Thuật toán d-blast trong công nghệ mimo - 7

~

y ~ 

r r

x

w' 

y = 

Có thể bạn quan tâm!

• Kỹ Thuật Hợp Kênh Không Gian (Spatial Multiplexage - Sm)
• Thuật toán d-blast trong công nghệ mimo - 5
• Thuật toán d-blast trong công nghệ mimo - 6
• Thuật toán d-blast trong công nghệ mimo - 8

Xem toàn bộ 71 trang tài liệu này.

1, 2t = 11 12

1, 2t +

1,2t

(3.10)

2,2t

~  0 r

x

w' 

y2,2t 

22 

2,2t 2,2t 

Chúng ta muốn xác định X2,2, ta coi như X1,2là nhiễu , ta viết lại công thức trên như sau :

y ~ = r12 x

+ r11 x

+ w'1,2t = r12 x

+ v1, 2t 

(3.11)

2,2t

r 

2,2t

0 

1,2t

w'

r

2,2t

v

22 



2,2t 

22 

2,2t 

Bây giờ chúng ta có thể tìm thấy X2,2nhờ vào dùng ma trận covariance. Khi đó tỷ số SNR sẽ là :

r222+r212/(1+r211) (3.12)

Thay r222 như trong trường hợp blast nulling. Kiến trúc D-Blast với cách giải mã Blast-MMSE kích thước đa ăngten 2x2 , kênh truyền là nhiễu trắng AWGN với độ tăng ích r 11 và  r222+ r212/(1+ r211) được vẽ như hình dưới.

Hình 23 BLAST-MMSE thực hiện 2 ăngten .[6]

Tổng dung năng của BLAST-MMSE là :

CBLAST-MMSE = log2(1+ r211)+log2(1+ r222+ r212 /(1+ r211) = log2((1+ r211)(1+

r222)+r212) = Cchannel (3.13)

Dung năng kênh của Blast-MMSE là tối đa.

Hầu hết Blast-MMSE là tối ưu, còn Blast-nulling là gần tối ưu.

CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA D-BLAST

Trong chương này chúng ta sẽ đưa ra một số kết quả mô phỏng thuật toán D- Blast trong một số kịch bản cụ thể sử dụng từ tài liệu tham khảo, từ đó rút ra các nhận xét đánh giá. Chúng ta cũng sẽ sử dụng cả hai thuật toán MMSE và ZF để so sánh hiệu năng của hai thuật toán.

4.1 Một số kết quả mô phỏng

Hình 24: Xác suất lỗi khung trường hợp

nt nr  2

và tốc độ 4 bít mỗi kênh [1]

Hình 25: Xác suất lỗi khung trường hợp

nt nr  2

và tốc độ 8 bít mỗi kênh [1]

Hình 26: Xác suất lỗi khung với

nt nr  4 , tốc độ 16 bit mỗi kênh [1]

Hình 27: Xác suất lỗi khung với

Nhận xét:

nt  8 , nr  4 , tốc độ 16 bit mỗi kênh [1]

- Từ hình 24 và hình 25 chúng ta thấy khi tăng tốc độ từ 4 bit lên 8 bit mỗi kênh thì xác suất lỗi khung bằng 1 khi SNR=8(dB) với trường hợp 4 bit còn với trường hợp 8 bít xác suất lỗi khung bằng 1 khi SNR = 14(dB). Chúng ta dễ ràng thấy tốc độ càng tăng thì độ tin cậy càng giảm đi.

- Từ hình 26 vẽ xác suất lỗi khung khi chiều dài khung bằng 240 thời gian ký hiệu và hình 27 vẽ xác suất lỗi khung khi chiều dài khung được 200 thời gian ký hiệu. Chúng ta nhận ra số ănten phát tăng từ 4 lên 8 và với chiều dài khung lớn hơn thì sẽ cho ta xác suất lỗi khung tăng lên cao hơn.

- Đường MMSE luôn nằm bên dưới đường ZF, khi đó hiệu năng của MMSE tốt hơn của ZF trong mọi trường hợp.

4.2 Sự so sánh giữa V-Blast và D-Blast

Hình 28: So sánh hiệu năng phân tập của V-Blast và D-Blast [1]

