Đồ án Thuật toán cho bộ cân bằng kênh hệ thống vô tuyến Massive MIMO (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thuật toán cho bộ cân bằng kênh hệ thống vô tuyến Massive MIMO (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG THUẬT TOÁN CHO BỘ CÂN BẰNG KÊNH HỆ THỐNG VÔ TUYẾN MASSIVE MIMO GVHD : TS. ÐỖ ÐÌNH THUẤN SVTH : ÐOÀN THỊ KIỀU LOAN MSSV : 09917414 S K L 0 0 3 2 8 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG Đề tài: THUẬT TOÁN CHO BỘ CÂN BẰNG KÊNH HỆ THỐNG VÔ TUYẾN MASSIVE MIMO GVHD : TS. ĐỖ ĐÌNH THUẤN SVTH : ĐOÀN THỊ KIỀU LOAN MSSV : 09917414 TP. HỒ CHÍ MINH – 08/2014
3. Đoàn Thị Kiều Loan mssv: 09917414 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN CHO BỘ CÂN BẰNG KÊNH HỆ THỐNG VÔ TUYẾN MASSIVE MIMO  Nội dung mã nguồn - 2 chương trình mô phỏng dung lượng kênh (Dlhethong.m ; dungluongMIMO.m) và 4 chương trình mô phỏng cân bằng kênh (MMSE22.m ; ZF22.M ; ssZF.m ; ssMMSE.m ) - 1Chương trình con: waterfilling_alg.m - Các Files hình ảnh cho thiết kế giao diện.  Phần mô phỏng gồm : 1. Bìa.m Giao diện chính của chương trình mô phỏng
4. 2.chonchuongtrinh.m Lựa chọn chương trình mô phỏng , gồm có 3 chương trình lớn : 1.Dung lượng hệ thống Massive MIMO 1.Kỹ thuật cân bằng kênh ZF 3.Kỹ thuật cân bằng kênh MMSE Nút “Quay Lại ”để quay lại bìa Nút “Thoát” để thoát khỏi chọn chương trình .
5. 2. Dungluonghethong.m - Button “chọn mô phỏng ” dùng để mô phỏng dung lượng của tất cả các hệ thống với lựa chọn : Không có CSI hoặc có CSI. - Button” bắt đầu ”: thực hiện mô phỏng - Button “quay lại ”: quay lại giao diện chương trình chọn mô phỏng - Button “thoát ”: thoát khỏi chương trình mô phỏng.
6. 3. kythuatcanbangZF.m - Button “chọn mô phỏng ” dùng để mô phỏng cân bằng kênh ZF với lựa chọn : ZF hoặc ZF-SIC. - Button” bắt đầu ”: thực hiện mô phỏng - Button “quay lại ”: quay lại giao diện chương trình chọn mô phỏng - Button “thoát ”: thoát khỏi chương trình mô phỏng.
7. 4. kythuatcanbangMMSE.m - Button “chọn mô phỏng ” dùng để mô phỏng cân bằng kênh ZF với lựa chọn : MMSE hoặc MMSE-SIC. - Button” bắt đầu ”: thực hiện mô phỏng - Button “quay lại ”: quay lại giao diện chương trình chọn mô phỏng - Button “thoát ”: thoát khỏi chương trình mô phỏng.
