CH NG 3: NG D NG MÃ KH I KHÔNG GIAN VÀ TH IƯƠ Ứ Ụ Ố Ờ
GIAN (STBC) TRONG OFDM
I.Gi i thi u v Alamoutiớ ệ ề :
1.1. Gi i thi uớ ệ :
Các th h ti p theo c a wireless yêu c u ch t l ng t t h n, t cế ệ ế ủ ầ ấ ượ ố ơ ố
đ truy n d li u cao h n. Ho t đng t t trong nh ng môi tr ng khácộ ề ữ ệ ơ ạ ộ ố ữ ườ
nhau nh : vi mô, vĩ mô, t bào; thành ph l n, thành ph nh , nông thôn;ư ế ố ớ ố ỏ
trong nhà và ngoài tr i. Các th h ti p theo không ch có ch t l ng t tở ờ ế ệ ế ỉ ấ ượ ố
h n mà còn có công su t cao h n và s d ng băng thông hi u qu h n,ơ ấ ơ ử ụ ệ ả ơ
đc tri n khai trên các lo i môi tr ng khác nhau. Đng th i các d ch vượ ể ạ ườ ồ ờ ị ụ
ph i có giá c ph i chăng đ d dàng đc s d ng r ng rãi trong thả ả ả ể ễ ượ ử ụ ộ ị
tr ng. Trên th c t chúng ta s d ng phân t p theo không gian có v làườ ự ế ử ụ ậ ẻ
hi u qu nh t đi v i các th h ti p theo.ệ ả ấ ố ớ ế ệ ế
Tăng ch t l ng và gi m l i trong fading đa đng là v n đ vôấ ượ ả ỗ ườ ấ ề
cùng khó khăn.Thêm vào đó còn có nhi u Gauss tr ng. Khi s d ng các sễ ắ ử ụ ơ
đ đi u ch và mã hóa, gi m BER t 10ồ ề ế ả ừ -2 xu ng 10ố-3thì ch yêu c u ph iỉ ầ ả
tăng t s SNR t 1 đn 2 dB. Trong khi đó đ đt BER nh trên và trongỷ ố ừ ế ể ạ ư
cùng môi tr ng fading đa đng nh v y có th ph i tăng s s SNR lênườ ườ ư ậ ể ả ỷ ố
đn 10dB. Tăng công su t phát và m r ng băng truy n không ph i làế ấ ở ộ ề ả
cách duy nh t đ c i thi n t s SNR, đây là k thu t trá v i nh ng yêuấ ể ả ệ ỷ ố ỹ ậ ớ ữ
c u c a th h ti p theo. Vì v y v n đ đt ra là v n đt đc nh ngầ ủ ế ệ ế ậ ấ ề ặ ẫ ạ ượ ữ
tiêu chí trên mà không c n tăng công su t phát hay là m r ng băngở ầ ấ ở ộ
thông.
V m t lý thuy t, k thu t hi u qu nh t đ gi m nh h ng c aế ặ ế ỹ ậ ệ ả ấ ể ả ả ưở ủ
fading là đi u khi n công su t. Trên th c t thì vi c tăng công su t b gi iề ể ấ ự ế ệ ấ ị ớ
h n và còn ph thu c vào kích th c và chi phí c a các b khu chạ ụ ộ ướ ủ ộ ế
đi.M t v n đ n a là bên phát không bi t b t k thông tin nào c a bênạ ộ ấ ề ữ ế ấ ỳ ủ
thu. Vì v y c n m t đng truy n h i ti p t bên thu v bên phát. Do đóậ ầ ộ ườ ề ồ ế ừ ề
làm gi m thông l ng c a kênh truy n và tăng đ ph c t p c a c bênả ượ ủ ề ộ ứ ạ ủ ả
phát và thu. H n n a, trong m t s ng d ng không có đng truy n h iơ ữ ộ ố ứ ụ ườ ề ồ
ti p.ế
Trong nh ng môi tr ng b c x , phân t p không gian b ng cách sữ ườ ứ ạ ậ ằ ử
d ng nhi u anten đã đc s d ng r ng rãi và mang l i hi u qu trongụ ề ượ ử ụ ỗ ạ ể ả
