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

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 1 TÌM HIỂU KỸ THUẬT ðẢO NGƯỢC THỜI GIAN VÀ PHÂN TÍCH DUNG LƯỢNG KÊNH TRONG HỆ THỐNG MIMO-UWB Hồ ðức Tâm Linh*, Nguyễn Văn Phú, ðặng Xuân Vinh Khoa ðiện tử - Viễn thông, Trường ðại học Khoa học Huế * Email: hodutali@gmail.com TÓM TẮT Dung lượng kênh truyền trong hệ thống Băng siêu rộng (UWB) tăng ñáng kể khi kết hợp kỹ thuật ñảo ngược thời gian (Time Reversal - TR) với kỹ thuật ña anten vào ra (Multi- Input Multi-Output – MIMO). Tuy nhiên, trong thực tế khi sử dụng nhiều antentại bộ phát và bộ thu, luôn tồn tại sự tương quan không gian giữa chúng, làm cho dung lượng kênh truyền giảm xuống.Trong bài báo này, dung lượng kênh truyền của hệ thống MU - MIMO - TR - UWBñược phân tích và ñánh giá cả hai trường hợp có tác ñộng và không có tác ñộng của hệ số tương quan. Ngoài ra, sự thay ñổi số lượng anten ñầu vào và ñầu ra cũng tác ñộng lớn ñến dung lượng của hệ thống UWB. ðặc biệt, bài báo ñã chỉ ra ñược sự tác ñộng mạnh củatương quan thu so với tương quan phát, ñồng thời chúng tôi cũng ñã phân tích và ñánh giá ñược ñiểm mạnh và ñiểm yếu của hệ thống MIMO khi số người sử dụng tăng lên. Từ khóa: UWB, TR, MIMO, MIMO-UWB, TR-UWB, MU-MIMO-UWB-TR 1. GIỚI THIỆU Công nghệ truyền thông Wifiñang phát triển rất mạnh trong mạng thông tin khoảng cách ngắn. Tuy nhiên với tốc ñộ hiện tại, ñể ñáp ứng nhu cầu cho sự gia tăng các dịch vụ ñòi hỏi tốc ñộ cao và dung lượng lớn thì không thể ñáp ứng ñược. Băng siêu rộng (Ultra Wideband – UWB)ra ñời nhằmgiải quyết một cách hoàn hảo các vấn ñề hạn chế băng thông trong môi trường truyền thông không dây [1 - 3]. Tuy nhiên, các kênh truyền trong thực tế ñều là các kênh fading, vì thế các vấn ñề gây ảnh hưởng ñến chất lượng truyền dẫn trong hệ thống UWB phục vụ ña người dùng thực sự phức tạp [4 - 6]. Một giải pháp có thể khắc phục vấn ñề này là sử dụng kết hợp kỹ thuật ñảo ngược thời gian (Time Riversal - TR) với kỹ thuật ña anten phát và ña anten thu (Multi-Input Multi-Output - MIMO) trong hệ thống băng siêu rộng ña người dùng (MU – UWB). Sự kết hợp này nhằm cải thiện tốc ñộ truyền dẫn và giảm thiểu các yếu tố ảnh hưởng ñến việc làm giảm chất lượng của hệ thống MU-UWB [7 - 9]. Phân tích dung lượng hệ thống MU-UWB là một trong những hướng nghiên cứu nổi bật trong truyền thông trên thế giới. Tuy nhiên, hiện nay chưa có tài liệu nào ñưa ra phân tíchdung lượng kênh truyền hệ thống MU-UWB trong cả 4 trường hợp SISO (một anten ñầu vào – một anten ñầu ra), SIMO (một anten ñầu vào – ña anten ñầu ra), MISO (ña anten ñầu vào – một anten ñầu ra) và MIMO (ña anten ñầu vào – ña anten ñầu ra). Bài báo này ñưa ra mô hình toán học và thực hiện mô phỏng ñể ñánh giá dung lượng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH kênh truyền MU-UWB trong tr giá và so sánh với 3 trường h xuất tham khảo nhằmtối ưu hóa trong vi 2. Mô hình hệ thống UWB kỹ thuật MIMO ñược cho ở Hình 1 ðáp ứng xung kênh truy dùng thứ nñược biểu diễn nh Trong ñó, ( )ij, n lα , ( )tδ τ lượt là biên ñộ, ñộ trễ của tap th Dạng rời rạc trong miền thờ ij ij ij ijh h h h L Mỗi ñáp ứng xung này mang m E h l e Như vậy, với MTanten có ñáp ứng xung như sau: Ệ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬ 2 ường hợp