8. Đồ Án Tốt Nghiệp i LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện Tử, bộ môn Điện Tử - Viễn Thông nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đỗ Đình Thuấn, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này. Bên cạnh đó, em xin cảm ơn toàn thể lớp 09917LD, các bạn sinh viên đã cùng nhau chia sẻ tài liệu, kiến thức, kinh nghiệm, động viên và khích lệ em hoàn thành tốt công việc trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện. Người thực hiện đề tài rất mong nhận được những lời nhận xét cũng như là các ý kiến đóng góp từ quý thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn ! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 7 năm 2014 Người thực hiện đồ án Lời Cảm Ơn
9. Đồ Án Tốt Nghiệp ii MỤC LỤC Trang bìa lót Lịch trình thực hiện đề tài Lời cảm ơn i Mục lục ii Liệt kê hình v Liệt kê bảng vii Liệt kê từ viết tắt viii Tóm tắt ix Abstract x CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Vai trò và ứng dụng của hệ thống massive MIMO hiện nay 1 1.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3 1.3. Bố cục của đồ án 3 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VÔ TUYẾN 5 2.1. Kênh truyền vô tuyến 5 2.1.1. Khái niệm 5 2.1.2. Khái niệm về hệ thống thông tin vô tuyến 7 2.1.3. Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền 8 2.1.3.1. Sự suy hao 8 2.1.3.2. Hiện tượng đa đường 10 2.1.3.3. Hiệu ứng Doppler 10 2.1.3.4. Hiệu ứng Bóng râm 12 2.1.4. Các dạng kênh truyền 12 2.1.4.1. Kênh truyền chọn lọc tần số và không chọn lọc tần số 12 2.1.4.2. Kênh truyền chọn lọc thời gian và không chọn lọc thời gian 14 Mục Lục
10. Đồ Án Tốt Nghiệp iii 2.2. Hiện tượng Fading và đặc tính 15 2.2.1. Hiện tượng Fading là gì 15 2.2.2. Các kênh Fading trong hệ thống vô tuyến 15 2.2.2.1. Mô hình Fading Rayleigh 15 2.2.2.2. Mô hình Fading Ricean 17 2.2.2.3. Mô hình Fading lựa chọn tần số 18 CHƯƠNG 3. ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG MASSIVE MIMO 20 3.1. Yêu cầu hệ thống massive MIMO 20 3.1.1. Giới thiệu về hệ thống massive MIMO 20 3.1.2. Hệ thống massive MIMO đơn giản 21 3.2. Mô hình kênh MIMO 24 3.3. Xử lí tín hiệu thu phát phân tập trong MIMO 25 3.3.1. khái niệm về phân tập 25 3.3.2. Các phương pháp phân tập 26 3.3.2.1. Phân tập thời gian 26 3.3.2.2. Phân tập tần số 26 3.3.2.3. Phân tập không gian 27 3.3.2.4. Phân tập góc 27 3.3.2.2. Phân tập phân cực 27 3.4. Cân bằng kênh trong MIMO 27 3.4.1. Khái niệm , mục đích và vai trò của cân bằng kênh 27 3.4.2. Vài nét về nhiễu xuyên kí tự ISI 28 3.4.3. Bô cân bằng kênh thích nghi 30 3.4.4. Các kĩ thuật cân bằng kênh 31 3.5. Dung lượng kênh MIMO 31 3.5.1. Trường hợp CSI được biết tại phía phát và phía thu 34 3.5.2. Trường hợp CSI chỉ được biết tại phía thu 34 3.5.3. Ưu nhược điểm của hệ thống MIMO 34 3.5.3.1. Ưu điểm 35 Mục Lục
11. Đồ Án Tốt Nghiệp iv 3.5.3.2. Nhược điểm 46 CHƯƠNG 4. CÁC KỸ THUẬT CÂN BẰNG KÊNH MASSIVE MIMO 37 4.1. Mô hình kênh MIMO cho thuật toán cân bằng kênh 37 4.2. kỹ thuật cân bằng kênh cưỡng bức không ZF 38 4.3. kỹ thuật cân bằng kênh MMSE 38 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ THỰC HIỆN 39 5.1. Dung lượng kênh hệ thống massive MIMO 39 5.1.1. Trường hợp CSI chỉ được biết tại phía thu 40 5.1.2. Trường hợp CSI được biết tại phía phát và phía thu 42 5.2. Mô phỏng các kỹ thuật cân bằng kênh massive MIMO 43 5.2.1. kỹ thuật cân bằng kênh cưỡng bức không ZF 43 5.2.1.1. Mô phỏng BER cho MIMO 2x2 và cân bằng kênh ZF 43 5.2.1.2. Mô phỏng BER cho MIMO 2x2 và cân bằng kênh ZF-SIC 44 5.2.2. kỹ thuật cân bằng kênh cưỡng bức MMSE 45 5.2.2.1. Mô phỏng BER cho MIMO 2x2 và cân bằng kênh MMSE 45 5.2.2.1. Mô phỏng BER cho MIMO 2x2 và cân bằng kênh MMSE-SIC 47 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 48 6.1. Kết Luận 48 6.2. Hướng Phát Triển 48 PHỤ LỤC 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Mục Lục
