Mô phỏng kênh truyền SDMA trong hệ thống MUMIMO

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
MIMO-OFDM
1.1 Tổng quan về hệ thống OFDM
Hình 1: Sơ đồ khối chức năng thu phát OFDM
Đặc thù của tín hiệu OFDM là nó hoàn toàn được tạo ra trong miền số, do rất khó để
chế tạo các máy thu phát khóa pha dải rộng trong miền tương tự. Tại khối phát, dữ liệu số sau khi
được điều chế vào các sóng mang được đem đi thực hiện phép biến đổi Fourier để tạo sự trực
giao giữa các sóng mang .
OFDM chuyển đổi kênh lựa chọn tần số sang nhóm các tần số kênh sóng mang
phẳng. Tần số gốc của sóng mang phụ sẽ bằng một số nguyên lần ngịch đảo thời gian tồn
tại của ký tự (symbols). Như vậy, mỗi sóng mang phụ sẽ có tần số khác nhau , mặc dù
phổ của chúng vẫn chồng lên nhau nhưng không gây ảnh hưởng đến nhau, đảm bảo tính
trực giao của hệ thống.
Hệ thóng OFDM điều chế một chuỗi N ký tự thông tin được truyền đi trên N sóng
mang phụ. Thời gian tồn tại của các ký tự OFDM là lớn hơn so với hệ thống đơn sóng
mang. Bộ điều chế OFDM có thể thực hiện như một bộ chuyển đổi ngược Fourier rời rạc
trên một chuỗi các ký tự thông tin liên tiếp, theo sau là bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự
1
sang tín hiệu số. Để giảm thiểu những ảnh hưởng của nhiễu xuyên ký tự (ISI: Inter
Symbol Interference) gây ra do thời gian lan truyền của các khung ký tự, mỗi chuỗi thông
tin OFDM được chèn thêm một tiền tố vòng (CP: Cyclic Prefix), chiều dài mỗi CP ít nhất
phải bằng số đáp ứng kênh của đường truyền.
Hình 2: Cách chèn CP vào mẫu thông tin OFDM
Với điều kiện này, một phép chập tuyến tính của chuỗi truyền và kênh được
chuyển thành một phép chập vòng, kết quả là nhũng ảnh hưởng của nhiễu ISI được loại
bỏ hoàn toàn. Hơn nữa phương pháp này cho phép bên thu sử dụng biến đổi Fourier
nhanh cho OFDM, Kỹ thuật tương tự có thể được sử dụng trong các hệ thống đơn sóng
mang, bằng cách chèn các CP vào trước mỗi khung dữ liệu truyền đi , sử dụng cân bằng
miền tần số ở bên thu.
1.2 Hệ thống MIMO
MIMO ( Multiple Input – Multiple Output ) là hệ thống vô tuyến sử dụng đồng

thời đa anten ở máy phát và anten ở máy thu . Chuỗi tín hiệu phát được mã hóa theo cả
hai miền không gian (theo hướng các anten phát) và thời gian nhờ bộ mã hóa không gian
thời gian (STE: Space-Time Encoder). Tín hiệu sau khi được mã hóa không gian-thời
gian được phát đi nhờ M
T
anten phát. Máy thu sử dụng phân tập thu với M
R
anten thu.
Kênh tổng hợp giữa máy phát (Tx) và máy thu (Rx) có M
T
đầu vào và M
R
đầu ra,và vì
vậy, được gọi là kênh MIMO.
Hình 3: Mô hình một hệ thống MIMO
2
Trong một hệ thống MIMO với M
T
anten phát và M
R
anten thu, ký hiệu đáp ứng xung
của kênh thông thấp tương đương giữa anten phát thứ j và anten thu thứ i là h
ji
(τ;t), trong
đó τ được gọi là biến trễ và t là biến thời gian. Vì thê kênh thay dổi theo thời gian một
cách ngẫu nhiên và được mô tả bằng ma trận H(τ;t) kích thước M
T
x M
R
như sau :

