Tổng quan về MIMO Massive Cơ hội và thách thức

Đề Tài:
Tổng quan về MIMO Massive:
Cơ hội và thách thức
Thành viên nhóm 5:
1. Nguy n Th Các Linhễ ị
2. Phan Th Huỳnh Giaoị
3. Lê Minh Tu nấ
4. Tr n Khánh V ngầ ươ
5. Nguy n Bá C ngễ ườ
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP.HCM
Khoa Điện – ĐTVT
GVHD: TS. Võ Nguyên S nơ
1 of 15
1 of 16
CHUYÊN Đ IIỀ
T ng quan v MIMOổ ề
Ti m năng và thách th c ề ứ
H th ng Massive MIMOệ ố
NỘI DUNG
MIMO
1
2
3
2 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
1. Tổng quan về MIMO
3 of 16
Quá trình hình thành hệ thống MIMO

SISO (single-input signal-output) là m t ộ
h th ng vô tuy n thông th ng mà ệ ố ế ườ

phát và nh n ch có m t antenậ ỉ ộ

SIMO (single-input multiple-output) là
m t tr ng h p đ c bi t khi các máy ộ ườ ợ ặ ệ
phát có m t anten duy nh t.ộ ấ

MISO (multiple-input single-output) là
m t tr ng h p đ c bi t khi ng i ộ ườ ợ ặ ệ ườ
nh n có m t anten duy nh tậ ộ ấ
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
1. Tổng quan về MIMO
What is MIMO ?
MIMO (Multi Input Multi Output), là kỹ thuật sử dụng nhiều
anten phát, nhiều anten thu nhằm đạt được độ tin cậy của tín
hiệu truyền dẫn và tốc độ dữ liệu cao
4 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
5 of 16
2.1 Giới thiệu Massive MIMO

Massive MIMO là những hệ
thống mà dùng các mảng với
số anten lên tới hàng trăm

Massive MIMO dùng số anten
ít hơn để phục vụ cho nhiều
người dùng đồng thời, mà mỗi
người dùng chỉ cần sử dụng
đầu cuối với 1 anten đơn

Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
2.1 Giới thiệu Massive MIMO
2.1.1. Hệ thống SU-MIMO
Hệ thống MIMO truyền thống là MIMO điểm - điểm hay MIMO đơn người dùng
(SU-MIMO).Tốc độ đạt được của hệ thống MIMO đơn người dùng là:
Giới hạn dưới đạt được trong trường hợp ma trận kênh là hạng 1, hay đường truyền
là đường truyền thẳng (LOS). Giới hạn trên đạt được trong trường hợp thuận lợi nhất khi
ma trận kênh là biến ngẫu nhiên i.i.d. Với điều kiện đường truyền thuận lợi và một tỷ
số SNR cao thì tốc độ có thể đạt được tỷ lệ tuyến tính với số nhỏ hơn trong số anten phát
và số anten thu.
6 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
2.1 Giới thiệu Massive MIMO
2.1.1. Hệ thống MU-MIMO
Công nghệ MIMO đa người dùng (MU-MIMO), về cơ bản khác với SU-
MIMO bằng cách chia sẻ không gian của kênh cho các người dùng khác
nhau cùng lúc, bằng cách tác động sâu hơn vào giao thức đa truy nhập.
MU-MIMO có thể được chia thành hai loại: kênh MIMO quảng bá (MIMO
Broadcast Channel hay MIMO BC) cho đường xuống; và kênh
MIMO đa truy nhập(MIMO Multiple Access Channel hay MIMO MAC)
cho đường lên
4/5/15 7 of 20
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
2.2 Ước lượng kênh

Ước lượng kênh cho các uplink được thực hiện tại BS bằng
cách cho phép tất cả người dùng gửi các chuỗi pilot khác

nhau.

Trong hệ thống Massive MIMO, thông tin trạng thái kênh
(CSI: Channel state information) là một yếu tố then chốt.

Trạm gốc cần thông tin về CSI để tiền mã hóa ở đường
xuống và lọc thu ở đường lên.

Để thu được CSI một cách thuận lợi, sử dụng hệ thống FDD
(Frequency-Division Duplexing) và hệ thống TDD (Time-
Division Duplexing)
8 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
2.2 Ước lượng kênh (Ví dụ: sử dụng hệ thống TDD)

Theo hệ thống này, tất cả các người sử dụng trong tất cả các cell
đầu tiên đồng bộ gửi các tín hiệu dữ liệu uplink.

