Luận án Truyền dẫn mimo trong các hệ thống vô tuyến hợp tác và chuyển tiếp hai chiều sử dụng PNC

 t­t chương và k¸t luªn
 Chương 2 cõa luªn ¡n đã tr¼nh bày đề xu§t hai thuªt to¡n lựa chọn nút
chuyºn ti¸p dựa tr¶n ti¶u chu©n gi¡ trị ri¶ng cõa ma trªn k¶nh MIMO và dựa
tr¶n t¿ sè SNR t¤i nút đích cho h» thèng truy·n thông hñp t¡c MIMO-SDM.
 57
C¡c k¸t qu£ mô phỏng m¡y t½nh cho th§y hai thuªt to¡n đề xu§t đạt được
c£i thi»n ph©m ch§t BER so với thuªt to¡n dựa tr¶n MSE trước đó. Luªn
¡n cũng đã ti¸n hành ph¥n t½ch chi ti¸t độ phùc t¤p t½nh to¡n cõa c¡c thuªt
to¡n và th§y r¬ng c¡c thuªt to¡n đề xu§t có cùng bªc phùc t¤p O(N 3) do
đó, chúng có độ phùc t¤p x§p x¿ như nhau đối với trường hñp sè «ng-ten nhỏ.
Thuªt to¡n đ· xu§t dựa tr¶n SNR được ch¿ ra là ùng vi¶n tèt nh§t v· mặt c£
ph©m ch§t BER và y¶u c¦u độ phùc t¤p, đặc bi»t đối với trường hñp N = 2
«ng-ten.
 Chương 3
 TRUYỀN THÆNG MIMO TRÊN KÊNH
 VÆ TUYẾN CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU
3.1. Têng quan v· truy·n thông chuyºn ti¸p hai chi·u
 Truy·n thông chuyºn ti¸p hai chi·u đã được giới thi»u trong mục 1.4.2. Ưu
điểm cõa chuyºn ti¸p hai chi·u là đã gi£m sè pha truy·n tø bèn pha xuèng
cán hai pha so với chuyºn ti¸p mët chi·u, v¼ vªy cho ph²p t«ng thông lượng
m¤ng đáng kº. Đây cũng là lý do thúc đẩy ngày càng nhi·u c¡c nghi¶n cùu
v· truy·n thông chuyºn ti¸p hai chi·u.
 Trong truy·n thông chuyºn ti¸p hai chi·u, tùy theo h» thèng xem x²t, c¡c
kỹ thuªt xû lý t½n hi»u s³ được thực hi»n t¤i nút chuyºn ti¸p và nút nguồn
hoặc nút đích. Boris Rankov và cëng sự trong công tr¼nh [44] đã nghi¶n cùu
mô h¼nh chuyºn ti¸p hai chi·u, trong đó mô h¼nh gồm hai nút nguồn N1, N2
và mët nút chuyºn ti¸p R. Hai nút nguồn N1, N2 truy·n dú li»u đồng thời tới
nút chuyºn ti¸p R. Nút chuyºn ti¸p nhªn được dú li»u tø hai nút nguồn s³
ti¸n hành xû lý b¬ng mët trong ba kỹ thuªt đó là: (i) Khu¸ch đ¤i và chuyºn
ti¸p (AF: Amplify and Forward), (ii) Gi£i m¢ và chuyºn ti¸p (DF: Decode
and Forward), hoặc (iii) Trực giao hóa và chuyºn ti¸p (OF: Orthogonalize and
Forward). Sau khi thực hi»n xû l½ t½n hi»u, nút chuyºn ti¸p s³ ph¡t qu£ng b¡
dú li»u cho c£ hai nút nguồn (cũng ch½nh là hai nút đích) trong khe thời gian
ti¸p theo. Do c¡c nút nguồn N1 và N2 đều có thông tin t¤i ché (dú li»u ph¡t
 58
 59
cõa ch½nh nó) n¶n c¡c nút nguồn hoàn toàn có thº t¡ch l¤i dú li»u c¦n thu
cõa nút đèi t¡c sau khi nhªn được dú li»u tø nút chuyºn ti¸p.
 Trong công tr¼nh [22], c¡c t¡c gi£ đã nghi¶n cùu và so s¡nh độ lñi dung
lượng đối với m¢ hóa và gi£i m¢ trong h» thèng chuyºn ti¸p hai chi·u MIMO.