tổng quát nhất là MIMO. Từ ñ ợp còn lại. Kết quả này có thể ñịnh hướng cho các nhà s ệc chế tạo thiết bị thu phát tín hi MÔ HÌNH HỆ THỐNG [11], [12] ña người dùng kết hợp kỹ thuật ñảo ngư hình 1. . Mô hình hệ thống MU-MIMO-UWB-TR ền giữa anten phát thứ j và anten nhận th ư sau: 1 ( ) ( ) ij, ij, 0 ( ) L n n ij l l l h tα δ τ − = = −∑ ij,l− , i = 1, 2, , RM , j = 1, 2, , TM , ứ l,số anten phát và số anten thu của m i gian ñược viết lại như sau: ( ) ( ) ( ) ( )[0], [1], , [ 1]n n n n = − L ột năng lượng: [ ] 2( ) s T lT n ij σ −   =   , 0 1l L≤ ≤ − ở bộ phát và MR anten ở bộ thu của ngư ( ) ( ) ( ) 11 12 1 ( ) ( ) ( ) 21 22 2( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 T T R R R T n n n M n n n Mn n n n M M M M h h h h h h h h h      Η =         L L M M L M L P 1, SỐ 1 (2014) ó rút ra sự ñánh ản ệu UWB. ợc thời gian với ứ i của người n= 1, , N lần ột người dùng. ời dùng thứ n sẽ (1) (2) (3) (4) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 3 Giữa anten thu thứ i và phát thứ j có L tap. Vì vậy kích thước ma trận ñáp ứng xung kênh truyền của người dùng thứ n sẽ là MR x (MT x L). Do ñó, trong môi trường khảo sát có N người dùng thì ñáp ứng xung của kênh tương ứng ñược biểu diễn là H: (1) (2) ( )N H H H H       =        M Ma trận H có kích thước (N x MR)x (MT x L). Khi trạm phát nhận ñược các xung thông tin CIRs từ các người dùng, khối ñảo ngược thời gian (Time-Reversal Mirror - TRM) sẽ sử dụng các thông tin CIRs ñể tạo ra các dạng sóng ñể truyền thông với anten của người dùng tương ứng. ðặt G là ma trận tổng quát của TRM, nó có dạng như sau: (1) (2) ( ) , , , NG G G G =   Ma trận G có kích thước (MT x L)x (MR x N). Với mỗi G(n) ñược khai triển có dạng: ( ) ( ) ( ) 11 12 1 ( ) ( ) ( ) 21 22 2( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) R R T T T R n T n T n T M n T n T n T Mn n T n T n T M M M M g g g g g g G g g g       =        L L M M L M L G(n) nó có kích thước (MT x L) x MR. Trong ñó: [ ] [ ]1 2( ) ( )* ( )ji ij ij 0 1 / L n n n T k g h L l E M h k − =   = − −     ∑ ( ) ji ng là ñảo ngược thời gian và chuyển vị không gian của ( )ij nh , ( )∗ biểu thị giá trị liên hợp phức[11], [12]. Trên thực tế,do luôn có sự tương quan giữa các anten phát, anten thu cũng như giữa các người dùng bên nhận nên ñáp ứng xung kênh truyền H không thể hiện ñúng tính chất của môi trường. Vì vậy, ñể ñánh giá ñúng môi trường,chúng tôi áp dụng mô hình toán học nổi tiếng mô hình Kronecker: 1/2 1/2R Η RKron Rx TxH  =   Trong ñó: RRx và RTx lần lượt là ma trận tương quan giữa anten thu của N người dùng với ma trận tương quan phát, dạng của chúng ñược biểu diễn như sau: (5) (6) (7) (8) (9) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 4 (1) (2) ( ) 0 0 0 0 0 0 Rx Rx Rx N Rx R R R R       =        M M O M -12 -2 -32 -1 -2 -3 1 1 1 1 T T T T T T M Tx Tx Tx M Tx Tx Tx M Tx Tx Tx Tx M M M Tx Tx Tx R ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ        =         M M M N M và 1( ) ( ) 2 ( ) 2( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 3( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 r r r r r Mn n n Rx Rx Rx Mn n n n Rx Rx Rx Rx M M Mn n n Rx Rx Rx R ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ − − − − −       =        K K M M M O M K ( )n RxR là ma trận hệ số