Giả sử tín hiệu phát từ anten phát thứ j là s
j
(t) , j = 1,2,…M
T
. Ta có tín hiệu thu tại
anten thứ i là :
r(t) = H(τ;t)*s
j
(t)
Đối với kênh không lựa chọn tần số, ma trận kênh H được biểu diễn như sau:
Khi đó vector tín hiệu thu r(t) được biểu diễn như sau:
r(t) = H(t)*s(t)
Trong hệ thống MIMO nhằm tăng tốc độ truyền dữ liệu , dòng dữ liệu bên phát được
tách thành M
T
dòng số liệu có tốc độ thấp hơn , mỗi dòng số liệu được điều chế và phát
trên mỗi anten phát . Thông thường các mát phát cùng làm việc ở cùng một tốc độ , tuy
nhiên tốc độ này có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào yêu cầu của dịch vụ nhờ phương
pháp điều chế thích nghi . Các dong số liệu lúc này có tốc độ chỉ bằng 1/M
T
tốc độ dữ
liệu ban đầu , được phát đồng thời trên cùng một bang tần , nên về mặt lý thuyết hiệu suất
sử dụng phổ được tăng lên gấp M
T
lần . Các tín hiệu này được thu bởi M
R
anten thu của
hệ thống thu .
1.3 Dung lượng kênh MIMO
Dung lượng kênh truyền dẫn được định nghĩa là tốc độ truyền dẫn tối đa với một

xác suất lỗi nào đó . Đối với kênh truyền thông sử dụng phân tập , có độ lợi h , chịu ảnh
hưởng của nhiễu trắng Gauss thì dung lượng kênh truyền dẫn có thể tính được theo đinh
lý Shannon như sau :
C
SISO
= W log
2
( 1 + ρ) [bit/s] (1.1)
3
Trong đó : W là bang tần của kênh truyền tính bằng Hz và ρ chính là tỷ số tín
hiệu trên nhiễu (SNR) tại đầu vào máy thu. Từ phương trình (s1.1) , chúng ta thấy rằng
với một kênh vô tuyến có độ rộng băng tần nhất định không sử dụng phân tập không gian
(SISO: Single Input – Single Output) thì dung lượng kênh tỷ lệ với SNR ở đầu vào máy
thu theo luật logarith. Vì vậy muốn tăng dung lượng kênh thì phải tăng công suất phát,
tuy nhiên dung lượng kênh truyền SISO tăng rất chậm.
MIMO được đề xuất để khắc phục hạn chế về dung lượng kênh truyền của hệ thống
SISO. Với M
T
anten phát và M
R
anten thu ,trong môi trường pha đinh Rayleigh giàu tán
xạ và biến đổi chậm ,kênh MIMO cho phép đạt được dung lượng kênh truyền :
C
MIMO
=
( )
( )
2
2
1

,( )
1 ( , )
T
T
R R
T R
M W log M M
M W log M M
ρ
ρ
+ <
<+


=


(1.2)
Xem xét công thức (1.2) chúng ta thấy rằng dung lượng kênh MIMO tăng tuyến tính
theo số anten phát hoặc anten thu và có thể đật đến r = min(M
T,
M
R
) lầ dung lượng của
một kênh SISO.
1.4 Các phương pháp truyền dẫn MIMO
Các kết quả nghiên cứu về dung lượng MIMO đã thúc đẩy một làn song nghiên
cứu các kỹ thuật truyền dẫn nhằm đạt được dung lương lý thuyết mong muốn.Vì vậy để
có được các hệ thống truyền dẫn MIMO hiệu quả có thể ứng dụng trong thực tế, các công