Trong công tr¼nh [40], c¡c t¡c gi£ đã nghi¶n cùu trường hñp k¶nh chuyºn ti¸p
hai chi·u (TWRC) và đề xu§t mët kỹ thuªt xû lý không t¡i sinh, tùc là AF,
t¤i nút chuyºn ti¸p đơn gi£n hơn so với kỹ thuªt t¡i sinh sû dụng DF. Zhang
và cëng sự đã ph¡t triºn mët thuªt to¡n để t½nh to¡n tèi ưu ma trªn k¶nh
têng thº t¤i nút chuyºn ti¸p trong công tr¼nh nghi¶n cùu [71]. C¡c t¡c gi£
công tr¼nh [30] đã đề xu§t ¡p dụng mët thuªt to¡n gi£m độ dèc và đề xu§t
mët sơ đồ xû lý lặp để t¼m m¢ trước chuyºn ti¸p cªn tèi ưu với mục đích tèi
đa tèc độ têng cõa h» thèng chuyºn ti¸p hai chi·u MIMO AF. Trong công
tr¼nh [59], c¡c t¡c gi£ đề xu§t mët mô h¼nh ti·n m¢ hóa thu ph¡t t¤i nút
chuyºn ti¸p b¬ng c¡ch sû dụng c¡c bë t¡ch (ZF, MMSE) với c¡c c§u h¼nh
«ng-ten nh§t định.
 G¦n đây, Gunduz và c¡c cëng sự trong công tr¼nh [21] đã kh£o s¡t k¶nh
TWRC đa chặng trong đó t§t c£ c¡c nút đầu cuèi đều được trang bị đa
«ng-ten. Với gi£ thi¸t c¡c k¶nh pha-đinh Rayleigh gi£ tĩnh, độc lªp, và có s®n
thông tin k¶nh t¤i m¡y thu, c¡c t¡c gi£ thực hi»n mô h¼nh hóa đường cong
thỏa hi»p tèi ưu giúa độ lñi ph¥n tªp và gh²p k¶nh đối với trường hñp nút
chuyºn ti¸p thực hi»n truy·n song công. C¡c t¡c gi£ đã chùng minh được sự
thỏa hi»p tèi ưu giúa đë lñi ph¥n tªp và gh²p k¶nh tèi ưu có thº đạt được
b¬ng mët chi¸n lược n²n và chuyºn ti¸p (CF: Compress and Forward).
 Trong công tr¼nh [60], Vaze và cëng sự đã đề cªp đến v§n đề x¡c định bë
t¤o búp sóng để cực đại hóa vùng tèc độ có thº đạt được cõa c¡c k¶nh chuyºn
 60
ti¸p hai chi·u đa chuyºn ti¸p, trong đó méi nút chuyºn ti¸p đều sû dụng kỹ
thuªt AF. Vi»c sû dụng chi¸n lược AF xu§t ph¡t tø thực t¸ là t§t c£ c¡c chi¸n
lược chuyºn ti¸p đã bi¸t kh¡c như DF, DF mët ph¦n, CF ho¤t động không
tèt trong chuyºn ti¸p đa chặng. Với trường hñp khi c£ hai tr¤m đầu cuèi N1
và N2 có mët «ng-ten và méi chuyºn ti¸p đều có sè «ng-ten b§t kỳ, c¡c t¡c
gi£ đã t¼m ra mët thuªt to¡n xû lý lặp để t½nh to¡n bë t¤o búp sóng chuyºn
ti¸p tèi ưu. Thuªt to¡n này tương đương với vi»c gi£i bài to¡n tèi thiºu công
su§t với c¡c ràng buëc t¿ sè t½n hi»u tr¶n t¤p ¥m cëng nhi¹u (SINR: Signal-
to-Interference-plus-Noise Ratio) t¤i méi bước. Trong công tr¼nh [43], c¡c t¡c
gi£ đã nghi¶n cùu c¡c mi·n tèc độ có thº đạt được đối với k¶nh chuyºn ti¸p
hai chi·u có giới h¤n và cho th§y r¬ng chi¸n lược tèi ưu theo tèc độ têng cëng
đạt được khi sû dụng sơ đồ gi£i m¢ CF k¸t hñp khi tr¤m chuyºn ti¸p ở g¦n
mët trong hai đ¦u cuèi. Trong trường hñp t«ng ½ch k¶nh tø tr¤m chuyºn ti¸p
tới c£ hai đầu cuèi gièng nhau v· bi¶n độ th¼ sû dụng chi¸n lược CF hoặc AF
s³ tèt hơn.
