Áp dụng tiêu chí tốc độ thông tin cực đại trong thiết kế tiền mã hóa và giải mã cho hệ thống MINO hai chặng có kênh trải trễ

Bài viết đề xuất phương pháp cải thiện chất lượng hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ bằng cách sử dụng kết hợp bộ tiền mã hóa và giải mã tuyến tính. Tiêu chí thiết kế bộ tiền mã hóa và giải mã tuyến tính là tốc độ thông tin cực đại để hệ thống phù hợp với các ứng dụng yêu cầu truyền với tốc độ thông tin cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Áp dụng tiêu chí tốc độ thông tin cực đại trong thiết kế tiền mã hóa và giải mã cho hệ thống MINO hai chặng có kênh trải trễ Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) Áp Dụng Tiêu Chí Tốc Độ Thông Tin Cực Đại trong Thiết Kế Tiền Mã Hóa và Giải Mã cho Hệ Thống MIMO Hai Chặng có Kênh Trải Trễ Trần Thị Thu Hƣơng và Phạm Thanh Hiệp Khoa Vô tuyến điện tử Học viện Kỹ thuật Quân sự Email: huongttt_10385@mta.edu.vn; phamthanhhiep@gmail.com Abstract— Hệ thống thông tin vô tuyến đa đầu vào - đa Trạm chuyển tiếp có thể đƣợc phân loại theo nhiều đầu ra (MIMO: Multiple-Input Multiple-Output) cài đặt cách khác nhau. Cách phân loại thứ nhất dựa trên trạm chuyển tiếp tạo thành hệ thống MIMO đa chặng, có phƣơng pháp xử lý tín hiệu, trạm chuyển tiếp chia khả năng nâng cao dung lượng hệ thống, tăng diện tích thành ba loại là khuếch đại và chuyển tiếp (AF: vùng phủ sóng và khoảng cách truyền tin. Hiện tượng Amplify-and-Forward), giải mã và chuyển tiếp (DF: truyền sóng đa đường là một hiện tượng phổ biến trong truyền sóng, tạo nên kênh trải trễ gây ra nhiễu xuyên Decode-and-Forward), và nén và chuyển tiếp (CF: dấu (ISI: Intersymbol Interference) làm suy giảm chất Compress-and-Forward) [5]. Trạm chuyển tiếp kiểu AF lượng tín hiệu và hạn chế tốc độ truyền tin. Trong bài thực hiện khuếch đại tín hiệu thu đƣợc rồi phát đi tới báo này, chúng tôi đề xuất phương pháp cải thiện chất trạm tiếp theo. Trạm chuyển tiếp kiểu DF giải mã tín lượng hệ thống MIMO hai chặng kênh trải trễ bằng cách hiệu thu, mã hóa lại trƣớc khi phát tới trạm tiếp theo. sử dụng kết hợp bộ tiền mã hóa và giải mã tuyến tính. Trạm chuyển tiếp kiểu CF nén tín hiệu thu rồi truyền Tiêu chí thiết kế bộ tiền mã hóa và giải mã tuyến tính là tới trạm chuyển tiếp theo. Nhƣ vậy, trạm chuyển tiếp tốc độ thông tin cực đại để hệ thống phù hợp với các ứng kiểu AF xử lý tín hiệu đơn giản hơn so với các kiểu còn dụng yêu cầu truyền với tốc độ thông tin cao. Chất lượng lại [3]. Cách phân loại thứ hai dựa trên kỹ thuật triển hệ thống được đánh giá dưới ảnh hưởng của các tham số như mức điều chế, kích thước khối dữ liệu, và số khâu khai, có hai loại trạm chuyển tiếp là trạm chuyển tiếp trải trễ. Hệ thống hai chặng được so sánh với hệ thống một chiều và hai chiều [5]. Trạm chuyển tiếp một chiều đơn chặng và so sánh khi sử dụng các tiêu chí thiết kế nhận tín hiệu từ máy phát rồi truyền tới máy thu, trong khác nhau. Trên cơ sở đó, tùy vào từng ứng dụng cụ thể khi trạm chuyển tiếp hai chiều trao đổi thông tin giữa và yêu cầu về chất lượng tín hiệu để lựa chọn các tham số máy phát và máy thu. Mặc dù trạm chuyển tiếp một phù hợp. chiều có hiệu quả phổ kém hơn so trạm chuyển tiếp hai chiều, hoạt động của trạm chuyển tiếp một chiều đơn Keywords- MIMO, ISI, CSI, MMSE, trải trễ, tiền mã giản hơn [5]. hóa, giải mã. Tín hiệu truyền từ máy phát tới máy thu có thể đi I. GIỚI THIỆU theo đƣờng thẳng (LOS: Light-of-Sight), hoặc chịu ảnh hƣởng của mặt đất, tầng khí quyển, và vật che chắn gây Hệ thống đa đầu vào - đa đầu ra (MIMO: Multiple- ra các hiện tƣợng nhƣ phản xạ, tán xạ, và nhiễu xạ. Input Multiple-Output) đã thu hút đƣợc nhiều nghiên Hiện tƣợng đa đƣờng làm cho tín hiệu tới máy thu tại cứu trong thời gian qua [1]. Hệ thống MIMO sử dụng các thời điểm khác nhau, có biên độ và pha khác nhau. nhiều anten phát và thu để phát đi nhiều luồng dữ liệu Đặc tính kênh truyền nhƣ vậy gọi là kênh trải trễ [6]. song song, do đó nâng cao dung lƣợng hệ thống và Do độ trễ của kênh truyền, các phiên bản của các hiệu quả phổ [2, 3]. Khi tín hiệu truyền từ máy phát tới symbol khác nhau có thể đến máy thu tại cùng thời máy thu, chất lƣợng tín hiệu có thể bị suy giảm đáng kể điểm, gây ra nhiễu xuyên dấu (ISI: Intersymbol do ảnh hƣởng của tổn hao đƣờng truyền, fading đa Interference) [7]. Mặt khác, khi tốc độ dữ liệu càng cao đƣờng và shadowing [3]. Vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu thì độ rộng symbol càng hẹp, càng dễ xảy ra ISI. Do đã đƣa ra giải pháp cài đặt trạm chuyển tiếp (RS: Relay vậy, ISI gây ra bởi kênh trải trễ không chỉ làm suy Station) giữa máy phát và máy thu tạo thành hệ thống giảm đáng kể chất lƣợng tín hiệu mà còn hạn chế tốc đa chặng. Ƣu điểm của hệ thống đa chặng là khả năng độ truyền tin của các hệ thống đơn sóng mang [8]. Để tăng diện tích phủ sóng, cải thiện chất lƣợng ...