12. Đồ Án Tốt Nghiệp v LIỆT KÊ HÌNH Hình 2. 1 Sơ đồ khối chức năng hệ thống truyền tin 5 Hình 2. 2 Hiện tượng truyền sóng đa đường 6 Hình 2. 3 Mô hình hệ thống thông tin vô tuyến 8 Hình 2. 4 Hàm truyền đạt của kênh 11 Hình 2. 5 Mật độ phổ của tín hiệu thu 12 Hình 2. 6 Kênh truyền chọn lọc tần số 13 Hình 2. 7 Kênh truyền không chọn lọc tần số 13 Hình 2. 8 Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh 17 Hình 2. 9 Hàm mật độ xác suất của phân bố Rician với các giá trị K khác nhau 18 Hình 3. 1 Một mô hình đơn giản 22 Hình 3. 2 Sơ đồ khối hệ thống MIMO 24 Hình 3. 3 Vị trí bộ cân bằng trong hệ thống vô tuyến 28 Hình 3. 4 Mô hình nhiễu xuyên kí tự 29 Hình 3. 5 Tín hiệu trước và sau khi cân bằng 29 Hình 3. 6 Mô hình bộ cân bằng thích nghi 30 Hình 3. 7 Định lý ater illing 34 Hình 5. 1 Lưu đồ giải thuật trong trường hợp CSI chỉ được biết tại phía thu 40 Hình 5. 2 So sánh dung lượng hệ thống massive MIMO với số anten khác nhau trường hợp CSI chỉ được biết tại phía thu 41 Hình 5. 3 Lưu đồ giải thuật trong trường hợp CSI chỉ được biết tại phía thu 42 Hình 5. 4 So sánh dung lượng hệ thống massive MIMO với số anten khác nhau trường hợp CSI được biết tại phía phát và thu 43 Hình 5. 5 BER cho MIMO 2x2 và cân bằng kênh ZF 44 Hình 5. 6 BER cho MIMO 2x2 và cân bằng kênh ZF –SIC 45 Hình 5. 7 BER cho điều chế BPSK với MIMO 2x2 và cân bằng kênh MMSE so sánh với cân bằng kênh ZF 46 Hình 5. 8 BER cho điều chế BPSK với MIMO 2x2 và cân bằng kênh MMSE –SIC so sánh với ZF 47 Hình B. 1 Giao diện chính chương trình mô phỏng 61 Hình B. 2 Giao diện chọn chương trình mô phỏng 62 Hình B. 3 Giao diện chương trình mô phỏng dung lượng hệ thống massive MIMO . 62 Hình B. 4 Giao diện chương trình mô phỏng cân bằng kênh ZF 63 Hình B. 5 Giao diện chương trình mô phỏng cân bằng kênh MMSE 64 Liệt Kê Hình
13. Đồ Án Tốt Nghiệp vi LIỆT KÊ BẢNG Bảng 3. 1 So sánh giữa 2 kỹ thuật cân bằng kênh 31 Bảng 5. 1 Số lượng anten phát và anten thu cho các hệ thống 39 Liệt Kê Bảng
14. Đồ Án Tốt Nghiệp vii LIỆT KÊ TỪ VIẾT TẮT 4G Fourth-Generation:hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 5G Five –Generation :hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 5 AWGN Additive hite Gaussian Noise: nhiễu cộng trắng có phân bố Gaussian BPSK Binary Phase Shi t Keying: điều chế PSK nhị phân BER Bit Error Rate: tỉ lệ lỗi bit BLAST Bell-Laboratories Layered Space-Time: STC lớp BLAST BS Base Station: trạm gốc CCDF Complementary Cumulative Distribution Function: hàm bù phân bố xác suất lũy tích CSI Channel State In ormation: thông tin trạng thái kênh EGC Equal Gain Combining: kết hợp cân bằng độ lợi EP Equal Power: công suất bằng nhau D-BLAST Diagonal- Bell-Laboratories Layered Space: STC lớp D-BLAST i.i.d independent identically distributed: phân bố độc lập và đồng nhất IEEE Institute o Electrical and Electronics Engineers: Viện kỹ nghệ điện và điện tử IMT-2000 Internation Mobile Telecommunications 2000: thông tin di động toàn cầu 2000-nền tảng chung cho các hệ thống viễn thông di động ISI InterSymbol Inter erence: nhiễu liên ký hiệu LAN Local Area Network: mạng cục bộ LOS Line o Sight: tầm nhìn thẳng, đường đi trực tiếp M-PSK M-Phase Shi t Keying: điều chế PSK M mức ML Maximum Likelihood: bộ giải mã ước lượng hợp lý cực đại Liệt Kê Từ Viết Tắt