 Ngoài c¡c kỹ thuªt NC thông thường, g¦n đây vi»c sû dụng kỹ thuªt m¢
hóa PNC cho k¶nh vô tuy¸n chuyºn ti¸p hai chi·u nh¬m c£i thi»n thông lượng
m¤ng đ¢ được quan t¥m nghi¶n cùu [5], [11], [14], [20], [28], [36], [41], [42],
[61], [66], [74], [77], [78].
3.2. Chuyºn ti¸p hai chi·u sû dụng PNC cho k¶nh MIMO
 Khi k¸t hñp PNC với MIMO h» thèng cho ph²p c£i thi»n hơn núa thông
lượng đạt được cõa m¤ng cũng như ch§t lượng t½n hi»u. C¡c h» thèng MIMO-
PNC kh¡c nhau cho k¶nh chuyºn ti¸p hai chi·u có thº t¼m th§y trong nhi·u
công tr¼nh nghi¶n cùu g¦n đ¥y. C¡c h» thèng này có thº ph¥n lo¤i thành hai
 61
nhóm đó là MIMO-PNC ph¥n t¡n và MIMO-PNC đầy đủ. Trong h» thèng
MIMO-PNC ph¥n t¡n, c¡c nút đầu cuèi có hai «ng-ten trong khi nút chuyºn
ti¸p ch¿ có mët «ng-ten [55] hoặc t§t c£ c¡c nút đầu cuèi ch¿ có mët «ng-ten
trong khi nút chuyºn ti¸p có hai «ng-ten [20], [66], [74]. Để ph¥n bi»t c¡c h»
thèng MIMO ph¥n t¡n, luªn ¡n gọi c¡c h» thèng này tương ùng là MISO-PNC
(Multiple Input Single Output-PNC), và SIMO-PNC (Single Input Multiple
Output-PNC). Đối với h» thèng MIMO-PNC đầy đủ, c¡c nút đều được trang
bị đa «ng-ten (thông thường là hai) [14], [41], [67]. Trong ph¤m vi cõa luªn
¡n s³ ch¿ quan t¥m đến h» thèng MIMO-PNC đầy đủ, gọi t­t là MIMO-PNC.
Cụ thº, luªn ¡n s³ hướng đến vi»c thi¸t k¸ mët m¤ng chuyºn ti¸p hai chi·u
sû dụng MIMO-PNC đơn gi£n và có độ phùc t¤p th§p.
 Đối với h» thèng SIMO-PNC, tr¶n cơ sở công tr¼nh [74] luªn ¡n đề xu§t sû
dụng k¸t hñp lựa chọn nút với PNC để t«ng ch§t lượng truy·n. Luªn ¡n sû
dụng ba thuªt to¡n lựa chọn nút chuyºn ti¸p, cụ thº là dựa tr¶n gi¡ trị ri¶ng
(eigen-value), trung b¼nh hài háa (harmonic mean) và chu©n (norm) cõa ma
trªn k¶nh truy·n. Ba thuªt to¡n đề xu§t này cho ph©m ch§t BER tèt hơn
so với mô h¼nh không sû dụng lựa chọn nút đề xu§t trong [74]. Chi ti¸t c¡c
thuªt to¡n lựa chọn nút chuyºn ti¸p cho mô h¼nh SIMO-PNC được tr¼nh bày
trong mục 3.3 cõa luªn ¡n.