vi c gi m fading đa đng. Ph ng pháp kinh đi n là s d ng nhi uệ ả ườ ươ ể ử ụ ề
anten bên thu đ k t h p ho c ch n l c đ thu đc tín hi u t t nh t.ể ế ợ ặ ọ ọ ể ượ ệ ố ấ
M t v n đ l n khi s d ng nhi u anten bên thu là chi phí l n, tăng kíchộ ấ ề ớ ử ụ ề ớ
c c a máy thu. Do đó, k thu t này đc áp d ng đi v i bên phát đỡ ủ ỹ ậ ượ ụ ố ớ ể
c i thi n ch t l ng d ch v . M t tr m phát th ng ph c v hàng trămả ệ ấ ượ ị ụ ộ ạ ườ ụ ụ
đn hàng ngàn máy thu. Dó đó hi u qu kinh t đt đc l n h n so v iế ệ ả ế ạ ượ ớ ơ ớ
khi áp d ng k thu t này đi v i bên thu. Đó là lý do làm cho phân t p bênụ ỹ ậ ố ớ ậ
thu tr nên h p d n.ở ấ ẫ
1.2. S đ phân t p m i v i 2 anten phát và 1 anten thuơ ồ ậ ớ ớ :
1.2.1. Mã hóa và truy n d nề ẫ :
Trong cùng m t chu k ký t , hai tín hi u đc truy n đng th i t 2 ộ ỳ ự ệ ượ ề ồ ờ ừ
anten. Tín hi u t anten 0 ký hi u Sệ ừ ệ 0 và tín hi u t anten 2 ký hi u là Sệ ừ ệ 1. Trong chu
k ký t k ti p, tín hi u –Sỳ ự ế ế ệ 1* đc truy n t anten 0 và tín hi u Sượ ề ừ ệ 0* đc truy n t ượ ề ừ
anten 1. B ng mã hóa và truy n tu n t c a 2 anten.ả ề ầ ự ủ
T i th i đi m t, đ l i đng truy n đi v i anten 0 là hạ ờ ể ộ ơ ườ ề ố ớ 0(t) và anten 1 là h1(t).
Gi s fading không đi gi a 2 ký t k ti p nhau. Do đó ta có:ả ử ổ ữ ự ế ế
Trong đó: T là th i gian t n t i c a ký t .ờ ồ ạ ủ ự
Tín hi u nh n đc:ệ ậ ượ
1.3.2. Kh i combiningố:
T ng h p 2 tín hi u nh n đc :ổ ợ ệ ậ ượ
Thay h0, h1, r0,r1 trên vào ta đc:ở ượ
Xác su t l i thu đc khi ng d ng Alamouti ( s d ng đi u ch BPSK) ấ ỗ ượ ứ ụ ử ụ ề ế
là:
2
1
0
/
2
1
2
1
2
1
NE
P
b
e
Trong đó: Eb/N0 là t s tín hi u trên nhi u.ỷ ố ệ ễ
1.3.4. K t qu thu đcế ả ượ :
0 5 10 15 20 25
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
Eb/No, dB
Bit Error Rate
BER for BPSK modulation with Alamouti STBC (Rayleigh channel)
Voi 1Tx & 1Rx(theo ly thuyet)
Voi 2Tx & 1Rx, Alamouti(ly thuyet)
Voi 2Tx & 1Rx, Alamouti(Mo phong)
Nh n xétậ: BER thu đc k t qu mô ph ng xu t x BER tính theo côngượ ế ả ỏ ấ ỹ
th c trên. Khi s d ng phân t p v i 2 anten phát và 1 anten thu thì BERứ ở ử ụ ậ ớ
gi m đi đáng k .ả ể
II. ng d ng alamouti trong OFDMỨ ụ :
2.1.Mô hình t ng quátổ:
S đ t ng quát v i n anten phát và m anten thuơ ồ ổ ớ
2.2.Mô hình v i 2 anten phát và 1 anten thuớ:
Chúng ta xét m t h th ng OFDM single-user v i hai anten phátộ ệ ố ớ
và m t anten nh n đc mô ta nh trong hình v . ộ ậ ượ ư ẽ