trình ngiên cứu về MIMO đã tập trung vào việc đề xuất các phương pháp truyền dẫn thỏa
4
mãn được sự cân bằng giữa độ lợi thu kênh MIMO và độ phức tạp khi thực hiện. Các
phương pháp truyền dẫn này có thể phân loại thnahf hai nhóm sau : Phân kênh theo
không gian SDM ( Spatial Division Multiplexing) và mã hóa không gian thời gian STC
( Space – Time Coding).
1.4.1 Phân kênh theo không gian thời gian SDM
Ở sơ đồ phân kênh theo không gian , dòng dữ liệu phát, sau khi được ánh xạ thành
Các lượng ký tự (symbol) của một bộ tín hiệu (constellation) được phân (DEMUX) thành
M
T
luồng song song và truyền đồng thời qua M
T
anten phát. Vì vậy tốc độ truyền đãn
tăng M
T
lần so với hệ thống sử dụng một anten phát .Tuy nhiên do các luồng dữ liệu thu
được tại máy thu bị nhiễu lẫn nhau nên khi tăng số lượng anten phát đồng nghĩa với việc
tăng nhiễu xuyên kênh giữa các luồng tín hiệu , vì vậy làm tăng BER . Để giảm BER của
hệ thống máy thu sử dụng M
R
> M
T
anten và một bộ tách tín hiệu hiệu quả đê thực hiện
tách riêng từng luồng tín hiệu.
Hình 6 : So sánh phảm chất BER của các bộ tách tín hiệu khác nhau
5
1.4.2 Mã hóa không gian thời gian STC
Mã hóa không gian thời gian là phương pháp mã hóa cho các hệ thống phân tập
phát. Phương pháp mã hóa không gian thời gian đưa đồng thời tương quan cả hai miền

không gian vào trong tín hiệu phát ,kết hợp với kỹ thuật tách tín hiệu ở máy thu nhằm đạt
được độ lợi phân tập và có thể cả độ lợi mã hóa . Mã hóa không gian thời gian có thể
được phân thành hai loại : Mã khối không gian - thời gian ( STBC : Space – Time Block
Code ) và Mã lưới không gian – thời gian (STTC : Space – Time Trellis Code). Mã
STBC có ưu điểm thiết kế và giã mã đơn giản , tuy nhiên chỉ cung cấp độ lợi phân tập
phát mà không cung cấp độ lợi mã hóa. Mã STTC cho phép thu được cả độ lợi phân tập
và độ lợi mã hóa nhưng việc thiết kế và giãi mã phức tạp. trong các sơ đồ mã hóa không
gian- thời gian thì phương pháp STBC do Alamouti đề xuất năm 1998 được đánh giá là
hiệu quả nhất. Phương pháp của Alamouti có phương thức mã hóa và giãi mã đơn giãn ,
nhưng lại cho phép đạt được đầy đủ cả tốc độ mã hóa và độ phân tập cho các tín hiệu
phức (hình 7).
Mã Alamouti sử dụng hai anten phát và hai anten thu. Số lượng anten phát bị giới
hạn bằng N
T
= 2 trong khi số anten thu có thể tăng lên bắt kỳ để có độ lợi tốt hơn.
Nguyên lý mã hóa Alamouti như sau: tại thời điểm k, anten phát thứ nhất phát đi s
k
trong
khi anten phát thứ hai phát đi s
k+1
. Tại thời điểm tiếp theo, anten phát thứ nhất phát đi
–s
k+1
,trong khi anten phát thứ hai phát đi s*
k
. Do tín hiệu phát đi từ hai anten phát trực
giao với nhau nên việc giải mã đơn giản hơn nhờ sử dụng các bộ kết hợp với tách tín hiệu
hợp lẽ tối đa (MLD: Maximum Lilikehood Detector )
6
Hình 8: So sánh phẩm chất BER của STBS Alamouti với MRC

Những phần trình bày trong chương 1, giúp chúng ta phần nào hiểu một khái
quát
nhất về hệ thống MIMO. Đặc biệt là về mặt dung lượng trong kênh truyền vô tuyến và
các kỹ thuật sử dụng trong hệ thống MIMO để đạt được hiệu quả cao nhất.