 Đối với h» thèng MIMO-PNC đầy đủ, luªn ¡n đề xu§t mët mô h¼nh m¤ng
chuyºn ti¸p hai chi·u MIMO-SDM-PNC, trong đó t§t c£ c¡c nút nguồn trang
bị hai «ng-ten trong khi nút chuyºn ti¸p có bèn «ng-ten. C¡c nút nguồn sû
dụng gh²p k¶nh ph¥n chia không gian MIMO-SDM để ho¡n đổi dú li»u cõa
chúng thông qua nút chuyºn ti¸p. H» thèng MIMO-SDM cho ph²p ph¡t hai
dáng dú li»u song song, h» thèng đề xu§t có thº đạt được độ lñi gh²p k¶nh
 62
g§p đôi so với h» thèng trong [11], [74], [77]. H» thèng thực hi»n t¡ch c¡c
symbol m¢ hóa m¤ng nhờ sû dụng t¡ch t½n hi»u tuy¸n t½nh k¸t hñp với luªt
quy¸t định dựa tr¶n hàm log (LLR: Log Likelihood Ratio) và k¸t hñp chọn
lọc (Selective) được đề xu§t trong [77]. Công tr¼nh này đã kh­c phục được
£nh hưởng cõa nhi¹u đồng k¶nh (CCI) giúa hai luồng dú li»u ph¡t. Trong pha
ph¡t qu£ng b¡ (MA: Multiple Acces) đến c¡c nút đích, hai «ng-ten ph¡t được
sû dụng bởi nút chuyºn ti¸p và mët bë san b¬ng pha-đinh MIMO đơn gi£n
được đề xu§t t¤i đích để bù sự £nh hưởng cõa k¶nh. Luªn ¡n cũng có ph¥n
t½ch £nh hưởng cõa lựa chọn ngưỡng quy¸t định đến ph©m ch§t BER trong
trường hñp k¸t hñp chọn lọc. Chi ti¸t cõa mô h¼nh đề xu§t MIMO-SDM-PNC
được tr¼nh bày trong mục 3.4 cõa luªn ¡n.
 Với mục ti¶u đạt được bªc ph¥n tªp nh¬m c£i thi»n ch§t lượng truy·n
d¨n, luªn ¡n đề xu§t mët mô h¼nh m¤ng chuyºn ti¸p hai chi·u hai chặng mới
với t¶n gọi MIMO-STBC-PNC. Trong mô h¼nh m¤ng đề xu§t t§t c£ c¡c nút
m¤ng đều được trang bị hai «ng-ten. Tuy nhi¶n, m¢ khèi không gian thời gian
cõa Alamouti [6] s³ được sû dụng để m¢ hóa t½n hi»u MIMO t¤i t§t c£ c¡c nút
đầu cuèi cũng như nút chuyºn ti¸p. Để gi£m độ phùc t¤p t½nh to¡n, kỹ thuªt
ước lượng t½n hi»u tuy¸n t½nh s³ được sû dụng t¤i nút chuyºn ti¸p, trong khi
c¡c nút đầu cuèi sû dụng mët kỹ thuªt san b¬ng pha-đinh đơn gi£n để khôi
phục t½n hi»u. Trong công tr¼nh [67] Xu và Fu cũng đã đ· xu§t mët h» thèng
MIMO-PNC tương tự. Tuy nhi¶n, trong h» thèng đ· xu§t MIMO-PNC ở [67]
xû lý t¡ch t½n hi»u t¤i nút chuyºn ti¸p cũng như t¤i c¡c nút đích đều b¬ng
phương ph¡p phi tuy¸n sû dụng t¡ch t½n hi»u hñp l» cực đại (ML). Trong khi
đó h» thèng cõa luªn ¡n ch¿ sû dụng phương ph¡p t¡ch tuy¸n t½nh t¤i t§t c£
c¡c nút. Chi ti¸t cõa h» thèng đề xu§t MIMO-STBC-PNC được tr¼nh bày
 63
trong mục 3.5 cõa luªn ¡n.
3.3. H» thèng SIMO-PNC tr¶n k¶nh TWRC
3.3.1. Mô h¼nh t½n hi»u h» thèng
 r
 x 1 h x
 1 h11 12 2
 r2
 h
 21 h22
 N1 Rk N2
 H¼nh 3.1: Mô h¼nh k¶nh chuyºn ti¸p hai chi·u sû dụng SIMO-PNC.
 X²t mô h¼nh k¶nh chuyºn ti¸p hai chi·u sû dụng SIMO-PNC như minh
họa trong H¼nh 3.1. Mô h¼nh h» thèng bao gồm hai nút đầu cuèi N1 và N2
trao đổi thông tin qua nút chuyºn ti¸p Rk. Gi£ thi¸t kho£ng c¡ch giúa N1 và
N2 đủ lớn sao cho không tồn t¤i đường k¸t nèi trực ti¸p giúa N1 và N2. C¡c
nút đ¦u được trang bị mët «ng-ten trong khi c¡c nút chuyºn ti¸p được trang
bị hai «ng-ten. Mô h¼nh chuyºn ti¸p hai chi·u SIMO-PNC này có thº biºu
di¹n l¤i thành mô h¼nh MIMO điểm-điểm tương đương như tr¶n H¼nh 3.2.