Trong họ kiến trúc Blast được sử dụng rộng rãi mà chúng ta cần nhắc đến là kiến trúc V-Blast. V-BLAST được nói đến với kênh truyền MIMO đạt được tốc độ dữ liệu cao. Luồng data được chia thành các luồng data nhỏ hơn độc lập nhau và gửi đi trên các ănten khác nhau. Khi nghiên cứu V-BLAST ta thấy chưa đạt được sự trao đổi phân tập-hợp kênh tối đa tại tốc độ thấp: khả năng phân tập lớn nhất của các luồng dữ liệu bị giới hạn bởi số ănten thu. Tuy nhiên, V-BLAST cũng không phải là tối đa cho kênh truyền tốc độ cao, lí do là: [1] ví dụ cho kênh truyền 2 x 1, cho rằng một trong số các kênh truyền có hệ số là 0 và các kênh còn lại thỏa mãn (0,1). Khi đó phân tập đạt được bởi luồng dữ liệu được gửi trên ănten phát đầu tiên với độ lợi hợp kênh là 0, trái lại toàn bộ kênh truyền vẫn có sự trao đổi phân tập hợp kênh khác 0. Chính vì thế mà V-BLAST không được lợi trên cả hai phương diện là độ lợi phân tập và độ lợi hợp kênh nên kiến trúc này không đạt được sự trao đổi tối ưu cho kênh truyền MIMO.

Kiến trúc D-BLAST đạt được khả năng phân tập tối đa trên kênh MIMO. Luồng data được chia thành các luồng con và truyền trên các kênh độc lập trên phương diện chéo, kiến trúc D-BLAST với bộ thu MMSE-SIC Biến kênh truyền MIMO thành kênh song song tương đương theo phương pháp biến đổi ma trận trị riêng, vì thế các phương pháp mã hóa sử dụng cho kênh truyền song song, như mã hoán vị…, khi sử dụng theo kiến trúc D-BLAST sẽ là mã cho kênh truyền MIMO.

Hình 29. Hiệu năng phân tập của kiến trúc D-BLAST [1]

4.3 Một số vẫn đề của D-Blast .

Đầu tiên chúng ta nói về truyền lỗi. Giải mã ở các tầng sau yêu cầu quá trình giải mã tại các tầng trước là chính xác. Nếu một tầng trước bị giải mã sai lỗi sẽ truyền tới các tầng sau và không dừng lại ở một vài tầng. Do đó cần bảo vệ tầng có nhiễu mạnh với mức mã hóa đầy đủ.

Một cách để ngắt lỗi lan truyền là khởi tạo lại quá trình tách: dừng truyền sau một vài tầng và bắt đầu lại ở các tầng mới, điều này làm tăng quá trình thiết lập ban đầu khi khởi tạo lại.

Vẫn đề thứ 2 là cấu trúc phân tầng sẽ làm tăng độ trễ. Chiều dài mã hóa, sự trải dài của từ mã sẽ làm tăng thời gian trễ dẫn đến tăng độ dài bộ đệm. Tuy nhiên từ mã dài là cần thiết để giảm lỗi lan truyền

Thuật toán V-Blast tỏ ra không hiệu quả với kênh fading chậm, lý do là nó không sử dụng hết khả năng phân tập phát trong không gian nên nếu như đường truyền tương đương nào tồi (deep fading) thì không cứu vãn được. Thuật toán D- Blast khắc phục được nhược điểm này khi cho các dòng dữ liệu phát song song được phát quét ký hiệu trên dãy các ăngten phát lần lượt xen kẽ nhau. Tức là sử dụng thêm phân tập phát

Trong V-Blast mỗi dòng mã mở rộng hàng ngang trong lưới không thời gian và được đặt nằm trên nhau theo chiều thẳng đứng. Còn trong kiến trúc D-Blast mỗi lớp được vạch chéo qua lưới không thời gian. Cải tiến đáng kể của D-Blast so với V-Blast là mã xuyên các ăngten phát. Cách này trung bình hóa sự ngẫu nhiên của các kênh con và làm tốt hơn khi tốc độ gần sát dung năng dừng kênh (outage capacity)

So sánh D-Blast và Alamouti : Sơ đồ Alamouti cũng được coi là kiến trúc phát, nó chuyển MISO fading chậm 2x1 thành SISO fading chậm. Mọi mã cho SISO khi dùng phối hợp với sơ đồ Alamouti sẽ cho mã đối với MISO. So với D- Blast nó xử lý tín hiệu đơn giản hơn và không có vấn đề truyền lỗi hay giảm tốc độ. Song D-Blast lại có thể làm việc với một số tùy ý ăngten phát và thu. (trong khi sơ đồ alamouti không tổng quát cho một số tùy ý các ăngten phát). Thêm nữa sơ đồ Alamouti hoạt động tồi trong kênh MIMO với nhiều ăngten phát và thu. Điều này là vì không như D-Blast, sơ đồ alamouti không sử dụng hết các bậc tự do có sẵn trong kênh.

Sau đây là một số kết quả so sánh thông qua mô phỏng:

Chúng ta thực hiện mô phỏng với 2 tốc độ khác nhau với 2 cỡ chòm sao khác nhau :

+ Tỷ lệ lỗi khối - 1020 bit với khi tốc độ truyền 6 b/s/Hz dùng 64QAM và 256 QAM.