7
Chương 2 MÔ HÌNH TÍN HIỆU TRONG
HỆ THỐNG MU-MIMO
Trong những năm gần đây, người ta đã có một sự quan tâm đáng kể đối với hệ
thống MIMO vì những cải thiện về hiệu suất và hiệu quả sử dụng băng thông. Một hướng
nghiên cứu quan trọng đó là hệ thống MU-MIMO (Multi user multiple-input multiple-
output). Hệ thống MU-MIMO cung cấp tốc độ kết nối cao với các lợi ích của đa truy cập
phân chia theo không gian. Trạng thái kênh truyền tại trạm trạm gốc hoặc điểm truy cập
(AP: Access Point) là rất quan trọng vì nó cho phép kết nối để xử lý tín hiệu của tất cả
các user làm tăng hiệu quả và tốc độ dữ liệu. Kỹ thuật tiền xử lý cho phép ta thực hiện xử
lý hầu hết độ phức tạp tại trạm gốc hoặc điểm truy cập để cung cấp một kết quả đơn giản
tại thiết bị đầu cuối của các user.
Hình 9: Mô hình hệ thống MU-MIMO downlink
2.1 Mô hình tín hiệu phát trong hệ thống MU-MIMO
Dữ liệu cần truyền được chuyển đổi thành các ma trận nhị phân, những ma trận
này được điều chế ( có thể dùng điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK: Binary Phase
Shift Keying) , khóa dịch pha cầu phương (QPSK: Quadrature Phase Shift Keying) , hoặc
M-QAM với M>4 ). Ta tính toán các trọng số vector w , sau đó nhân với ma trận đã được
8
điều chế ,chuyển sang miền thời gian bằng cách sử dụng bộ IFFT ,chèn cyclic prefix,
cuối cùng là phát tín hiệu này thông qua các anten phát.
Trong trường hợp này, ta không thể biết được độ lợi pha đinh ,do đó, trước khi
phát tín hiệu, ta gửi các chuỗi huấn luyện (pilot) để ước lượng độ lợi pha đinh và gửi trở
về máy phát để có trọng số vector w. Độ chính xác của ước lượng kênh truyền liên quan

chặt chẽ đến chiều dài pilot ,ta có thể tăng chiều dài của chuỗi này để có một ước lượng
tốt. Tuy nhiên, khi đó hệ thống sẽ tốn kém và độ trễ lớn, làm chậm hệ thống. Ở đây, ta
xét kênh biến đổi pha đinh chậm (block fading) , với mỗi khối hay chuỗi ký tự có độ lợi
pha đinh là giống nhau. Vì vậy, trước khi phát tín hiệu, ta sẽ phát một chuỗi huấn luyện
đê tính toán độ lợi pha đinh tại máy thu ( sử dụng thuật toán Maximum Likelihood ) sau
đó gửi trở về lại may phát. Tại máy phát,sử dụng độ lợi pha đinh đã có này để tính toán
các trọng số vector cho chuỗi hiện tại.
Chương này, ta xét tuyến xuống trong hệ thống MIMO với V người dùng (user) và
một trạm phát gốc. Mỗi user có N
R
anten và trạm gốc có N
T
anten, ghép kênh phân chia
theo tần số trực giao (OFDM), biến đổi nhanh Fourier N điểm,chuỗi CP được chèn vào,
sau đó qua bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự.Tín hiệu phát,giải nền của ký
tự thứ m tại các anten phát thứ u có thể được viết như sau :
Trong đó, n , N
g
là độ dài chuỗi CP, là tín hiệu điều chế sóng mang phụ thứ k đã
xử lý của ký tự OFDM thứ m từ anten phát thứ v,là sự chồng chập của tất cả các sóng
mang đã được tiền xử lý trong truyền tải đa đường. Tín hiệu phát giải nền ở phương trình
(2.1) truyền đi với kênh MIMO đa người dùng chọn lựa hai lần (doubly selective
multiuser MIMO channel).
Với mỗi cặp anten phát thứ u và anten thu thứ v, thời gian đáp ứng của kênh bao
gồm cả ảnh hưởng của bộ lọc tại máy phát và kênh truyền chọn lựa hai lần được ký hiệu
là . Thời gian diễn biến kênh dẫn của đường resolvable path giữa anten phát thứ u và
anten thu thứ v của user với lần thứ n của ký tự OFDM thứ m có thể được viết
.
2.2 Mô hình tín hiệu thu của hệ thống MU-MIMO
Thời gian truyền khác nhau do phản xạ đa đường, sau khi loại bỏ chuỗi CP, mẫu

