Tìm hiểu kỹ thuật đảo ngược thời gian và phân tích dung lượng kênh trong hệ thống Mimo-UWB

Nội dung text: Tìm hiểu kỹ thuật đảo ngược thời gian và phân tích dung lượng kênh trong hệ thống Mimo-UWB

1. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) TÌM HI U K THU T ðO NG ƯC TH I GIAN VÀ PHÂN TÍCH DUNG L ƯNG KÊNH TRONG H TH NG MIMO-UWB H ðc Tâm Linh *, Nguy n V ăn Phú, ðng Xuân Vinh Khoa ðin t - Vi n thơng, Tr ưng ði h c Khoa h c Hu * Email: hodutali@gmail.com TĨM T T Dung l ưng kênh truy n trong h th ng B ăng siêu r ng (UWB) t ăng đáng k khi k t h p k thu t đo ng ưc th i gian (Time Reversal - TR) v i k thu t đa anten vào ra (Multi- Input Multi-Output – MIMO). Tuy nhiên, trong th c t khi s dng nhi u antent i b phát và b thu, luơn t n t i s tươ ng quan khơng gian gi a chúng, làm cho dung l ưng kênh truy n gi m xu ng.Trong bài báo này, dung l ưng kênh truy n c a h th ng MU - MIMO - TR - UWB đưc phân tích và đánh giá c hai tr ưng h p cĩ tác đng và khơng cĩ tác đng c a h s tươ ng quan. Ngồi ra, s thay đi s lưng anten đu vào và đu ra c ũng tác đng l n đn dung l ưng c a h th ng UWB. ðc bi t, bài báo đã ch ra đưc s tác đng m nh c at ươ ng quan thu so v i t ươ ng quan phát, đng th i chúng tơi c ũng đã phân tích và đánh giá đưc đim m nh và đim y u c a h th ng MIMO khi s ng ưi s dng tăng lên. Từ khĩa : UWB, TR, MIMO, MIMO-UWB, TR-UWB, MU-MIMO-UWB-TR 1. GI I THI U Cơng ngh truy n thơng Wifi đang phát tri n r t m nh trong m ng thơng tin kho ng cách ng n. Tuy nhiên v i t c đ hi n t i, đ đáp ng nhu c u cho s gia t ăng các d ch v địi h i t c đ cao và dung l ưng l n thì khơng th đáp ng đưc. Băng siêu rng (Ultra Wideband – UWB)ra đi nhmgi i quy t m t cách hồn h o các v n đ hn ch băng thơng trong mơi tr ưng truy n thơng khơng dây [1 - 3]. Tuy nhiên, các kênh truy n trong th c t đu là các kênh fading, vì th các v n đ gây nh h ưng đn cht lưng truy n d n trong h th ng UWB ph c v đa ng ưi dùng th c s ph c t p [4 - 6]. Mt gi i pháp cĩ th kh c ph c v n đ này là s dng kt h p k thu t đo ng ưc th i gian (Time Riversal - TR) v i k thu t đa anten phát và đa anten thu (Multi-Input Multi-Output - MIMO) trong h th ng b ăng siêu r ng đa ng ưi dùng (MU – UWB). S kt h p này nh m ci thi n t c đ truy n d n và gi m thi u các yu t nh h ưng đn vi c làm gi m ch t l ưng c a h th ng MU-UWB [7 - 9]. Phân tích dung l ưng h th ng MU-UWB là m t trong nh ng h ưng nghiên c u ni b t trong truy n thơng trên th gi i. Tuy nhiên, hi n nay ch ưa cĩ tài li u nào đư a ra phân tíchdung l ưng kênh truy n h th ng MU-UWB trong c 4 tr ưng h p SISO (m t anten đu vào – mt anten đu ra), SIMO (m t anten đu vào – đa anten đu ra), MISO (đa anten đu vào – mt anten đu ra) và MIMO (đa anten đu vào – đa anten đu ra). Bài báo này đư a ra mơ hình tốn h c và th c hi n mơ ph ng đ đánh giá dung l ưng 1
2. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) kênh truy n MU-UWB trong tr ưng h p t ng quát nh t là MIMO. T đĩ rút ra s đánh giá và so sánh vi 3 tr ưng h p cịn l i. Kt qu này cĩ th đnh h ưng cho các nhà s n xu t tham kh o nh mti ưu hĩa trong vi c ch to thi t b thu phát tín hi u UWB. 2. MƠ HÌNH H TH NG [11], [12] Mơ hình h th ng UWB đa ng ưi dùng kt h p k thu t đo ng ưc th i gian vi k thu t MIMO đưc cho hình 1. Hình 1 . Mơ hình h th ng MU-MIMO-UWB-TR ðáp ng xung kênh truy n gi a anten phát th j và anten nh n th i ca ng ưi dùng th nđưc bi u di n nh ư sau: L−1 ()n () n hij=∑αij, l δ( t − τ ij, l ) (1) l=0 (n ) Trong đĩ, αij, l , δ(t − τ ij, l ) , i = 1, 2, , M R , j = 1, 2, , M T , n= 1, , N ln lưt là biên đ, đ tr ca tap th l,s anten phát và s anten thu c a m t ng ưi dùng. Dng r i r c trong mi n th i gian đưc vi t l i nh ư sau: ()nn () () nL () n  hij= h ij[0], h ij [1], , hL ij [ − 1]  (2) Mi đáp ng xung này mang m t n ăng l ưng: lT − s (n ) 2  σ Eh l= e T , 0≤l ≤ L − 1 (3) ij []  Nh ư v y, vi M Tanten b phát và M R anten b thu ca ng ưi dùng th n s cĩ đáp ng xung nh ư sau: h()n h () nL h () n  11 12 1 MT  ()n () nL () n h21 h 22 h 2 M  (4) Η(n ) = T M ML M    h()n h () nL h () n  MR1 M R 2 MM RT  2
3. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) Gi a anten thu th i và phát th j cĩ L tap. Vì v y kích th ưc ma tr n đáp ng xung kênh truy n ca ng ưi dùng th n s là MR x (MT x L). Do đĩ, trong mơi tr ưng kh o sát cĩ N ng ưi dùng thì đáp ng xung c a kênh tươ ng ng đưc bi u di n là H: H (1)    H (2)  H = M  (5)   H (N )  Ma tr n H cĩ kích th ưc (N x M R)x (M T x L). Khi tr m phát nh n đưc các xung thơng tin CIRs t các ng ưi dùng, kh i đo ng ưc th i gian (Time-Reversal Mirror - TRM) s s dng các thơng tin CIRs đ to ra các d ng sĩng đ truy n thơng v i anten c a ng ưi dùng t ươ ng ng. ðt G là ma tr n tng quát c a TRM, nĩ cĩ d ng nh ư sau: GGG=(1), (2) , , G (N )  (6)   Ma tr n G cĩ kích th ưc (MT x L)x (MR x N). Vi m i G(n) đưc khai tri n cĩ d ng: ()()g()nT g () nTL () g () nT  11 12 1 M R  ()()g()nT g () nTL () g () nT  G(n ) = 21 22 2 M R (7) M ML M    ()()g()nT g () nTL ( g () nT )  MT1 M T 2 MM TR  n G( ) nĩ cĩ kích th ưc (M T x L) x M R. Trong đĩ: L−1 (n ) ( n )* (n ) 2  (8) gji= hL ij [][] −1 − l / EMT ∑ hkij  k =0  (n ) (n ) ∗ gji là đo ng ưc th i gian và chuy n v khơng gian c a hij , () bi u th giá tr liên h p ph c[11], [12]. Trên th c t ,do luơn cĩ s tươ ng quan gi a các anten phát, anten thu c ũng nh ư gi a các ng ưi dùng bên nh n nên đáp ng xung kênh truy n H khơng th hi n đúng tính ch t c a mơi tr ưng. Vì v y, đ đánh giá đúng mơi tr ưng,chúng tơi áp d ng mơ hình tốn h c n i ti ng mơ hình Kronecker: 1/2 1/2  (9) H Kron= R Rx Η R Tx  Trong đĩ: R Rx và R Tx ln l ưt là ma tr n tươ ng quan gi a anten thu c a N ng ưi dùng v i ma tr n tươ ng quan phát, dng ca chúng đưc bi u di n nh ư sau: 3
4. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) 2 MT -1  (1)  1 ρTx ρ Tx ρ Tx RRx 0 0     MT -2 (2) ρTx1 ρ Tx ρ Tx  0RRx 0   2 M -3 RRx = R = ρ ρ1 ρ T  M MO M  (10) Tx Tx Tx Tx  (11)   (N )  M M MNM  0 0 RRx  MT-1 M T -2 M T -3  ρTx ρ Tx ρ Tx 1  và  1ρ()n () ρ ()2 nK () ρ () n M r −1   Rx Rx Rx  ρ()n1 ρ () nK ( ρ () n ) Mr −2 R(n ) =  Rx Rx Rx  (12) Rx  M M MOM     ()nMr−1 () n M r − 2 () n M r − 3 K  ()()()ρRx ρ Rx ρ Rx 1  (n ) RRx là ma tr n h s tươ ng quan gi aMR anten thu trong ng ưi dùng th n, kích th ưc (M R x M R). (n ) ρTx và ρRx theo th t là h s tươ ng quan phát gi a các anten đt g n nhau phía phát và h s tươ ng quan c a các anten đt g n nhau trong cùng m t ng ưi nh n th n. Cĩ th bi u di n kênh t ươ ng quan c a ng ưi dùng th n, L tap dưi d ng: %%%()n () n () n  h11 h 12L h 1 M T  %%%()n () nL () n  (n ) h21 h 22 h 2 MT (13) ΗKron =   M ML M    %%%()n () nL () n hMR1 h M R 2 h MM RT  % (n ) Kích th ưc ma tr n: MR x (M T x L), v i hij là d ng r i r c kích th ưc (1 x L): %%%%()nn () () n () n  hij= h ij[0], h ij [1],L , hL ij [ − 1] (14)   Bi n đi t ươ ng t , ta cĩ ma tr n đáp ng xung ca tồn b kênh truy n khi đã xét t ươ ng quan: H (1)  Kron  H (2)  H = Kron (15) Kron M    (N )  H Kron  Kích th ưc ma tr n: (N x M R) x (M T x L) Tươ ng t, ma tr n tng quát t b TRM GKron : GGG= (1), (2) ,L , G (N )  Kron Kron Kron Kron  (16) vi ()nT  () n T  () n T ()()g gL () g  11 12 1 M R  ()nT  () n TL  () n T  (n ) ()()g g () g G = 21 22 2 M R  Kron M ML M  (17)   ()nT  () n T  () n T ()()g gL ( g )  MT1 M T 2 MM TR  4
5. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) và L−1  (n )% ( n )* % (n ) 2  (18) glhji [] =ij [] L −1 − l / EMT ∑ hkij []  k =0  (1) (2) (N ) Gi s rng tín hi u đu vào cĩ d ng XXX= , ,L , X  , các giá tr này là các bi n ng u nhiên đc l p, trung bình b ng khơng, và ph ươ ng sai b ng giá tr θ , thì tín hi u đu ra c a h th ng đưc cho b i cơng th c: % (19) YG=(Kron ∗∗ XH ) Kron + n % Theo tính ch t c a tích ch p, cĩ th vi t l i nh ư sau: YG=(Kron ∗ H Kron ) ∗+ Xn , %%%%(1) (2) (N ) vi nnn= , ,L , n  là nhi u Gauss tr ng cĩ trung bình b ng khơng, ph ươ ng   sai σ 2 . Vì v y, tín hi u nh n đưc t i ng ưi dùng th n (1 ≤n ≤ N ) và L tap cĩ th vi t li nh ư sau: NMR M T 2 L − 2 ()n % ()n () m (m ) % Yka= hij ∗ g lXklnk −+ (20) [] n∑∑∑ ∑ ( ji )[][] [] mi=11 = j = 1 l = 0 Tín hi u nh n Y(n ) [ k ] cĩ th bi u di n là t ng c a các thành ph n khác nhau: thành ph n tín hi u mong mu n (Signal), nhi u liên ký t (ISI), nhi u liên ng ưi dùng (IUI) và nhi u liên anten (IAI) và t p nhi u t mơi tr ưng bên ngồi: MR M T ()n % ()n () n (n ) Yka= hij ∗ g LXkL −1 −+ 1 () Signal [] n ∑∑ ( ji )[][] i=1 j = 1 2L− 2 MR M T % ()n () n (n ) +a hglXklij ∗ − (IS I ) n∑ ∑∑ ( ji )[][] l=0 i = 1 j = 1 l≠ L − 1 2L− 2 MR M T M R M T % ()n () n (n ) +a hgij ∗ lXkl − ( IAI ) n ∑ ∑∑∑∑ ( j' i ' )[][] (21) l=0 i = 1 ji = 1'1'1 = j = i'≠ ij ' = j N2 L − 2 MR M T M R M T % ()n () m (m ) +a hglXij ∗ k− l( IUI ) n ∑ ∑ ∑∑∑∑ ( j' i ' )[] [] ml=1 = 0 i = 1 jij === 1'1'1 mn≠ jj' = %(n ) +an n[] k (n ois e ) 3. PHÂN TÍCH DUNG L ƯNG KÊNH CA H TH NG MU-MIMO-UWB-TR Da trên các thành ph n tín hi u đã phân tích đưc trên, chúng tơi tính cơng su t tươ ng ng ca t ng thành ph n: cơng su t thành ph n tín hi u mong mu n t i m t ng ưi dùng PSig (Signal - Sig), cơng su t nhi u liên ký t trong cùng m t ng ưi dùng PISI (Inter-Symbol Interference - ISI), cơng su t nhi u liên anten P IAI (Inter-Antenna Interference - IAI), cơng su t nhi u liên ng ưi dùng P IUI (Inter-User Interference - IUI) và cơng su t nhi u c a mơi tr ưng bên ngồi σ 2 (Noise). Sau khi tính đưc cơng su t ca các thành ph n này, chúng tơi ti p t c tính dung l ưng kênh truy n đ đánh giá mơ 5
6. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) hình h th ng mà chúng tơi đã xây d ng đưc trên. Cơng th c tính dung l ưng kênh truy n nh ư sau: C= Blog (1 + S INR) (22) 2 ð đơ n gi n trong vi c đánh giá t s tín hi u trên nhi u và liên nhi u, chúng tơi chu n hĩa b ăng thơng kênh truy n B=1 Hz, do đĩ dung l ưng kênh truy n tính đưc trên cơng th c (22) c ũng chính là hi u qu băng thơng c a h th ng. SINR (signal-to-interference plus noise ratio) đưc s dng đ đánh giá ch t lưng c a tín hi u t i m i ng ưi dùng và đưc tính tốn t i ng ưi dùng th ntrong h th ng đa ng ưi dùng nh ư sau: [11], [12] P (n ) (n ) Sig (23) SINR = ()n () n () n 2 PIS I+ P IAI + P IUI + σ Cơng su t tín hi u thu t i ng ưi dùng th nlà cơng su t tín hi u mong mu n nh n đưc t i tap L-1. T i giá tr này tín hi u thu đưc là c c đi, và giá tr an khơng nh h ưng đn k t qu tính SINR. ð đơ n gi n, chúng tơi gi s an = 1trong tồn b quá trình tính tốn. Cơng su t tín hi u đưc tính theo cơng th c: 2 MR M T (n ) % ()n () n (24) P=θ hgLij ∗ − 1 Sig ∑∑ ( ji )[] i=1 j = 1 Cơng su t c a các thành ph n tín hi u nhi u khơng mong mu n đưc tính nh ư sau: 2 2L− 2 MR M T (n ) % ()n () n (25) P=θ hglij ∗ IS I ∑ ∑∑ ( ji )[] l=0 i = 1 j = 1 l≠ L − 1 2 2L− 2 MR M T M R M T (n ) % ()n () n (26) P=θ hglij ∗ IA I ∑ ∑∑∑∑ ( j' i ' )[] l=0 i = 1 ji == 1'1'1 j = i'≠ ij ' = j 2 N2 L − 2 MR M T M R M T (27) (n ) % ()n () m P=θ hglij ∗ IU I ∑ ∑ ∑∑∑∑ ( j' i ' )[] ml==1 0 ijij === 1 1'1'1 mn≠ jj' = 4. CÁC K T QU MƠ PH NG VÀ TH O LU N Trong mơ ph ng này, cơng su t phát trung bình t ng c ng c a các anten phát là P. Do đĩ cơng su t trung bình θ là t s gi a cơng su t phát trung bình t ng c ng trên s ng ưi dùng N P θ = (28) N ðnh ngh ĩa t s tín hi u trên nhi u SNR tác đng đn nhi u Gauss tr ng trung bình b ng khơng và ph ươ ng sai σ 2 , liên h theo cơng th c sau: 6
7. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) L (n ) 2  P % (29) SNR= 2 E∑ h ij  σ l=1  Thơng s mơ ph ng đư c ch n nh ư bng 1: Bảng 1 . Các thơng s mơ ph ng Tham s mơ ph ng Giá tr Mơi tr ưng (v ăn phịng b che ch n) CM4 ð dài đáp ng xung mơi tr ưng L = 257 9 Tn s ly m u h th ng Fs = 3.10 Th i gian l y m u h th ng Ts = 1/F s ð tr i tr ca kênh σ T = 128T s S lưng ng ưi dùng N = [1, 2, 4, 8] S anten phát MT = [2, 4, 7] S anten thu MR = [2, 4, 7] Kt qu mơ ph ng nh n đưc khi thay đi 3 th ng s N, M T, M Rtrong tr ưng hp khơng t ươ ng quan và cĩ t ươ ng quan đưc th hi n hình 2 và hình 3. Chúng tơi ti n hành kh o sát s ng ưi dùng N = [1, 2, 4, 8], tươ ng ng v i m i N, chúng tơi xét s anten thay đi (4 x 2) và (4 x 4). Hình 2 . Kênh MU-MIMO-UWB -TR khơng Hình 3 . Kênh MU-MIMO -UWB-TR tươ ng quan cĩ t ươ ng quan ( ρTx = 0.3 và ρ Rx = 0.2 ) Kt qu mơ ph ng cho th y: v i cùng m t t p giá tr ca SNR, s ng ưi dùng, s anten phát và thu thì dung l ưng kênh trong h th ng MIMO cĩ t ươ ng quan b gi m nhi u so v i h th ng MIMO khơng cĩ t ươ ng quan. Ch ng h n: t i SNR = 20dB, M T=2, MR=4, h s tươ ng quan phát = 0.3, h s tươ ng quan thu = 0.2 th ì dung l ưng kênh ch kho ng 3.1bps/Hz; trong khi đĩ vi h th ng kênh MIMO khơng t ươ ng quan cùng t p thơng s thì dung lưng kênh đt đn 4.2 bps/Hz. Vi cùng s lưng ng ưi dùng N, dung l ưng kênh tăng khi tăng s lưng anten phát và anten thu. Ch ng h n, khi N = 2 h th ng anten (4 x 4 ) cĩ dung l ưng là 2.2 bps/Hz, h th ng anten (4 x 2 )dung l ưng ch kho ng 1bps/Hz. 7
8. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) Kt qu mơ ph ng nh h ưng c a s tươ ng quan lên h th ng trong 2 tr ưng hp: s anten thu c đnh, anten phát thay đi (M R = 2, M T = [2, 4, 7]) và s anten phát c đnh, anten thu thay đi (M T = 2, M R = [2, 4, 7]) khi N = 2 đưc th hi n t ươ ng ng hình 4 và hình 5. Hình 4 . nh h ưng t ươ ng quan phát lên dung Hình 5 . nh h ưng t ươ ng quan thu lên dung lưng h th ng MU-MIMO -UWB-TR (N=2) lưng h th ng MU-MIMO -UWB-TR (N=2) Kt qu mơ ph ng (hình 4) cho th y: khi tăng s lưng anten phát thì dung lưng h th ng t ăng. Kt qu hình 5 cho th y: tươ ng quan thu nh h ưng l n đn dung l ưng h th ng h ơn so v i tươ ng quan phát. V i t ươ ng quan thu nh hơn 0.3 , dung l ưng h th ng t l thu n v i vi c tăng anten th u, nh ưng khi t ươ ng quan thu ln h ơn 0.3, dung lưng h th ng gi m r t m nh. H th ng s dng nhi u anten thu cĩ dung l ưng th p hơn h th ng ít anten thu do nh h ưng c a t ươ ng quan.Tr ưng h p này khơng x y ra trong h th ng đã xét trên hình 4. Kt qu mơ ph ng c a 4 h th ng MU-SISO-UWB-TR, MU-MISO -UWB-TR, MU-SIMO-UWB-TR và MU -MIMO-UWB-TR trong tr ưng h p khơng t ươ ng quan đưc th hi n hình 6. Hình 6 . Dung l ưng c a 4 h th ng khi khơng cĩ t ươ ng quan (N=2). Mơ ph ng cho th y: k t qu khi khơng cĩ s tươ ng quan phát và thu, vi c tăng s anten tr m phát cĩ l i h ơn t ăng anten tr m thu. T i SNR = 20dB, v i h th ng 8
9. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) MISO (4 anten phát, 1 anten thu) thì dung l ưng b ng 1.5bps; trong khi đĩ, h th ng SIMO (1 anten phát, 4 anten thu), dung l ưng ch đt kho ng 0.65 bps. N u t ăng đng th i c anten phát và anten thu, h th ng M IMO (4 anten phát, 4 anten thu) dung l ưng tăng lên r t nhi u(kho ng 3.2bps ). Kt qu mơ ph ng dung l ưng c a 4 h th ng MU-SISO-UWB -TR, MU-MISO- UWB-TR, MU-SIMO-UWB -TR và MU-MIMO-UWB-TR trong tr ưng h p cĩ t ươ ng quan ng v i kênh cĩ t ươ ng quan thu b ng 0, tươ ng phát l n nh t 0.95 và kênh cĩ tươ ng quan thu l n nh t b ng 0.95, t ươ ng quan phát b ng 0 đưc th hi n t ươ ng ng hình 7 và hình 8. Hình 7 . Dung l ưng h th ng v i t ươ ng quan Hình 8 . Dung l ưng h th ngv i t ươ ng quan phát l n nh t thu l n nh t Kt qu mơ ph ng cho th y: - Vi t ươ ng quan phát l n nh t, dung l ưng c a 4 h th ng đu gi m, gi m m nh nh t là h th ng MU -MISO-UWB-TR. Dung l ưng h th ng MU -MISO-UWB- TR gi m xu ng th p h ơn c dung l ưng h th ng MU-SIMO-UWB -TR. - Vi t ươ ng quan thu l n nh t, dung l ưng c a h th ng MU-MIMO -UWB-TR gi m r t m nh, t 1.8 bps (ch cĩ t ươ ng quan phát)xu ng 0.4 bps, th p h ơn c h th ng MU-SISO-UWB -TR. T kt qu mơ ph ng trên , chúng tơi đư a ra m t s nh n xét sau đây: - Cùng ch s ng ưi s dng N thì dung l ưng kênh c a h th ng MU-MIMO- UWB-TR l n h ơn dung l ưng kênh MU-MISO-UWB-TR, và dung l ưng kênh MU-MISO-UWB-TR cao h ơn dung l ưng kênh c a MU-SISO -UWB-TR. ðiu này ch ra r ng, dung l ưng kênh t ăng theo s lưng anten phát và anten thu. - Tươ ng quan thu nh h ưng nhi u h ơn t ươ ng quan phát. - Trong mơi tr ưng cĩ s tươ ng quan thu cao, vi c tăng anten thu khơng đư c l i gì v mt dung l ưng mà th m chí cịn b gi m đáng k . - H th ng MU-SISO -UWB-TR khơng b nh h ưng b i s tươ ng quan thu và phát. 9
10. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) TÀI LI U THAM KH O [1]. M.Di Benedetto, T.Kaiser, D.Porcino, A.Molisch, and I.Opperman (2006).UWB Communication Systems A Comprehensive Overview . Hindawi Publising. [2]. M.Win and R.Scholtz (1998). Impulse radio: How it works.IEEE Commun.Lett ., vol. 2, no. 2, pp. 36–38. [3]. R.Fontana (2004). Recent system applications of short-pulse ultra-wideband (UWB) technology.IEEE Trans. Microw. Theory Tech ., vol. 52, no. 9, pp. 2087– 2104. [4]. R.M.Cramer, R.Scholtz, and M.Win (2002). Evaluation of an ultra-wideband propagation channel.IEEE Trans. Antennas Propag ., vol. 50, no. 5, pp. 561–570. [5]. D.Cassioli, M.Win, and A.Molisch (2002). The ultra-wide bandwidth