tương quan giữaMR anten thu trong người dùng thứ n, kích thước (MR x MR). Txρ và ( )n Rxρ theo thứ tự là hệ số tương quan phát giữa các anten ñặt gần nhau phía phát và hệ số tương quan của các anten ñặt gần nhau trong cùng một người nhận thứ n. Có thể biểu diễn kênh tương quan của người dùng thứ n, L tap dưới dạng: % % % % % % % % % ( ) ( ) ( ) 11 12 1 ( ) ( ) ( ) 21 22 2( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 T T R R R T n n n M n n n Mn Kron n n n M M M M h h h h h h h h h       Η =          L L M M L M L Kích thước ma trận: MR x (MT x L), với % ( )nijh là dạng rời rạc kích thước (1 x L): % % % % ( ) ( ) ( ) ( )[0], [1], , [ 1]n n n nij ij ij ijh h h h L = −  L Biến ñổi tương tự, ta có ma trận ñáp ứng xung của toàn bộ kênh truyền khi ñã xét tương quan: (1) (2) ( ) Kron Kron Kron N Kron H H H H       =        M Kích thước ma trận: (N x MR) x (MT x L) Tương tự, ma trận tổng quát từ bộ TRM GKron: (1) (2) ( ) , , , N Kron Kron Kron KronG G G G =  L với          ( ) ( ) ( ) 11 12 1 ( ) ( ) ( ) ( ) 21 22 2 ( ) ( ) ( ) 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) R R T T T R n n nT T T M n n nT T T n M Kron n n nT T T M M M M g g g g g gG g g g        =         L L M M L M L (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 5 và  [ ] % [ ] % [ ]1 2( ) ( )* ( )ij ijji 0 1 / L n n n T k g l h L l E M h k − =   = − −     ∑ Giả sử rằng tín hiệu ñầu vào có dạng (1) (2) ( ), , , NX X X X =  L , các giá trị này là các biến ngẫu nhiên ñộc lập, trung bình bằng không, và phương sai bằng giá trị θ , thì tín hiệu ñầu ra của hệ thống ñược cho bởi công thức: %( )Kron KronY G X H n= ∗ ∗ + Theo tính chất của tích chập, có thể viết lại như sau: %( )Kron KronY G H X n= ∗ ∗ + , với % % % % (1) (2) ( ) , , , N n n n n =    L là nhiễu Gauss trắng có trung bình bằng không, phương sai 2σ . Vì vậy, tín hiệu nhận ñược tại người dùng thứ n (1 n N≤ ≤ ) và L tap có thể viết lại như sau: [ ] % ( )[ ] [ ] % [ ]2 2 ( ) ( )( ) ( ) 1 1 1 0 R TM MN L n mn m ijn ji m i j l Y k a h g l X k l n k − = = = = = ∗ − +∑∑∑∑ Tín hiệu nhận [ ]( )nY k có thể biểu diễn là tổng của các thành phần khác nhau: thành phần tín hiệu mong muốn (Signal), nhiễu liên ký tự (ISI), nhiễu liên người dùng (IUI) và nhiễu liên anten (IAI) và tạp nhiễu từ môi trường bên ngoài: [ ] % ( )[ ] [ ] % ( )[ ] [ ] % ( )[ ] [ ] % ( )[ ] ( ) ( )( ) ( ) 1 1 2 2 ( ) ( ) ( ) 0 1 1 1 2 2 ( ) ( ) ( ) ' ' 0 1 1 ' 1 ' 1 ' ' ( ) ( ) ' ' 1 1 ( ) (IS ) ( ) R T R T R T R T M M n n n n ijn ji i j M ML n n n ijn ji l i j l L M M M ML n n n ijn j i l i j i j i i j j n m ijn j i Y k a h g L X k L Signal a h g l X k l I a h g l X k l IAI a h g l X = = − = = = ≠ − − = = = = = ≠ = = ∗ − − + + ∗ − + ∗ − + ∗ ∑∑ ∑ ∑∑ ∑∑∑∑∑ [ ] % [ ] 2 2 ( ) 1 0 1 1 ' 1 ' 1 ' ( ) ( ) ( ois ) R T R TM M M MN L m m l i j i j m n j j n n k l IUI a n k n e − = = = = = = ≠ = − + ∑∑∑∑∑∑ 3. PHÂN TÍCH DUNG LƯỢNG KÊNH CỦA HỆ THỐNG MU-MIMO-UWB-TR Dựa trên các thành phần tín hiệu ñã phân tích ñược ở trên, chúng tôi tính công suất tương ứng của từng thành phần: công suất thành phần tín hiệu mong muốn tại một người dùng PSig (Signal - Sig), công suất nhiễu liên ký tự trong cùng một người dùng PISI (Inter-Symbol Interference - ISI), công suất nhiễu liên anten PIAI (Inter-Antenna Interference - IAI), công suất nhiễu liên người dùng PIUI (Inter-User Interference - IUI) và công suất nhiễu của môi trường bên ngoài 2σ (Noise). Sau khi tính ñược công suất của các thành phần này, chúng tôi tiếp tục tính dung lượng kênh truyền ñể ñánh giá mô (18) (19) (20) (21) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 6 hình hệ thống mà chúng tôi ñã xây dựng ñược ở trên. Công thức tính dung lượng kênh truyền như sau: 2log (1 INR)C B S= + ðể ñơn giản trong việc ñánh giá tỉ số tín hiệu trên nhiễu và liên nhiễu, chúng tôi chuẩn hóa băng thông kênh truyền B=1 Hz, do ñó dung lượng kênh truyền tính ñược trên công thức (22) cũng chính là hiệu quả băng thông của hệ thống. SINR (signal-to-interference plus noise ratio) ñược sử dụng ñể ñánh giá chất lượng của tín hiệu tại mỗi người dùng và ñược tính toán tại người dùng thứ ntrong hệ thống ña người dùng như sau: [11], [12] ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 IS INR n Sign n n n I IAI IUI P S P P P σ = + + + Công suất tín hiệu thu tại người dùng thứ nlà công suất tín hiệu mong muốn nhận ñược tại tap L-1. Tại giá trị này tín hiệu thu ñược là cực ñại, và giá trị n a không ảnh hưởng ñến kết quả tính SINR. ðể ñơn giản, chúng tôi giả sử 1 n a = trong toàn bộ quá trình tính toán. Công suất tín hiệu ñược tính theo công thức: % ( )[ ] 2( ) ( )( ) 1 1 1 R TM M n nn ijSig ji i j P h g Lθ = = = ∗ −∑∑ Công suất của các thành phần tín hiệu nhiễu không mong muốn ñược tính như sau: % ( )[ ] 22 2 ( ) ( )( )IS 0 1 1 1 R TM ML n n n ijI ji l i j l L P h g lθ − = = = ≠ − = ∗∑ ∑∑ % ( )[ ] 2 2 2 ( ) ( )( ) IA ' ' 0 1 1 ' 1 ' 1 ' ' R T R TM M M ML n n n ijI j i l i j i j i i j j P h g lθ − = = = = = ≠ = = ∗∑ ∑∑∑∑ % ( )[ ] 2 2 2 ( ) ( )( ) IU ' ' 1 0 1 1 ' 1 ' 1 ' R T R TM M M MN L n m n ijI j i m l i j i j m n j j P h g lθ − = = = = = = ≠ = = ∗∑ ∑ ∑∑∑∑ 4. CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN Trong mô phỏng này, công suất phát trung bình tổng cộng của các anten phát là P. Do ñó công suất trung bình θ là tỉ số giữa công suất phát trung bình tổng cộng trên số người dùng N P N θ = ðịnh nghĩa tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR tác ñộng ñến nhiễu Gauss trắng trung bình bằng không và phương sai 2σ , liên hệ theo công thức sau: (23) (24) (25) (26) (27) (28) (22) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH Thông số mô phỏng ñư Tham s Môi trường ðộ dài ñáp Tần số lấy m Thời gian lấ ðộ trải trễ c Số lượng ngư Số anten phát Số anten thu Kết quả mô phỏng nh hợp không tương quan và có t tiến hành khảo sát số người dùng anten thay ñổi (4 x 2) và (4 x 4). Hình 2. Kênh MU-MIMO-UWB tương quan Kết quả mô phỏng cho th số anten phát và thu thì dung l nhiều so với hệ thống MIMO không có t MR=4, hệ số tương quan phát = 0.3, khoảng 3.1bps/Hz; trong khi thông số thì dung lượng kênh dung lượng kênh tăng khi tă hệ thống anten (4 x 4) có dung l chỉ khoảng 1bps/Hz. Ệ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬ 7 % 2( ) ij2 1 L n l PSNR E h σ =   =     ∑ ợc chọn như ở bảng 1: Bảng 1. Các thông số mô phỏng ố mô phỏng Giá trị (văn phòng bị che chắn) CM4 ứng xung môi trường L = 257 ẫu hệ thống Fs = 3.109 y mẫu hệ thống Ts = 1/Fs ủa kênh Tσ = 128Ts ời dùng N = [1, 2, 4, 8] MT = [2, 4, 7] MR = [2, 4, 7] ận ñược khi thay ñổi 3 thống số