 Vi»c truy·n d¨n PNC bao gồm hai pha. Trong pha truy nhªp (MA) đầu
ti¶n, c£ hai nút đầu cuèi N1 và N2 truy·n đồng thời c¡c symbol tương ùng
x1 và x2 đến nút chuyºn ti¸p Rk. Gi£ thi¸t t½n hi»u tø hai nút đầu cuèi đến
nút chuyºn ti¸p được đồng bë với nhau. T½n hi»u thu t¤i nút chuyºn ti¸p lúc
này được biºu di¹n như sau:
 r1 = h11x1 + h12x2 + z1; (3.1)
 r2 = h21x1 + h22x2 + z2;
 64
 x1 h
 11 H r
 1 r
 h21 2
 x2
 h12
 N1 h22
 Rk
 N2
H¼nh 3.2: Mô h¼nh MIMO tương đương cõa h» thèng chuyºn ti¸p hai chi·u SIMO-
 PNC.
trong đó ri ký hi»u t½n hi»u thu được t¤i «ng-ten thù i cõa nút chuyºn ti¸p,
hij là h» sè k¶nh AWGN phùc tø «ng-ten thù j cõa nút Nl đến «ng-ten thù
i cõa nút chuyºn ti¸p, xl là t½n hi»u ph¡t cõa nút Nl và zi là t¤p ¥m AWGN
t¤i «ng-ten thù i cõa nút chuyºn ti¸p với trung b¼nh b¬ng không và phương
 2 2
sai σr tr¶n c£ hai chi·u, tùc là zi ∼ CN (0; σr ). Để đơn gi£n gi£ thi¸t trường
hñp c¡c nút đều sû dụng điều ch¸ BPSK. Trong pha đầu ti¶n, gi£ thi¸t có
thông tin đầy đủ v· k¶nh truy·n hij t¤i nút chuyºn ti¸p (nút thu) và không
có thông tin v· k¶nh truy·n t¤i hai nút đầu (nút ph¡t). Sự £nh hưởng cõa
công su§t ph¡t và pha sóng mang được thº hi»n trong h» sè k¶nh phùc. Công
thùc (3.1) có thº được biºu di¹n ở d¤ng phương tr¼nh véc-tơ như sau:
 r = Hx + z; (3.2)
trong đó k½ hi»u H là ma trªn k¶nh, x là véc-tơ t½n hi»u ph¡t, z là véc-tơ
t¤p ¥m, r là véc-tơ t½n hi»u thu. Nút chuyºn ti¸p thực hi»n ước lượng d¤ng
m¢ hóa m¤ng cõa t½n hi»u tø hai nút đầu nghĩa là x1 ⊕ x2. Trong đó thao t¡c
m¢ hóa m¤ng ⊕ ch½nh là ph²p t½nh XOR. Trong pha qu£ng b¡ (BC) thù hai,
nút chuyºn ti¸p ph¡t c¡c ước lượng gói dú li»u được m¢ hóa m¤ng cho c£ hai
 65
nút đầu cuèi, tùc là x^1 ⊕ x2. C¡c nút đầu cuèi sau đó ti¸n hành ước lượng
x^1 ⊕ x2 và thực hi»n gi£i m¢ gói dú li»u nhªn được b¬ng c¡ch thực hi»n ph²p
XOR giúa t½n hi»u thu đưñc với dú li»u b£n th¥n đã ph¡t đi.
3.3.2. Xû lý t½n hi»u t¤i nút chuyºn ti¸p
 Để thực hi»n ước lượng t½n hi»u x1 ⊕x2 t¤i nút chuyºn ti¸p, công tr¼nh [74]
đã đề xu§t mô h¼nh PNC dựa tr¶n t¡ch t½n hi»u tuy¸n t½nh MIMO. Trong
mô h¼nh này nút chuyºn ti¸p ước lượng c¡c thành ph¦n têng x1 + x2 và hi»u
x1 − x2 chù không thực hi»n ước lượng tøng thành ph¦n x1 và x2 ri¶ng bi»t
tø véc-tơ t½n hi»u thu được r. Sau đó nút chuyºn ti¸p s³ thực hi»n ¡nh x¤
c¡c phi¶n b£n ước lượng được x1 + x2 và x1 − x2 thành symbol m¢ hóa m¤ng
x1 ⊕ x2. Để thực hi»n ước lượng x1 + x2 và x1 − x2, có thº biºu di¹n phương
tr¼nh (3.2) thành d¤ng tương đương sau [74]:
 r = Hx + z (3.3)
 = HD−1
 (Dx) + n = H^ x^ + z; (3.4)
trong đó:
 " #
 1 1
 D = 2D−1 =
 1 −1
được gọi là ma trªn têng-hi»u với ý nghĩa vi»c sû dụng ma trªn này cho ph²p
bi¸n đổi véc-tơ ph¡t chùa tøng symbol ri¶ng bi»t thành v²c-tơ ph¡t tương
đương có chùa c¡c thành ph¦n têng và hi»u cõa chúng. Thông qua vi»c sû
dụng ma trªn têng-hi»u này, véc-tơ ph¡t x được chuyºn thành véc-tơ ph¡t
tương đương x^ chùa c¡c thành ph¦n têng x1 + x2 và hi»u x1 − x2. Như vªy,
bài to¡n ước lượng c¡c thành ph¦n x1 và x2 cõa x đã trở thành ước lượng
c¡c thành ph¦n têng x1 + x2 và hi»u x1 − x2 cõa chúng.