Tiếp theo người dùng gửi các chuỗi pilot.

BSs sử dụng các chuỗi pilot để ước lượng CSI đến người sử
dụng trong các cell của họ.

Sau đó, BSs sử dụng các ước tính CSI để phát các dữ liệu
uplink và tạo ra chùm sóng vectơ truyền dữ liệu downlink.
9 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
2.3 Phát tín hiệu


Máy dò tín hiệu tuyến tính với độ phức tạp thấp như MF, ZF và máy dò MMSE là
những thiết bị thực tế cho các hệ thống Massive MIMO

Ngoài phương pháp phát hiện tuyến tính, phát hiện phi tuyến tính cũng có thể được
sử dụng để đạt được hiệu suất tốt hơn với chi phí tính toán phức tạp cao.

Giảm độ phức tạp cho thiết bị phát tín hiệu trong hệ thống MASSIVE MIMO là vấn
đề quan trọng.
10 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
2.4 Nhiễu PILOT
11 of 16
Hiệu ứng nhiễu PILOT

Trong truyền dẫn đường xuống, các tín
hiệu BS không chỉ cho người sử dụng
của riêng cell, mà còn cho các cell lân
cận, và do đó tạo ra hiệu ứng nhiễu.

Điều này không giống như các nhiễu
trong intra-cell, sẽ không biến mất nếu số
lượng anten BS tăng.

Một hiệu ứng tương tự xảy ra trong quá
trình truyền dẫn đường lên.
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
2.4 Nhiễu PILOT

Giảm thiểu nhiễu pilot:

Phương pháp dựa trên giao thức (tái sử dụng tần số hoặc
giảm số lượng người dùng)

Phương pháp tiền mã hóa (ma trận tiền mã hóa tại một BS
được thiết kế để giảm thiểu tổng của bình phương lỗi của
người dùng và can nhiễu trong tất cả các cell khác)

Phương pháp mù (Blind): Các phương pháp mù dựa vào
sự phân chia không gian cũng có thể giảm nhiễm pilot
12 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
2. Hệ thống Massive MIMO
2.5 Truyền đơn sóng mang (điều chế OFDM)

Khả năng cho biến đổi Fourier rời rạc (DFT) cho OFDM, phụ
thuộc vào số lượng anten để điều chế và giải điều chế cũng tăng
hoặc giảm theo

Truyền đơn sóng mang có thể làm giảm sự phức tạp phát sinh
bởi các DFT (Dicrete Fourier Transform)

Truyền đơn sóng mang có tốc độ dữ liệu thấp, các dữ liệu góc
có thể thu được chính xác hơn.
13 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
3. Thách thức và tiềm năng
3.2 Tiềm năng


Heterogeneous Networks: Việc sử dụng Massive
MIMO phối hợp với HetNets để cải thiện cho việc
quản lý và nâng cao hiệu quả năng lượng là một
hướng nghiên cứu quan trọng trong tương lai

Millimeter Waves: Là một công nghệ là truyền
sóng trên MMW (MilliMeter Wave) để cải thiện
đáng kể năng lượng và hiệu quả quang phổ.
14 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
3. Thách thức và tiềm năng
3.1 Thách thức

Propagation Models

TDD và FDD Modes

Modulation – Điều chế

Pilot Contamination

Hardware Impairments

Antenna Arrays
15 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
KẾT LUẬN

Kết quả đạt được: Thông qua bài báo đã cho chúng ta có thể
hiểu được những vấn đề sau:

•
Giới thiệu tổng quan về MIMO và Massive MIMO
•
Hệ thống Massive MIMO từ những vấn đề khác nhau

Hướng phát triển: Để thực hiện hệ thống Massive MIMO
thực tế cần những nghiên cứu bổ sung một số vấn đề sau:

Kênh tương quan,

Triển khai thực hiện phần cứng và nhận xét các khiếm khuyết,

Đưa ra những quản lý chung, và cách điều chế điều chế hiệu quả.
16 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2
Thanks for watching
17 of 16
Nhóm 5 Báo cáo Chuyên Đề 2