Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Kỹ thuật phân tập

3 Kỹ thuật phân tập

Tải bản đầy đủ - 0trang

Chương 2 : Hệ thống MIMO Alamouti

tương quan ở máy thu. Thời gian kết hợp là phép đo thống kê của chu kỳ q trình

kênh fading tương đương. Mã hóa điều khiển lỗi được sử dụng nhiều trong các hệ

thống thơng tin số. Trong thơng tin di động mã hóa điều khiển lỗi kết hợp với hoán

vị để thực hiện phân tập thời gian. Trong trường hợp này các bản sao của tín hiệu

phát được truyền tới máy thu ở dạng thơng tin dư do mã hóa điều khiển lỗi. Khoảng

thời gian giữa các bản sao của tín hiệu phát được tạo ra bằng cách hoán vị thời gian

để thu được fading độc lập ở đầu ra của bộ giải mã. Do hoán vị thời gian nên tạo ra

trễ giải mã, kỹ thuật này thường hiệu quả với môi trường fading nhanh hay thời

gian kết hợp kênh nhỏ. Với kênh fading chậm một bộ hốn vị lớn có thể tạo ra trễ

đáng kể, điều này khơng thích hợp với các ứng dụng nhạy cảm với trễ như truyền

thoại. Ràng buộc này loại trừ phân tập thời gian cho một vài hệ thống di động. Ví

dụ khi máy vơ tuyến di động đứng n thì phân tập thời gian khơng thể giảm fading

. Một trong các hạn chế của phương pháp này là do dư thừa trong miền thời gian

nên tạo ra thất thoát trong hiệu quả băng tần.

2.3.2 Phân tập tần số

Đây là kỹ thuật sử dụng nhiều tần số khác nhau để phát cùng một tin. Các tần

số cần dùng phải có khoảng cách đủ lớn để giữ sự độc lập ảnh hưởng của fading với

các tần số còn lại. Tương tự như phân tập thời gian, phân tập tần số gây ra tổn thất

hiệu quả băng tần do sự dư thừa trong miền tần số.

2.3.3 Phân tập không gian (phân tập anten)

Phân tập không gian được sử dụng phổ biến trong thông tin siêu cao tần không

dây. Phân tập khơng gian còn được gọi là phân tập anten. Đó là một kỹ thuật điển

hình sử dụng nhiều anten hay các mảng anten được sắp xếp với khoảng cách phù

hợp để tín hiệu trên các anten độc lập. Khoảng cách yêu cầu thay đổi tùy theo độ

cao anten, môi trường truyền và tần số. Khoảng cách điển hình thường khoảng vài

bước sóng là đủ để đảm bảo các tín hiệu không tương quan. Trong phân tập không

gian các bản sao của tín hiệu phát được đưa tới máy thu ở dạng dư thừa trong miền

không gian. Không như phân tập tần số và phân tập thời gian, phân tập không gian



22



Chương 2 : Hệ thống MIMO Alamouti

không gây tổn thất trong hiệu quả băng tần. Đặc tính này rất thích hợp với thơng tin

khơng dây trong tương lai.

Phân tập phân cực và phân tập góc là hai dạng của phân tập khơng gian. Trong

phân tập phân cực tín hiệu phân cực đứng và tín hiệu phân cực ngang được phát

bằng hai anten phân cực khác nhau. Sự khác nhau về phân cực đảm bảo hai tín hiệu

khơng tương quan mà không phải đặt hai anten ở cách xa nhau. Phân tập góc được

sử dụng phổ biến cho truyền dẫn với tần số sóng mang trên 10 GHz. Trong trường

hợp này các tín hiệu phát có sự phân tán cao trong khơng gian nên các tín hiệu thu

từ các hướng khác nhau sẽ độc lập với nhau. Từ đó hai hay nhiều anten định hướng

để thu từ các hướng khác nhau ở máy thu sẽ tạo ra bản sao tín hiệu phát không

tương quan.

Dựa trên số lượng các anten được dùng cho phát hay thu ta phân loại phân tập

không gian thành phân tập phát và phân tập thu. Trong phân tập thu, nhiều anten

được sử dụng ở máy thu để thu các bản sao độc lập của tín hiệu phát. Các bản sao

của tín hiệu phát được kết hợp để tăng SNR và giảm fading đa đường. Trong phân

tập phát, nhiều anten được triển khai ở vị trí máy phát. Tin được xử lý ở máy phát

và sau đó được truyền chéo qua các anten.

Trong thực tế các hệ thống thơng tin để đảm bảo nhu cầu thì 2 hoặc nhiều sơ

đồ phân tập thường được kết hợp lại tạo ra phân tập nhiều chiều. Ví dụ trong hệ

thống di động tế bào GSM nhiều anten thu ở trạm gốc được dùng kết hợp với hốn

vị và mã hóa điều khiển lỗi để tận dụng cả phân tập thời gian và khơng gian (mã

hóa khơng gian-thời gian STC).