 66
 Để thực hi»n ước lượng c¡c thành ph¦n x1 + x2 và x1 − x2 b¬ng phương
ph¡p t¡ch t½n hi»u tuy¸n t½nh, nút chuyºn ti¸p s³ sû dụng mët ma trªn k¸t
hñp G tương ùng với ma trªn k¶nh H^ . Ước lượng cõa véc-tơ ph¡t têng-hi»u
x^ được cho bởi công thùc sau [74]:
 y = Gr = GH^ x^ + Gz: (3.5)
Trường hñp sû dụng phương ph¡p cưỡng bùc v· không (ZF: Zero-Forcing)
ma trªn k¸t hñp được cho bởi công thùc:
  H −1 H
 G = H^ H^ H^ : (3.6)
Cán đối với trường hñp sû dụng phương ph¡p sai sè b¼nh phương trung b¼nh
nhỏ nh§t (MMSE: Minimum Mean Square Error), chúng ta có
  H −1 H
 2 ^ ^ ^
 G = σz I + H H H : (3.7)
Điểm kh¡c bi»t ở ma trªn k¸t hñp cõa hai phương ph¡p này ch½nh là thành
ph¦n phương sai t¤p ¥m σ được t½nh đến trong ma trªn k¸t hñp cõa phương
ph¡p t¡ch t½n hi»u MMSE. V¼ vªy, phương ph¡p t¡ch t½n hi»u MMSE có ch§t
lượng tèt hơn.
 Tø c¡c gi¡ trị ước lượng y1 và y2 cõa y c¡c t¡c gi£ cõa [74] đề xu§t hai
phương ph¡p ước lượng trực ti¸p thành ph¦n m¢ hóa m¤ng x1 ⊕ x2 sû dụng
luªt quy¸t định tỷ sè hñp l» theo hàm log (LLR: Log Likelihood Ratio) và k¸t
hñp chọn lọc. Sû dụng phương ph¡p quy¸t định theo LLR, ta có
 P (y1y2 jx1 ⊕ x2 = 1)
 L (x1 ⊕ x2jy1y2 ) = (3.8)
 P (y1y2 jx1 ⊕ x2 = −1)
 2 2 2 2
 = exp(2/σ2 − 2/σ1) cosh(2y1/σ1)= cosh(2y2/σ2);
trong đó 2  H 
 2 là phương sai t¤p ¥m cõa dáng thù sau k¸t hñp
 σ` = G G `;`σz `
 67
tuy¸n t½nh. Gi¡ trị thèng k¶ này sau đó s³ được quy¸t định như sau [74]:
 8
 +1 khi L(x1 ⊕ x2 jy1y2 ) ≥ 1
 x^1 ⊕ x2 = (3.9)
 :> −1 khi L(x1 ⊕ x2 jy1y2 ) < 1:
Công thùc (3.8) cho th§y vi»c t½nh to¡n LLR cõa thành ph¦n t½n hi»u m¢ hóa
m¤ng t¤i nút chuyºn ti¸p có thº thực hi»n được thông qua c¡c thành ph¦n
têng, hi»u y1 và y2 cõa méi luồng dú li»u. Phương ph¡p quy¸t định theo LLR
cho ch§t lượng tèt nhưng l¤i kh¡ phùc t¤p. V¼ vªy, c¡c t¡c gi£ cõa [74] cũng
đã đề xu§t phương ph¡p quy¸t định dựa tr¶n k¸t hñp chọn lọc như sau
 8
 > khi  H 
  H 

 <sgn fjy1j − γg GG 1;1 < GG 2;2
 x^1 ⊕ x2 = (3.10)
 >
 :>sgn fγ − jy2jg trường hñp kh¡c;
trong đó γ là ngưỡng quy¸t định và sgn biºu di¹n hàm l§y d§u. Trong trường
hñp đơn gi£n t¡c gi£ cõa [74] đề xu§t lựa chọn ngưỡng quy¸t định γ = 1.