15. Đồ Án Tốt Nghiệp viii MIMO Multiple Input Multiple Output: nhiều ngõ vào-nhiều ngõ ra MISO Multiple-Input Single-Output: nhiều ngõ vào- một ngõ ra MMSE Minimum Mean Square Error: tối thiểu trung bình bình phương lỗi MRC Maximal-Ratio-Combining: kết hợp tỷ số cực đại MS Mobile Station: trạm di động OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing: ghép kênh phân chia tần số trực giao OSTBC Orthogonal Space-Time Block Code: STBC trực giao PSK Phase Shi t Keying: điều chế khóa dịch pha QAM Quadrature Amplitude Modulation: điều chế biên độ cầu phương QOSTBC Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code: STBC giả trực giao SER Symbol Error Rate: tỉ lệ lỗi ký hiệu SMG Spatial Multiplexing Gain: độ lợi ghép kênh không gian SNR Signal to Noise Ratio: tỉ số tín hiệu trên nhiễu STBC Space Time Block Codes: mã không gian-thời gian khối STC Space Time Codes: mã không gian thời gian STTC Space-Time Trellis Code: Mã không gian-thời gian lưới TDD Time Division Duplexing: ghép kênh song công phân chia theo thời gian V-BLAST Vertical-Bell-Laboratories Layered Space-Time: STC lớp V-BLAST UHF Ultra High Frequency: tần số siêu cao (300-3000 MHz) ZF Zero Forcing Equalizer : kênh cưỡng bức không Liệt Kê Từ Viết Tắt
16. Đồ Án Tốt Nghiệp ix TÓM TẮT Theo dự báo của Cisco, tới năm 2020 sẽ có hơn 50 tỷ thiết bị được kết nối vào các mạng di động. Từ những vật dụng trong nhà như TV, tủ lạnh, máy giặt, lò vi sóng, cho đến những bộ y phục gắn cảm biến, hay những vật thể chuyển động như tàu hỏa, xe hơi tất cả chúng đều tham gia vào mạng Internet toàn cầu và sẽ tiêu thụ lượng dữ liệu với dung lượng gấp cả 1.000 lần so với các thiết bị di động ngày nay, vượt từ 10 đến 100 lần năng lực truyền tải của các mạng hiện tại. Vì vậy, trong khi các hãng viễn thông đang gấp rút tung ra những thiết bị 4G, cũng là lúc họ bắt đầu làm rõ chuẩn không dây thế hệ thứ 5, hay còn gọi là 5G. Hệ thống vô tuyến 5G hay là massive MIMO đang dần được áp dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc, họ nhận ra các lợi ích tiềm năng của hệ thống trong khả năng khi sử dụng nhiều anten. Nhiều anten sử dụng kích thước ngoài không gian thời gian và tần số người, mà không thay đổi các yêu cầu băng thông của hệ thống . Trong đồ án này đưa ra các khái niệm , lí thuyết cơ bản về đặc tính kênh truyền hệ thống MIMO mở rộng ra hệ thống massive MIMO. Trong hệ thống thông tin vô tuyến, tín hiệu thu được ở máy thu thông thường bị suy giảm và méo do suy hao trên đường truyền ở cả miền tần số và thời gian. Chính vì thế, các bộ thu tín hiệu đều cần có sự cân bằng kênh và lọc nhiễu. Chính vì vâỵ , đồ án đưa ra 2 phương pháp cân bằng kênh tuyến tính là cân bằng kênh cưỡng bức không ZF và cân bằng kênh MMSE giúp cho tín hiệu thu được tốt , tăng chất lượng của kênh truyền . Tóm Tắt