thu thứ n của ký tự OFDM thứ m tại anten thu của user thứ v , có thể được viết :
Với là nhiễu trắng cộng Gauss ,phương sai N
0
= 1 tại user thứ v
Sau bộ chuyển đổi FFT,sóng mang phụ thứ k của ký tự OFDM tại anten thu của user thứ
v có thể được xác định :
9
Trong đó, là nhiễu xuyên sóng mang bao gồm thời gian diễn biến kênh
là đáp ứng tần số
được đinh nghĩa là nhiễu trong miền tần số
Để đơn giản , chỉ số m của ký tự OFDM có thể được bỏ qua trong phương trình tiếp theo,
kết quả là, sóng mang phụ thứ k tại user thứ v có thể viết :
Trong đó, và . Giả sử tại trạm gốc, công suât phát trung bình (E[X
k
X
k
*
]) P.
2.3 Tiền xử lý cưỡng bức búp sóng không (Zero-Forcing Beamforming precoding)
Trong kỹ thuật cưỡng bức búp sóng không (zero-forcing beamforming technique:
ZFBF), nhiễu xuyên người dùng (Inter User Interference) có thể được hạn chết bằng tiền
xử lý dòng dữ liệu với các trọng số vector. Đặt là ký tự dữ liệu, trọng số vector (BF :
beamforming), công suât truyền của sóng mang phị thứ k của user thứ v. Tín hiệu phát tại
trạm gốc là :
Với V là tập hợp các user (selected/scheduled), ,
. Tín hiệu thu của user V có thể được biểu diễn bằng một vector :
Trong đó:
Trong kỹ thuật cưỡng bức búp sóng không.ma trận trọng số W
k
được tính toán để hạn

chế nhiễu xuyên người dùng (IUI)
H
k
V
* w
k
j
= 0 với j ≠ V
Ma trận W
k
là ma trận nghịch đảo ảo của ma trận H
k

Thay vào phương trình (2.5),ta có được tín hiệu thu sau khi sửu dụng kỹ thuật tiền xử lý
cưỡng bức không là :
2.4 Ước lượng kênh truyền (CE: Channel Estimation)
Thông tin trạng thái kênh (CSI: channel state information ) cho phép ta biết được
các đặc tính của kênh thông tin, như tín hiệu truyền từ bên phát đến bên thu như thế
10
nao,sự ảnh hưởng của tán xạ, pha đinh, suy hao công suất tín hiệu theo khoảng cách
truyền. CSI giúp cho việc thích ứng của đường truyền với điều kiện kênh hiện tại,điều
này rất quan trọng đê đạt được độ tin cậy ,tốc độ cao trong hệ thống đa anten.
CSI cần được ước lượng tại bên thu, và được phản hồi về lại máy phát.Vì vậy,
máy thu và máy phát có thể khác nhau về CSI. Ở đây, ta chấp nhận CSI bên phát và bên
thu giống nhau hoàn toàn.
Trong hệ thống tiền xử lý cưỡng bức không, ban đầu, bên phát sẽ gửi một chuỗi
huấn luyện đến bên thu để có được những thông tin phản hồi về độ lợi pha đinh. Chiều
dài của chuỗi huấn luyện có thể là một ký tự OFDM hoặc nhiều hơn phụ thuộc vào số
lượng người dùng,số máy phát và tiêu chuẩn về xác suất bít lỗi cho mỗi hệ thống.
Để ước lượng kênh truyền,ta sử dụng ước lương Fisher ( ví dụ: Maximum

Likelihood: ML) để xử lý các tham số kênh chưa xác định trước, hơn nữa, hệ số BEM
của ước lượng ML có thể thu được bằng cách :
Với , khi đó, hệ số BEM của ước lượng ML sẽ được xác đinh như sau:
11
Chương 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ
MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB
Trong chương này , ta tiến hành xây dựng hệ thống kênh MIMO-OFDM,baogồm
tín hiệu phát tại các anten, tín hiệu thu tại máy thu, mô phỏng các kỹ thuật ZF , ước lượng
kênh truyền ML, kết quả và đồ thị.