3.3.3. T¡ch t½n hi»u t¤i nút đích
 Sau khi ước lượng thành công symbol m¢ hóa m¤ng x~R = x^1 ⊕ x2, nút
chuyºn ti¸p s³ truy·n chúng tới hai nút đầu cuèi N1 và N2.
 Định nghĩa v²c-tơ ph¡t tø nút chuyºn ti¸p như sau:
  T
 xR = x~R; x~R ; (3.11)
và c¡c k¶nh ngược tø nút chuyºn ti¸p tới c¡c nút đầu cuèi (c¡c nút đích) như
sau:
  
 h1 = h11; h21 ; (3.12)
  
 h2 = h12; h22 ; (3.13)
 68
 (l)
trong đó hji là đë lñi k¶nh truy·n tø «ng-ten thù j cõa nút chuyºn ti¸p đến
«ng-ten thù i cõa nút Nl. Tuy nhi¶n, để đơn gi£n luªn ¡n gi£ thi¸t k¶nh
truy·n chịu £nh hưởng cõa pha-đinh Rayleigh ph¯ng đối xùng, có nghĩa là
 (l) (l) (l)
hji = hij . Với gi£ thi¸t này, luªn ¡n sû dụng k½ hi»u hji để biºu di¹n k¶nh
tr¶n c£ hai hướng.
 T½n hi»u thu t¤i hai nút đích N1 và N2 được cho bởi:
 p1 (3.14)
 u1 = 2 h1xR + n1;
 p1 (3.15)
 u2 = 2 h2xR + n2;
trong đó, ph¥n sè p1 biºu di¹n h» sè chu©n hóa công su§t, và là t¤p
 2 n1 n2
¥m t¤i hai nút đích tương ùng.
 Do h1xR = (h11 +h21)xR; h2xR = (h12 +h22)xR n¶n để ước lượng symbol
m¢ hóa m¤ng, c¡c nút đầu cuèi thực hi»n bù £nh hưởng cõa pha-đinh b¬ng
 ∗ ∗
c¡ch nh¥n tương ùng với c¡c thành ph¦n (h11 + h21) và (h12 + h22) . T½n
hi»u thu t¤i hai nút đầu cuèi như sau:
 (1) 0
 p1 2 (3.16)
 x^R = 2 jh11 + h21j xR + n1;
 (2) 0
 p1 2 (3.17)
 x^R = 2 jh12 + h22j xR + n2;
 0 ∗ 0 ∗
trong đó n1 = (h11 + h21) n1 và n2 = (h12 + h22) n2.
 C¡c nút đích có thº sû dụng mët hàm quy¸t định Q(·) để thu được ước
 (l)
lượng cõa c¡c symbol m¢ hóa m¤ng x1 ⊕ x2 = Q(^xR ). C¡c nút đích sau đó
thực hi»n thao t¡c đơn gi£n b¬ng c¡ch XOR giúa c¡c symbol m¢ hóa m¤ng
ước lượng được với symbol ph¡t cõa ch½nh nó để thu được symbol cõa đối
t¡c.
 69
3.3.4. Đề xu§t ¡p dụng lựa chọn nút chuyºn ti¸p vào h» thèng SIMO-
 PNC
 C¡c thuªt to¡n lựa chọn nút chuyºn ti¸p được thực hi»n theo mô h¼nh ph¥n
t¡n tương tự như trong c¡c tài li»u tham kh£o [8], [51]. Trong [51] nhóm t¡c
gi£ đã đề xu§t ba thuªt to¡n như lựa chọn nút dựa tr¶n chu©n ma trªn k¶nh
(norm), lựa chọn nút dựa tr¶n trung b¼nh hài háa (harmonic mean), lựa chọn
nút dựa tr¶n sai sè b¼nh phương trung b¼nh (MSE: Mean Square Error). C¡c
t¡c gi£ trong công tr¼nh [51] đã chùng minh được r¬ng thuªt to¡n lựa chọn
nút dựa tr¶n MSE cho ph©m ch§t BER tèt nh§t, k¸ đến l¦n lượt là c¡c thuªt
to¡n dựa tr¶n trung b¼nh hài hoà, và cuèi cùng là chu©n cõa ma trªn k¶nh.
