Bài viết này chia sẻ Mô hình Alamouti. Một mô hình cơ bản trong Kĩ thuật phân tập trong viễn thông.

Phân tập ( diversity) là phương pháp dùng để nâng cao độ tin cậy của việc truyền tín hiệu bằng cách truyền một tín hiệu giống nhau trên nhiều kênh truyền khác nhau để đầu thu có thể chọn hoặc kết hợp nhiều tín hiệu để có tín hiệu tốt nhất.

Mô hình Alamouti

Mô hình Alamouti được Siavash M. Alamouti đưa ra trong bài báo “ A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications ” của chính mình năm 1998. Mô hình đưa ra phương pháp để đạt được phân tập phát với việc sử dụng hai anten phát và một anten thu.

Mô hình Alamouti sử dụng 2 anten phát, 1 anten thu
Mô hình Alamouti sử dụng 2 anten phát, 1 anten thu

Mô hình Almaouti sử dụng phương pháp mã hóa không gian thời gian (STBC).

Kĩ thuật Alamouti thực hiện theo 3 bước sau:

– Mã hóa và truyền dẫn.

– Bộ kết hợp tại máy thu.

– Quy tắc quyết định khả năng tối đa ( Maximum Likelihood Decision Rule)

Mã hóa

Xét hệ thống sử dụng mã không gian- thời gian với hai anten phát.

Phương pháp này xét việc truyền các bits QPSK. Hệ thống sẽ lấy hai kí tự s1,s2  để truyền trên hai anten trong hai khe thời gian:

  • Khe thời gian thứ nhất, anten 1 phát s1 , anten 2 phát s2
  • Khe thời gian thứ hai, anten 1 phát – s∗1 và anten 2 phát -s∗2
  • Trong đó: * là ký hiệu của liên hợp phức
Sơ đồ phát của Alamouti
Sơ đồ phát của Alamouti

Tín hiệu phát của Alamouti tại anten phát là tín hiệu đã được mã hóa thành các khối ma trận:

Ma trận trên, cột đầu tiên tương ứng với khe thời gian thứ nhất va cột thứ 2 tương ứng với khe thời gian thứ 2. Hàng đầu tiên tương ứng với các kí tự được phát ở anten1, hàng thứ 2 được phát ở anten 2. Cụ thể:

Quy luật mã hóa không gian- thời gian
Quy luật mã hóa không gian- thời gian

Tín hiệu tại khe thời gian thứ nhất:

Tín hiệu tại khe thời gian thứ hai:

Trong đó:

  • y1, y2 : tín hiệu nhận được trong khe thời gian thứ nhất và hai.
  • h1, h2: lần lượt là kênh truyền từ anten 1 và 2 tới anten nhận.
  • s1, s2 : các tín hiệu phát.
  • n1, n2: là nhiếu Gausse trên khe thời gian 1 và 2.

Để nơi nhận không bị tín hiệu liên hợp phức của tín hiệu truyền lúc đầu thì ta lấy liên hợp phức của tín hiệu tại khe thời gian thứ 2 là y2:

Bộ kết hợp

Bộ kết hợp trên tạo ra hai ký hiệu kết hợp và gửi chúng đến bộ tách sóng gần giống cực đại;

Maximum Likelihood Decision Rule

 

Phương pháp STBC của Alamouti 2×1 có sự quay pha của các tạp âm nhưng không làm suy giảm tỷ số SNR đầu ra.

Mô hình Alamouti STBC 2×2

Sơ đồ của trường hợp Alamouti STBC sử dụng 2 anten phát và 2 anten thu được mô tả ở hình

Sơ đồ Alamouti 2x2 sử dụng 2 anten phát, 2 anten thu
Sơ đồ Alamouti 2×2 sử dụng 2 anten phát, 2 anten thu

Giống với Alamouti 2×1, tại khe thời gian thứ t anten thứ 1 phát đi s1, anten 2 phát s2. Tại khe thời gian tiếp theo, (t+T), anten 1 phát đi –s2*, trong đó anten 2 phát s1*. Minh họa ở hình sau:

Quy luật mã hóa không gian- thời gian
Quy luật mã hóa không gian- thời gian

Quy trình mô phỏng Alamouti

Yêu cầu mô phỏng:

  • Thống kê BER và SNR của từng phương pháp (SISO, Alamouti STBC 2×1, Alamouti STBC 2×2 ).
  • So sánh độ lợi phân tập giữa phương pháp.
  • Các bước mô phỏng được thể hiện qua hình
Sơ đồ các bước mô phỏng Alamouti
Sơ đồ các bước mô phỏng Alamouti

Giải thích sơ đồ mô phỏng mô hình Alamouti

  • Equalization: thu được dữ liệu truyền cùng với nhiễu và hiệu ứng kênh truyền.
  • Tạo ngẫu nhiên thứ tự mã nhị phân của +1 và -1.
  • Nhóm chúng vào cặp của 2 kí tự và gửi chúng tới 1 khe thời gian.
  • Nhân kí tự với kênh truyền và thêm nhiễu trắng Gausse.
  • Cân bằng các kí hiệu nhận được ( Equalization ).
  • Giải mã và đếm bit lỗi.
  • Lặp lại cho nhiều giá trị.
  • Tính BER = tổng mã lỗi / tổng bits

Hy vọng qua bài viết: Kĩ thuật phân tập – Mô hình Alamouti. Có thể giới thiệu đến các bạn mô hình cơ bản trong kĩ thuật phân tập, tiền đề cho các kĩ thuật cao siêu hơn sau này. Với sự kết hợp của nhiều Antenna.

Tham khảo thêm:

One thought on “Mô Hình Alamouti – Kĩ Thuật Phân Tập Trong Viễn Thông

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

ZALO CHAT