Có 3 loại mã hóa khơng gian - thời gian là :

- Mã hóa khơng gian – thời gian khối STBC (Space-time Block Code)

- Mã hóa khơng gian – thời gian lưới STTC (Space-time Trellis Code)

- Mã hóa khơng gian – thời gian lớp BLAST (Bell-Lab Layered Space -Time).

Trong chương này ta sẽ tập trung vào mã hóa khơng gian – thời gian khối

STBC vì STBC được mã hóa và giải mã một cách đơn giản nhờ vào các giải thuật

xử lý tuyến tính, vì vậy phù hợp với các ứng dụng thực tế.

23



Chương 2 : Hệ thống MIMO Alamouti

2.4 Các phương pháp kết hợp phân tập phía thu

Đặc điểm then chốt của tất cả các kỹ thuật phân tập là xác suất để tất cả các

phiên bản của tín hiệu bị nhiều fading (deep fading) là rất thấp. Tổng quát, BER của

hệ thống dùng kỹ thật phân tập phụ thuộc vào cách mà các phiên bản của tín hiệu

kết hợp lại tại nơi thu để làm tăng SNR. Vì thế, các dạng phân tập có thể phân loại

theo phương pháp kết hợp được sử dụng tại nơi thu. Tùy thuộc vào độ phức tạp và

mức thông tin trạng thái kênh truyền CSI yêu cầu bởi phương pháp kết hợp tại nơi

thu, có bốn loại chính là : kết hợp lựa chọn (Selection combining), kết hợp chuyển

nhánh SC (Switching combining), kết hợp theo cùng độ lợi EGC (Equal Gain

Combining) và kết hợp theo tỷ lệ lớn nhất MRC (Maximum Ratio Combining).

2.4.1 Kết hợp lựa chọn

Kết hợp lựa chọn là một phương pháp kết hợp phân tập đơn giản. Xét một hệ

thống phân tập thu với nR ăng-ten thu. Sơ đồ khối của phương pháp kết hợp lựa

chọn được cho trong hình 2.3. Trong một hệ thống như thế này, tín hiệu có tỉ số tín

hiệu trên tạp âm (SNR) tức thời lớn nhất tại mỗi khoảng thời gian tồn tại symbol

được chọn ở đầu ra, vì thế SNR đầu ra bằng với SNR tốt nhất của tín hiệu đầu vào.

Trong thực tế, tín hiệu có tổng cơng suất tín hiệu và tập âm S+N lớn nhất thường

được sử dụng, vì rất khó để đo được SNR.



Hình 2.3 Phương pháp kết hợp lựa chọn

2.4.2 Kết hợp chuyển nhánh (SC)

Trong một hệ thống phân tập kết hợp chuyển mạch (được cho trong hình 2.4),

máy thu quét tất cả các nhánh phân tập và chọn một nhánh có SNR lớn hơn một

24



Chương 2 : Hệ thống MIMO Alamouti

ngưỡng định trước.Tín hiệu này được chọn như là đầu ra, tới khi SNR của nó bị rớt

xuống dưới ngưỡng. Khi điều này xảy ra, máy thu bắt đầu quét lại và chuyển tới

nhánh khác. Phương pháp này còn được gọi là phân tập quét.

So sánh với phân tập lựa chọn, phân tập chuyển mạch kém hơn vì nó khơng

liên tục chọn tín hiệu tức thời tốt nhất. Tuy nhiên nó thực hiện đơn giản hơn vì nó

khơng yêu cầu phải theo dõi liên tục và tức thời các nhánh phân tập. Với cả hai

phương pháp phân tập lựa chọn và chuyển mạch, tín hiệu đầu ra chỉ bằng một trong

những nhánh phân tập. Hơn nữa, chúng không yêu cầu phải biết bất kỳ trạng thái

thông tin kênh nào. Vì vậy, hai phương pháp này có thể được sử dụng tốt với cả hai

phương pháp điều chế kết hợp và khơng kết hợp.



Hình 2.4 Phương pháp kết hợp chuyển mạch

2.4.3 Kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC)

Kết hợp tỉ lệ tối đa là một phương pháp kết hợp tuyến tính. Trong xử lý kết

hợp tuyến tính tổng quát, các tín hiệu vào khác nhau được nhân các trọng số khác

nhau và được cộng lại với nhau và cho ra một tín hiệu đầu ra. Các hệ số trọng số có

thể được chọn theo vài cách.

Hình 2.5 cho ta sơ đồ khối của một phương pháp phân tập kết hợp tỉ lệ tối đa.

Tín hiệu đầu ra là kết hợp tuyến tính của các bản sao của tất cả các tín hiệu thu đã

nhân trọng số.

25



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Kỹ thuật phân tập

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×