3.1 Thiết lập tín hiệu
Một hệ thóng OFDM bao gồm ba thành phần: máy phát ,máy thu và đường truyền.
Ở chương này,ta xây dựng hệ thống với 4 anten phát tại trạm gốc, và 3 anten thu tại 3
user, gồm 3 khe thời gian,ứng vơi mỗi khe thời gian có 7 ký tự, độ suy hao fading là 5.Ta
sẽ khảo sát tỷ số bít lỗi BER với khoảng công suất tín hiệu trên nhiễu 0-20 [dB].
Tại máy phát , ta tạo tín hiệu phát bằng cách: tạo một chuỗi bít nhị phân sử dụng
hàm “randn” trong Matlab, chuỗi bít này bao gồm chuỗi huấn luyện và dữ liệu cần phát.
Điều chế M-QAM với M=4 chuỗi này và chuyển sang miền tần số sử dụng hàm “ifft” của
Matlab.
Tại máy thu, tạo tín hiệu thu qua các bước: sử dụng hàm “randn” tạo tín hiệu nhiễu
Gauss, giá trị nhiễu này phụ thươc vào công suất tín hiệu và được cho bởi phương trình:
No = SigPow/(10^(SNR/10))
Cộng tín hiệu phát với nhiễu trắng Gauss vừa tạo đê có được tín hiệu tại anten thu,
chuyển tín hiệu này sang miền thời gian bằng cách sử dụng hàm “fft”. Giải điều chế tín
hiệu này và tính xác suất lỗi bít BER.
Trong quá trình truyền tín hiệu, kênh biến đổi pha đinh chậm được sinh ra bởi ma
trận có N_u x L điểm, với N_u là số user và L là đô suy hao pha đinh.
3.2 Xử lý ZF tại máy phát
Mục đích của tiền xử lý cưỡng bức không là lạo bỏ nhiễu không mong muốn bằng cách
sử dụng các trọng số vector . Ma trận trọng số vector này được tính bởi công thức

Trước khi phát tín hiệu , tín hiệu phát được nhân với ma trận này nhằm đảm bảo những
tín hiệu không mong muốn sẽ bằng không
3.3 Ước lượng kênh tại máy thu
12
Việc ước lượng kênh sẽ được thực hiện tại máy thu. Tiền xử lý cưỡng bức không
được thực hiện khi biết được suy hao pha đinh, ở đây ,giả sử suy hao này chưa biết , và
cần phải được ước lượng. Ký tự đầu tiên ở một slot sẽ được dành cho các pilot. Máy phát
sẽ phát sẽ phát tín hiệu này đến máy thu, máy thu sẽ tính toán ước lượng độ suy hao pha
đinh sau đó gửi trở về lại máy phát thông tin về trạng thái kênh truyền, từ đó tính toán các
trọng số vector.
Ở trong đồ án này, ta sử dụng phương pháp ước lượng Maximum Lilikehood.
3.4 Tính toán lựa chọn các thông số đầu ra hệ thống
Sau khi khi thiết lập các tín hiệu và các thông số cần thiết, sử dụng các kỹ thuật ZF
và ước lượng kênh truyền , ta thực hiện chạy mô phỏng và chú ý đến các thông số ảnh
hưởng đến chất lượng hệ thống BER
Chúng ta cần quan tâm đến các thông số sau:
- Số anten phát
- Số anten thu
- Cách thức điều chế
- Số ký tự chuỗi huấn luyện
Khi thay đổi các thông số này,chất lượng đường truyền thay đôi, điều đó đồng nghĩa với
việc làm tăng hoặc giảm chi phí khi tiến hành lắp đặt xây dựng hệ thống.
3.5 Kết quả mô phỏng bằng Matlab
 Đồ thị cho N_u = 3, N_tx = 4, L = 5, Num_trials = 5000, MQAM = 4
13
Từ hình trên , ta có thêt thấy có 3 nhóm đồ thị biểu diễn cho 3 thông số truyền
khác nhau của hệ thống. Ở nhóm đầu tiên, phía trên đồ thị, bao gồm 3 tỉ số bít lỗi cho 3
user khác nhau có giao thoa (nhiễu). Chũng ta có thể thấy, tỷ lệ lỗi bít ở nhóm này rất
lơn, BER = 10
-0.85

