Thuật toán d-blast trong công nghệ mimo

Như vậy là tỉ số giữa các SNR của bộ ước lượng MMSE tốt hơn tỉ số giữa các SNR của bộ ước lượng ZF.

2.6.4. Phép toán loại bỏ nhiễu (cancelation)

Trong thuật toán tách phân lớp ta không đồng thời tìm các khoảng cách cực tiểu của các thành phân vecto sau phép toán biến đổi ngược kênh với các điểm chòm sao bên vecto phát để quyết định đồng thời, mà ta tìm và quyết định từng thành phần một của véc tơ (nên nếu có n anten phát và thu, chòm sao M điểm thì chỉ có n.M phép tính và so sanhs khoảng cách). Loại bỏ nhiễu là loại trừ các thành phần của các điểm tín hiệu đã quyết định tại vec tơ thu. Tại bước thứ n của thuật

toán, khi tiến hành tách

x n , các ký hiệu trước đó

x1 ,x2 ,...,xn-1

n1

đã được tách rồi và

giả sử là tách đúng lý tưởng, chúng ta có thể trừ

xi Hi

i1

khỏi véc tơ nhận y (lại

biên đổi các điểm tín hiệu đã quyết định rồi qua ma trận kênh) để loại trừ giao thoa (chồng chập) cua các tín hiệu đã quyết này khỏi véc tơ nhận y, tạo điều kiện cho việc tách các thành phần còn lại :

n-1 N

yn =y - xiHi =xiHi +w , n = 2,3,…,N – 1 (2.46)

i=1 i=n

Thực tế, bằng cách sử dụng phép quy nạp và quy ước

y1 y , chúng ta có:

yn+1 =yn -xn Hn , n=1,2,…,N-2 (2.47)

Chính bởi vậy tại bước thứ n của thuật toán sau khi tách được ký hiệu thứ n là Thì ảnh hưởng của nó được loại trừ khỏi phương trình:

x n .

2.6.5 Phép toán triệt nhiễu

Triệt nhiễu là quá trình tách x n từ

(2.48)

yn bằng việc loại bỏ ảnh hưởng từ các tín

hiệu còn chưa được tách (chưa quyết định). Trong bước này ký hiệu thứ n được

tách nhờ việc triệt nhiễu gây ra bởi các ký hiệu

xn+1,xn+2 ,...,xn . Giống như mọi vấn

đề triệt nhiễu khác, ở đây có một vài phương pháp để tách một ký hiệu với sự có

mặt của nhiễu. Hai ví dụ của các phương pháp này là MMSE và ZF. Chúng ta sẽ mô tả hai phương pháp này một cách riêng rẽ trong thuật toán tách.

2.6 Qui trình của thuật toán V-Blast

Để thuận tiện cho việc phân tích D-Blast trước hết ta nói về qui trình thực hiện V-Blast, ở đó bên phát tạo ra các dòng dữ liệu song song, cố định đi vào các anten phát. Bên thu không thực hiện giải mã tất cả các thành phần vecto phát cùng một lúc, mà nó sẽ giải mã thành phần mạnh nhất rồi lấy tín hiệu nhận được trừ đi kết quả qua kênh của thành phần mạnh nhất này. Sau đó lại tiến hành giải mã thành phân nhất của vectơ phát còn lại, và cứ tiếp tục như vậy đến tín hiệu yếu nhất.

Giả sử rằng kênh H đã biết sau khi ước lượng kênh, các bước chính của thuật toán V-BLAST/ZF có thể tóm tắt như sau :

- Bước 1 - Ép về không (Nulling): Tìm ma trận đảo kênh H+ . Tìm vecto có độ lớn nhỏ nhất trong H+ (ứng với đường truyền mạnh nhất), rồi tìm thành phần

này bên phát trong ước lượng xˆ H y .

- Bước 2 – Quyết định theo ML (Slicing): Quyết định theo điểm chòm sao gần nhất với thành phần ước lượng mạnh nhất vừa có

- Bước 3 – Loại nhiễu (Cancellation): Thành phần vừa được quyết định được phát qua kênh H sẽ thiết lập phân bố tín hiệu vectơ đúng của nó tại bộ thu, sau đó được loại trừ khỏi vectơ tín hiệu nhận và thuật toán quay lại bước 1 cho đến khi tất cả các tín hiệu được giải mã.

* Ví dụ 3:[12]

Chúng ta vẫn sử dụng kênh giống như trong ví dụ 1 với các giá trị H, x và w như ở ví dụ 1. Sau khi cho giá trị đầu vào, chúng ta có ma trận khả nghịch như sau:



 0.2  0.7i Z H 0.5  0.2i

 0.2  0.1i 0.0  0.7i

 0.8  0.4i 0.5  0.3i

0.2  0.2i 



0.2  0.5i 

0.4  0.1i

0.3  0.4i

0.5  0.0i

 0.7  0.2i

Vì có 3 thành phần của x nên thuật toán V-BLAST sẽ kết thúc quá trình quyết định sau 3 bước lặp như sau:

- Bước 1: Tách lớp thứ nhất, ta có:

(Z1 )1

(Z1 ) 2

(Z1 )3

2  1.43

2  1.36

2  1.12

Nên

(Z1 )3

2 =1.12 là nhỏ nhất (ứng với đường truyền mạnh nhất). Do đó k1 được

tính là 3. Vì vậy, trong bước này thuật toán sẽ chọn kênh con thứ 3 (có các giá trị tương ứng với các thành phần của hàng thứ 3 của Z1) để xử lý và thành phần thứ nhất của ước lượng được tính toán như sau:

gk 0.4  0.1i

0.3  0.4i

0.5

 1.5  2.2i



 2.4  2.8i

 0.7  0.2i





 1.6  3.6i

1  0.4  0.6i

 1.1  7.0i 



Sau ước lượng này chúng ta đưa ra quyết định đối với thành phần thứ nhất của

vectơ phát là:

xˆ  1.0  3.0i

Nhân thành phần đã quyết này với cột của ma trậnn

kênh rồi loại bỏ khỏi vectơ thu. Ta được kết quả thu còn lại



 0.8  0.3i 



y2y1xˆk(H )k

0.6i 

1 1  0.8i 

1.2 1.3i

Với ma trận kênh truyền mới là



H bằng:



 0.7i 0.3  0.3i 0

H  0.8  0.6i



k1  0.8

 0.1  0.2i

0.7  1.1i

0.2  0.3i

1.2  0.3i



0

Ma trận khả nghịch mới Z2 cho bước lặp tiếp theo được tính là:



 0.1  0.4i

0.3  0.1i

 0.5  0.1i

 0.3  0.1i

Z2 =

0.1

0

0.1  0.3i

0.2  0.1i

0.4  0.1i 



0 

- Bước 2: Tách lớp thứ 2, thuật toán chọn kênh con thứ 2 để xử lý vì:

Do vậy, ước lượng g

là:

(Z2 )1

(Z2 ) 2

(Z2 )3

2  0.55

2  0.36

2  0

 0.8  0.3i 

 0.0  0.6i

gk 0.1

0.1  0.3i

0.2  0.1i

0.4  0.1i

0.5  0.9i

2  0.0  0.8i

 1.2  1.3i 

và quyết định

xˆ sẽ là:



xˆ 1.0 1.0i

Sau khi ước lược, vectơ thu sửa đổi sau khi loại thành phần 2 được tính là:

y3y2xˆk

(H )k

 1.4  0.3i 





 1.8  0.2i 







2 2  0.2  0.3i

trong đó ma trận

H bằng:

k 2

 0.3  0.5i 



 0.7i 0 0

H 

k 2



và ma trận khả nghịch mới Z3 là:

 0.8  0.6i



 0.8

 0.1  0.2i



0 0



0.3i 0.4  0.2i

 0.4 0.1i

Z3 =

 0

0 0

0 0 

0 0 

- Bước 3: Trong lớp cuối cùng, k được thiết lập bằng 1. Ước lượng g

như sau:

được tính

 1.0  1.3i 

 0.3  0.5i 

gk 0.3i

0.4  0.2i

 0.4

 0.1i

 0.8  1.1i

3  0.2  1.3i

 1.5  5.5i

và quyết định tương ứng



k k

xˆ là: xˆ  1i

3 3

Chúng ta có thể kết hợp các thành phần của vectơ quyết định theo bậc của các chỉ số (k1, k2, k3) như sau:

1i 

xˆ 1i



đây là ước lượng chính xác của x.

1 3i 

Thuật toán tách kênh V-BLAST/MMSE được áp dụng tương tự với việc H+ được thay bằng

Z 

H (

HH N I

)1

Chương III Kỹ thuật D-Blast trong Hợp kênh không gian – Thời gian (D-BLAST - Spatial Multiplexage )

Hình 11 Mô hình cơ bản của một Spatial Multiplexage [14]

Kiến trúc D-Blast lần đầu tiên được giới thiệu bởi Foschini vào năm 1996. Chúng ta sẽ mô tả cấu trúc tầng mã hóa không gian, và hai thuật toán giải mã Nulling và MMSE ( minimum mean squared Error). Chúng ta sẽ trình bầy D-Blast MMSE năng lực kênh với trường hợp 2 ăngten thu.

Các bước cơ bản của hệ thống :

-Luồng data truyền được chia thành Nt luồng data với tốc độ nhỏ.

-Sau khi được mã hoá và điều chế các luồng data nhỏ này được truyền qua Nt ăngten phát.

-Các dòng phụ này là đồng tín hiệu kênh tức là có cùng một dải tần số

- Ở nơi nhận các ăngten thu đều có thể nhận ra sự chồng lấn lên nhau của các tín hiệu truyền tải phân tách chúng thành các dòng data và ghép chúng thành dòng data ban đầu.

Đặc điểm của hệ thống :

+ Không cần thiết số ăngten thu phải lớn hơn hoặc bằng ăngten phát như trong V- Blast.

+ Gần tới khả năng giới hạn truyền qua của công nghệ mimo.

+ Nhược điểm là mã hóa phức tạp trong không gian và thời gian.

3.1 Kỹ thuật sử dụng trong thuật toán D-Blast

3.1.1 Ghép xen

G.Foschini đề xuất mô hình ghép xen và giải ghép xen được áp dụng cho các dòng con có tỷ số tín trên nhiễu cao để bù cho các dòng khác.