17. Đồ Án Tốt Nghiệp x ABSTRACT Cisco forecasts that, by 2020 there will be over 50 billion devices connected to the mobile network. From household items like TV, fridge, washing machine, microwave, costumes to attach sensors or moving objects such as trains, cars all of them are involved in the network global Internet and will consume the data capacity of 1,000 fold compared with today's mobile devices, from 10 to over 100 times the transmission capacity of the existing network. So while carriers are rushing to roll out 4G devices, as well as when they started to clarify the standard 5th generation wireless, also known as 5G . 5G wireless systems or massive MIMO is gradually being applied in the communication system, they recognize the potential benefits of the system in the ability to use multiple antennas. Many antennas used in outer space size and frequency of the time, without changing the bandwidth requirement of the system. In this project given the concepts, fundamental theories about system features MIMO channels expand Massive MIMO systems. In wireless communication systems, the received signal at the receiver typically impaired due to attenuation and distortion on the transmission line in both frequency and time domain. Therefore, the receiver needs to be a balance and a noise channel. Therefore, the scheme launched 2 channel balanced approach linear channel equalization is not forced ZF and MMSE channel equalization helps to obtain a good signal, increase the quality of the communication channel. Abstract
18. Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 1 CHUƠNG 1 . MỞ ĐẦU 1.1 Vai trò và ứng dụng của công nghệ hiện nay Ngày nay, khi khoa học công nghệ ngày càng đi lên với tốc độ chóng mặt , các quốc gia sẽ không chỉ dừng lại ở các dịch vụ 3G , 4G mà sẽ còn tiến xa hơn bằng việc phát triển dịch vụ 5G . Tại thời điểm này, mạng 4G vẫn có thể giúp cải thiện tình trạng quá tải thông tin. Mạng 4G quả thật "rộng rãi" và "thông thoáng" hơn, "chuyên chở" được khối lượng dữ liệu lớn hơn và phức tạp hơn. Tuy nhiên, trong tương lai không xa, mạng 4G sẽ kém hiệu quả đi rất nhiều. Tại Đại hội thế giới di động 2012 - Mobile World Congress 2012 (M C 2012) được tổ chức ở Barcelona - Tây Ban Nha vào tháng 2 vừa qua, chủ tịch Google, Eric Schmidt đã vẽ ra một viễn cảnh, các robot sẽ đi dự các hội nghị và truyền về video HD qua mạng không dây. AT&T, Qualcomm, Sony và Intel sẽ tạo ra một "ngôi nhà kết nối", nơi mà thậm chí cả quần áo cũng truyền các tín hiệu mạng i-Fi. Vì thế mạng không dây cần phải hiểu được tính năng của từng loại thiết bị và biết phải đáp ứng nó như thế nào . Đây là một khó khăn thực sự cho các nhà mạng , khi mà họ đang đi dần đến điểm giới hạn của mình. Điều này đòi hỏi ngành công nghiệp di động thế giới cần phát triển một mạng thông minh có thể xử lý được hàng tỉ kết nối mà vẫn ổn định và có chất lượng dịch vụ tốt, đáng được mong đợi hơn . chính vì vậy việc ra đời một thế hệ thông tin di động mới 5G là điều sẽ diễn ra trong tương lai không xa . Vẫn còn quá sớm để hình dung chính xác về công nghệ “5G”, nhưng Samsung mới đây cho biết đang chuẩn bị một giải pháp đầy hứa hẹn. Hãng sản xuất điện tử khổng lồ Hàn Quốc tuyên bố đã sử dụng anten theo công nghệ beam- orming(tạo ra chùm tín hiệu truyền nhận có định hướng ) và thử nghiệm ở băng tần 28Ghz, với mảng anten 64 phần tử và đã đạy được tốt độc truyền lên đến 1gigabit/giây trong khoảng cách 2km. Samsung cho biết công nghệ này có thể đẩy tốc độ truyền lên tới 10 gigabit/giây , nhanh gấp hàng trăm lần so với các mạng 4G LTE hiện tại. Cho phép Chương 1: Mở Đầu
19. Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 2 thuê bao di động tải về một bộ phim độ phân giải cao chỉ trong vòng 1 giây . Công nghệ này mở ra cơ hội cho người dùng di động được hưởng các dịch vụ cao cấp như xem phim trực tuyến 3D , xem nội dung từ độ phân giải siêu cao , chăm sóc y tế từ xa Đây quả thực là một bước đột phá với công nghệ truyền phát sóng hoạt động ở băng tần cao, từ 3 đến 300Ghz, bước sóng tính bằng milimet, hay còn gọi là “sóng milimet”. Trên thực tế, các mạng di động thường dùng các băng tần thấp hơn trên phổ tần số bô tuyến, nơi chen chúc của hàng chục sóng mang có bước sóng centimet (tần số vài trăm Mhz ) dễ dàng vượt qua các chướng ngại vật và xuyên trong không khí. Nhưng phổ tần này không đủ cho nhu cầu ngày càng tăng của các nhà khai thác mạng , và các mạng 4G đang phát triển nhanh chóng lại khiến tình trạng khan hiếm phổ tần thêm căng thẳng . Vì vậy, các dải tần số cao ít được dùng hơn bắt đầu được nhòm ngó. Các kỹ sư của Samsung ước tính rằng các quốc gia có thể giải phóng tới 100 GHz phổ tần sóng milimet cho truyền thông di động – bằng khoảng 200 lần so với các mạng di động sử dụng ngày nay. Lượng phổ tần dồi dào này sẽ cho phép băng thông rộng hơn và tốc độ truyền dữ liệu vượt trội . Khi tốc độ dữ liệu ngày càng được cải thiện, tín hiệu thu được ở máy thu thông thường bị suy giảm và méo do suy hao trên đường truyền ở cả miền tần số và thời gian. Chính vì thế, các bộ thu tín hiệu đều cần có sự cân bằng kênh và lọc nhiễu để khôi phục lại tín hiệu thu sao cho nó có xác suất lỗi nhỏ nhất . Từ những lí do đó người thực hiện đã chọn thực hiện đề tài “Thuật toán cho bộ cân bằng kênh hệ thống vô tuyến Massive MIMO" nhằm nghiên cứu về hệ thống MIMO mở rộng ra massive MIMO , cân bằng kênh sử dụng 2 thuật toán cân bằng kênh là ZF và MMSE với số anten phát lớn (trên 10 anten) . 1.2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu các công nghệ vô tuyến Đặc điểm của hệ thống massive MIMO Chương 1: Mở Đầu
20. Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 3 Các kĩ thuật cân bằng kênh massive MIMO Mô phỏng, đánh giá BER của kĩ thuật cân bằng kênh ZF và MMSE Mô phỏng , đánh giá BER của dung lượng hệ thống massive MIMO với số anten phát lớn (trên 10 anten) 1.2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Trong đồ án này, ngoài việc trình phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến kênh truyền vô truyến nói chung và các khái niệm có trong hệ thống MIMO, đặc tính của hệ thống massive MIMO, các kĩ thuật cân bằng kênh cho massive MIMO . Hệ thống được giới hạn trong trường hợp thông tin về trạng thái kênh truyền (CSI-Channel State In ormation) là biết trước và trong kênh truyền giả tĩnh (Quasi- Static) có fading Rayleigh. 1.3 Bố cục của đồ án Đồ án thực hiện gồm có 6 chương : Chương 1: Giới thiệu Chương này trình bày tổng quan về đồ án, lý do chọn đề tài, mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu , phân chia bố cục của đồ án Chương 2: tổng quan về hệ thống vô tuyến Trong chương này trình bày các vấn đề cơ bản sau: - Fading và đặc tính - Kênh truyền vô tuyến - Sơ đồ khối hệ thống vô tuyến Chương 3: Đặc tính hệ thống Massive MIMO Trong chương này trình bày các vấn đề - Yêu cầu hệ thống Massive MIMO - Mô hình kênh MIMO - Xử lý tín hiệu thu phát trong MIMO - Mã hóa / tách sóng (cân bằng kênh) trong MIMO - Dung lượng kênh MIMO Chương 1: Mở Đầu