Chương 2 Xử lý tín hiệu đa chiều trong thông tin di động 17
2.4 Giải thuật ước lượng kênh truyền biến đổi theo thời gian cho hệ thống truyền dẫn MIMO-OFDM song công
2.4.4 Kết quả mô phỏng và thảo luận
Dựa trên các thiết lập chuẩn LTE [78], việc thực hiện giải thuật ước lượng kênh cho hệ thống MIMO-OFDM song công qua kênh truyền biến đổi theo thời gian như sau. Mỗi node trong hệ thống được xét trang bịNt = 2 anten phát và Nr = 2 anten thu. Kênh đa đường thay đổi theo thời gian với L = 5 đường dẫn phân tích và hình thái công suất-trễ theo [69] được tạo ra theo mô hình Jakes [79]. Các mô hình triển khai cơ sở BEM (CE-BEM, GCE-BEM và DPS-BEM) [80] sử dụng Q hàm cơ sở. Trong trường hợp đầu tiên, các node di chuyển với tốc độ 100 km/h và Q = 3. Ngoài ra, hệ thống truyền dẫn đa sóng mang MIMO-OFDM sử dụng FFT 128-điểm với tần số lấy mẫu fs = 1.92MHz và tần số sóng mang fc = 2GHz, chiều dài CP của mỗi ký tự OFDM là 10 mẫu (Ng = 10) [78]. Trong mỗi chùm truyền dẫn có M = 7 ký tự OFDM gồm dữ liệu lẫn pilot, có P = 2 ký tự OFDM pilot (một ký tự pilot ở đầu và 1 pilot ở cuối
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 10−4
10−3 10−2 10−1 100 101 102
SNR (dB)
MSEcủacáchệsốBEM
a: CE-BEM b: GCE-BEM c: DPS-BEM d: CRLB
Hình 2.14: MSE của các hệ số BEM theo SNR.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 10−4
10−3 10−2 10−1 100 101
SNR (dB)
MSEcủađápứngkênh
a: Block-fading b: CE-BEM c: GCE-BEM d: DPS-BEM
Hình 2.15: MSE của đáp ứng xung kênh truyền theo SNR.
chùm). Trong kết quả mô phỏng, MSE được tính trung bình của các giá trị qua 1000 lần thực hiện.
Hình 2.14 biểu diễn MSE của ước lượng ML các hệ số BEM theo SNR.
Để so sánh với hiệu năng lý thuyết, các giá trị CRLB cũng được biểu diễn trong Hình 2.14. Ta thấy rằng, việc sử dụng dụng hàm cơ sở CE (đường a) có hiệu năng MSE thấp nhất trong khi các hàm cơ sở DPS (đường c) cho hiệu năng
0 50 100 150 200 300 400 500 10−3
10−2 10−1 100 101
Tốc độ (km/h)
MSEcủacáchệsốBEM
a: CE-BEM b: GCE-BEM c: DPS-BEM d: CRLB
Hình 2.16: MSE của các hệ số BEM theo tốc độ di chuyển tương đối giữa 2 node (km/h).
0 50 100 150 200 300 400 500
10−3 10−2 10−1 100 101 102
Tốc độ (km/h)
MSEcủađápứngkênh
a: Block-fading b: CE-BEM c: GCE-BEM d: DPS-BEM
Hình 2.17: MSE của đáp ứng xung kênh truyền theo tốc độ di chuyển tương đối giữa 2 node (km/h).
MSE gần với giới hạn lý thuyết (CRLB) nhất [63].
Để đánh giá độ chính xác của ước lượng ML các hệ số BEM (2.38) và biểu diễn đáp ứng xung kênh truyền theo BEM (2.28), Hình 2.15 biểu diễn các kết quả MSE của ước lượng đáp ứng kênh truyền biến đổi theo thời gian (mà được xác định bằng cách sử dụng ước lượng các hệ số BEM và (2.28)) theo
SNR. Trên hình vẽ, hàm cơ sở DPS-BEM (đường d) cho hiệu năng MSE tốt nhất so với GCE-BEM và CE-BEM. Ngoài ra, đường a (ước lượng ML cho kênh block-fading) cho hiệu năng MSE rất kém, không phù hợp để áp dụng cho kênh biến đổi theo thời gian.
Hình 2.16 [63] biểu diễn hiệu năng MSE các ước lượng BEM theo tốc độ di chuyển tương đối của các node. Từ hình vẽ, ta thấy rằng hàm cơ sở DPS (đường) gần với giới hạn lý thuyết (CRLB) nhất trong toàn dải tốc độ di chuyển tương đối của 2 node. Hình này còn cho thấy thuật toán ước lượng ML block- fading (đường a) không thích hợp để áp dụng cho kênh truyền biến đổi theo thời gian, đặc biệt khi các node di chuyển với tốc độ cao.
Để đánh giá thêm hiệu năng thuật toán ước lượng ML trên dải tốc độ di chuyển rộng của các node, Hình 2.17 biểu diễn hiệu năng MSE của ước lượng đáp ứng kênh truyền khi áp dụng các BEM khác nhau. Như quan sát được, hiệu năng thuật toán ước lượng kênh block-fading trở nên rất kém khi tốc độ di chuyển tương đối giữa hai node gia tăng, điều này bởi vì các giá trị ước lượng được của mẫu đáp ứng kênh truyền theo giải thuật ước lượng block-fading bị lỗi thời so với giá trị tức thời tại mẫu đang xét. Hình này còn cho thấy rằng việc áp dụng hàm cơ sở DPS sẽ cho hiệu năng cao nhất trong các kênh truyền biến đổi theo thời gian.
Từ kết quả mô phỏng, ta thấy rằng hàm cơ sở DPS là sự lựa chọn tốt nhất cho việc ước lượng kênh truyền của hệ thống MIMO-OFDM song công trong trường hợp các node di chuyển với tốc độ cao.