AWGN.