indoor channel: From statistical model to simulations.IEEE J. Sel. Areas Commun ., vol. 20, no. 6, pp. 1247–1257. [6]. F.Zheng and T.Kaiser (2004). On the evaluation of channel capacity of multi antenna UWB indoor wireless systems.In Proc. IEEE 8th Int. Symp. Spread Spectr. Tech. Appl , pp. 525–529. [7]. Chenming Zhou, et al (2009). Time-Reversed Ultra-wideband (UWB) Multiple Input Multiple Output (MIMO) Based on Measured Spatial Channels.IEEE Transactions on Vehicular Technology , vol. 58, no. 6, pp. 2884 – 2898. [8]. Robert C.Qiu (2006). A Theory of Time-Reversed Impulse Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) for Ultra-Wideband (UWB) Communications.IEEE 2006 International Conference on Ultra-Wideband , pp. 587 – 592, 24-27. [9]. Hung Tuan Nguyen, et al (2006). A Time Reversal Transmission Approach for Multi user UWB Communications.IEEE Transactions On Antennas And Propagation , vol. 54, no. 11, pp. 3216-3225. [10]. Sergey Loyka and George Tsoulos (2002). Estimating MIMO System Performance Using the Correlation Matrix Approach.IEEE Communications Letters , vol. 6, no. 1, pp. 19-21. [11]. Feng Han, Yu-Han Yang, Beibei Wang, Yongle Wu, Liu, K.J.R (2012). Time- Reversal Division Multiple Access over Multi-Path Channels.IEEE, Transactions on Communications . [12]. Tran Ha Vu, Nguyen Thanh Hieu, Ho Duc Tam Linh, Nguyen Thuy Dung and Le van Tuan (2013). Channel Capacity of Multi User TR-MIMO-UWB Communications System.Computing, Management and Telecommunications . 10
11. TP CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH , TR ƯNG ðH KHOA H C HU TP 1, S 1 (2014) STUDYING TIME REVERSAL TECHNIQUE AND ANALYSING THE CAPACITY OF MIMO-UWB SYSTEM HoDuc Tam Linh *, Nguyen Van Phu, Dang Xuan Vinh Department of Electronics – Telecommunications, Hue University of Sciences * Email: hodutali@gmail.com ABSTRACT Channel capacity of Ultra-Wide Band system (UWB) has increased significantly when combining both Time Reversal technique (TR) and multiple antennas (Multi-Input Multi- Output-MIMO). In fact, multiple antennas at the transmitter and receiver always exist correlation to each other; therefore, channel capacity is reduced. In this paper, the channel capacity of the system MU - MIMO - TR - UWB will be analyzed and evaluated in both cases of having impact of the correlation coefficient or not. In addition, changing the number of input and output antennas also causes a major impact on the capacity of UWB system. In particular, the paper pointed out that there is a bigger impact of the reciever correlation than the transmitter correlation. We also analyzed and evaluated the strengths and weaknesses of MIMO systems as the number of users go up. Keywords: UWB, TR, MIMO, MIMO-UWB, TR-UWB, MU-MIMO-UWB-TR 11