Trong chương trước luªn ¡n cũng đã tr¼nh bày đề xu§t thuªt to¡n lựa chọn
nút dựa tr¶n SNR và gi¡ trị ri¶ng. C¡c thuªt to¡n này đều được đề xu§t sû
dụng cho mô h¼nh truy·n thông hñp t¡c MIMO-SDM sû dụng phương ph¡p
khu¸ch đại-chuyºn ti¸p t¤i nút chuyºn ti¸p và t¡ch t½n hi»u tuy¸n t½nh MMSE
t¤i nút đích. Do t½nh ch§t tuy¸n t½nh cõa mô h¼nh n¶n vi»c t½nh to¡n t¿ sè
SNR hoặc MSE t¤i nút đích là có thº kh£ thi. Tuy nhi¶n, khi ¡p dụng c¡c
thuªt to¡n này vào mô h¼nh k¶nh TWRC gặp ph£i khó kh«n do nút chuyºn
ti¸p sû dụng gi£i m¢, m¢ ho¡ và chuyºn ti¸p. Do đó mô h¼nh k¶nh TWRC
không cán là tuy¸n t½nh và vi»c t½nh to¡n SNR và MSE t¤i nút đ½ch không
cán d¹ dàng. V¼ vªy, luªn ¡n đ· xu§t sû dụng ba thuªt to¡n có t½nh kh£ thi
nh§t cho k¶nh TWRC là (i) thuªt to¡n lựa chọn nút dựa tr¶n gi¡ trị ri¶ng cõa
k¶nh, (ii) thuªt to¡n dựa tr¶n chu©n cõa ma trªn k¶nh và (iii) thuªt to¡n dựa
tr¶n trung b¼nh hài hoà cõa k¶nh. Nguy¶n lý thực hi»n lựa chọn nút chuyºn
ti¸p hoàn toàn tương tự như đã tr¼nh bày cho k¶nh truy·n thông hñp t¡c ở
chương trước.
 70
 a) Lựa chọn nút chuyºn ti¸p dựa tr¶n gi¡ trị ri¶ng cõa k¶nh
 Ý tưởng cõa lựa chọn nút chuyºn ti¸p dựa tr¶n gi¡ trị ri¶ng cõa k¶nh tương
tự như trong mục 2.5.1, trong đó k¶nh MIMO tương đương H (k) giúa hai nút
đầu cuèi với nút trung gian k có k½ch thước 2 × 2. Thuªt to¡n lựa chọn nút
chuyºn ti¸p dựa tr¶n gi¡ trị ri¶ng tương tự như tr¼nh bày ở B£ng 2.1. Điểm
kh¡c bi»t trong trường hñp này là gi¡ trị ri¶ng ch¿ t½nh cho H (k), v¼ vªy ch¿
 (k)
c¦n ph£i t½nh gi¡ trị λ1;2 cho méi nút k.
 b) Lựa chọn nút chuyºn ti¸p theo chu©n ma trªn k¶nh
 Thuªt to¡n lựa chọn nút chuyºn ti¸p theo chu©n ma trªn k¶nh đã được
đề xu§t cho h» thèng truy·n thông hñp t¡c ở [51]. Ý tưởng cõa thuªt to¡n
là lựa chọn ra nút chuyºn ti¸p có têng độ lñi c¡c k¶nh thành ph¦n cõa k¶nh
MIMO tr¶n c£ hai hướng thuªn ngược lớn nh§t. Têng độ lñi cõa c¡c k¶nh
thành ph¦n ch½nh là chu©n cõa ma trªn k¶nh MIMO. Thuªt to¡n lựa chọn
trong trường hñp này được thực hi»n theo phương ph¡p cực đại ho¡ chu©n
cõa ma trªn k¶nh. Ch¿ sè CQI tương ùng với nút chuyºn ti¸p k được cho bởi
công thùc sau:
 2
 
 (k)

 CQIk = 
H 
 ; (3.18)
 
 
2
và nút chuyºn ti¸p κ được lựa chọn tø K nút trung gian như sau:
 κ = arg max fCQIkg ; (3.19)
 k
 2
trong đó kHk2 biºu di¹n chu©n Fr