, tức là cứ 10 bít phát đi có 3 bít lỗi. Với tỷ lệ này, tín hiệu thu sẽ bị sai
lệch quá nhiều, do đó, các user sẽ không nhận được thông tin mong muốn.
Ở nhóm thứ 2, có sử dụng kỹ thuật tiền xử lý Zero Forcing và ước lượng kênh
truyền, tín hiệu thu của các user gần như giống nhau như trên đồ thị. Ở nhóm này,
BER=10
-1.2
đến 10
-2.8
khi công suất tín hiệu trên nhiễu tăng từ 0 đến 20 dB. Đây là đường
tín hiệu thực tế trong hệ thống MU-MIMO.
Ở nhóm cuối cùng, các đường phía dưới đồ thị, đây là điều kiện lý tưởng để bên
thu nhận được tín hiệu tốt nhât, nhưng không thể thực hiện được trong thực tế.
Từ đó, ta thấy được tầm quan trọng của việc áp dụng các kỹ thuật tiền xử lý tín
hiệu trong hệ thống SDMA. Chúng ta sẽ không có được một thiết kế tối ưu cho hệ thống
nếu không tiền xử lý tín hiệu trước khi phát. Đây là một yếu tố quan trọng nhằm nâng cao
chất lượng đường truyền mà không làm tăng quá nhiều chi phí khi thực hiện.
 Khảo sát với MQAM = 2, MQAM = 16
14
Từ hai đồ thị trên, có thể thấy, khi ta thay đôi mức điều chế tín hiêu, cụ thể ở đây
là từ điều chế MQAM với M = 4 thành M = 2 và M = 16 thì tỷ số BER cũng thay đổi
theo. Ta thấy rằng khi tăng M thì tỷ số bít lỗi sẽ tăng theo tương ứng với mỗi mức điều
chế tín hiệu. Ở đây, ta chỉ quan tâm đến hệ thống có sử dụng ZF và ước lượng kênh
+ Với M = 2, BER = [10
-1.2
: 10
-3.5
]
+ Với M = 16, BER = [ 10
-1.2
: 10

-1.9
]
 Thay đổi số lượng User
• Giảm N_u = 2, N_tx = 4
15
• Tăng N_u = 4, N_tx = 4
Khi tăng hay giảm số lượng User thì tỷ số BER cũng thay đổi, nếu số lượng User
giảm thì tỷ số bít lỗi BER cũng giảm và ngược lại. Vì khi đó nhiễu IUI của hệ thống sẽ
giảm, khi đó chất lượng tín hiệu tại các User sẽ tốt hơn, làm tăng chất lượng hệ thống.
 Thay đổi số lượng anten phát N_tx
• N_tx = 3, N_u = 3
16
• N_tx = 5, N_u = 3
Ta thấy khi tăng số lượng anten phát từ 3 lên 5, max (BER) giảm dần từ 10
-1.8
đến
10
-2.5

3.6 Kết luận
Trong đồ án này, chũng ta nghiên cứu kỹ thuật SDMA cho hệ thống MU-MIMO
với 4 anten phát và 3 User theo phương pháp ước lượng kênh truyền. Bằng cách sử dụng
kỹ thuật tiền xử lý ZF, ta có thể loại bỏ sự can nhiễu IUI, qua đó người dùng có thể nhận
được các tín hiệu mong muốn. Trong nội dung của đồ án, ta xét hệ thống dươi sự ảnh
hưởng của trạng thái kênh truyền (CSI) và sử dụng phương pháp Maximum Lilikehood
cho ước lượng kênh truyền. Cũng cần quan tâm đến số lượng User và anten phát để qua
đó ta có thể suy ra số lượng user và anten phát phù hợp ch hệ thống của mình.
MU-MIMO là phương thức truyền dẫn cho phép tốc độ cao , tăng dung lượng hệ
thống và hiệu quả sử dụng đường truyền. Đây là kiến thức cho việc nghiên cứu công
nghệ truyền dẫn 4G-LTE Advance cho tốc độ dữ liệu lên tới hàng trăm Mbps .

17
Tài liệu tham khảo:
[1].MIMO-Công nghệ truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao, Tạp chí khoa học và công
nghệ số 2
(42)
/ 2007
[2].Slide “Mobile Communications”, Dr Nguyễn Lê Hùng
[3].Optimality of Zero-Forcing Beamforming with Multiuser Diversity, Taesang
Yoo and Andrea Goldsmith
18