N, MT, M ương quan ñược thể hiện ở hình 2 và hình 3. N = [1, 2, 4, 8], tương ứng với mỗi N, chúng tôi xét s -TR không Hình 3. Kênh MU-MIMO có tương quan ( Txρ = 0.3 và ấy: với cùng một tập giá trị của SNR, s ượng kênh trong hệ thống MIMO có tương quan b ương quan. Chẳng hạn: tại SNR = hệ số tương quan thu = 0.2 thì dung l ñó với hệ thống kênh MIMO không tương quan ñạt ñến 4.2 bps/Hz. Với cùng số lượng ng ng số lượng anten phát và anten thu. Chẳng h ượng là 2.2 bps/Hz, hệ thống anten (4 x 2 P 1, SỐ 1 (2014) Rtrong trường Chúng tôi ố -UWB-TR 0.2Rxρ = ) ố người dùng, ị giảm 20dB, MT=2, ượng kênh chỉ cùng tập ười dùng N, ạn, khi N = 2 )dung lượng (29) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH Kết quả mô phỏng hợp: số anten thu cố ñịnh, anten phát thay cố ñịnh, anten thu thay ñổi (M ở hình 4 và hình 5. Hình 4. Ảnh hưởng tương quan phát lên dung lượng hệ thống MU-MIMO- Kết quả mô phỏngở lượng hệ thống tăng. Kết quả hình 5 cho th thống hơn so với tương quan phát. V thống tỉ lệ thuận với việc tă lượng hệ thống giảm rất m hơn hệ thống ít anten thu do trong hệ thống ñã xét trên hình 4. Kết quả mô phỏng c MU-SIMO-UWB-TR và MU ñược thể hiện ở hình 6. Hình 6. Dung lư Mô phỏng cho thấy: k số anten ở trạm phát có lợ Ệ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬ 8 ảnh hưởng của sự tương quan lên hệ thống ñổi (MR = 2, MT = [2, 4, 7]) và T = 2, MR = [2, 4, 7]) khi N = 2 ñược thể UWB-TR (N=2) Hình 5. Ảnh hưởng tương quan thu lên dung lượng hệ thống MU-MIMO (hình 4) cho thấy: khi tăng số lượng anten phát thì dung ấy: tương quan thu ảnh hưởng lớn ñến dung l ới tương quan thu nhỏ hơn 0.3, ng anten thu, nhưng khi tương quan thu lớ ạnh. Hệ thống sử dụng nhiều anten thu có dung l ảnh hưởng của tương quan.Trường hợp này không x ủa 4 hệ thống MU-SISO-UWB-TR, MU-MISO -MIMO-UWB-TR trong trường hợp không t ợng của 4 hệ thống khi không có tương quan (N=2). ết quả khi không có sự tương quan phát và thu, vi i hơn tăng anten ở trạm thu. Tại SNR = 20dB, v P 1, SỐ 1 (2014) trong 2 trường số anten phát hiện tương ứng -UWB-TR (N=2) ượng hệ dung lượng hệ n hơn 0.3, dung ượng thấp ảy ra -UWB-TR, ương quan ệc tăng ới hệ thống TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH MISO (4 anten phát, 1 anten thu) thì dung l SIMO (1 anten phát, 4 anten thu), dung l thời cả anten phát và anten thu, h tăng lên rất nhiều(khoảng 3.2bps Kết quả mô phỏng dung l UWB-TR, MU-SIMO-UWB quan ứng với kênh có tươ tương quan thu lớn nhất bằ hình 7 và hình 8. Hình 7. Dung lượng hệ thống v phát lớn nhất Kết quả mô phỏng cho th - Với tương quan phát l nhất là hệ thống MU TR giảm xuống thấp h - Với tương quan thu l giảm rất mạnh, từ1.8 bps (ch thống MU-SISO-UWB Từ kết quả mô phỏng trên - Cùng chỉ số người s UWB-TR lớn hơn dung l MU-MISO-UWB-TR cao h này chỉ ra rằng, dung l - Tương quan thu ảnh h - Trong môi trường có s gì về mặt dung lượng mà th - Hệ thống MU-SISO phát. Ệ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬ 9 ượng bằng 1.5bps; trong khi ượng chỉ ñạt khoảng 0.65 bps. N ệ thống MIMO (4 anten phát, 4 anten thu) ). ượng của 4 hệ thống MU-SISO-UWB- -TR và MU-MIMO-UWB-TR trong trường h ng quan thu bằng 0, tương phát lớn nhất 0.95 và kênh có ng 0.95, tương quan phát bằng 0 ñược thể hi ới tương quan Hình 8. Dung lượng hệ thốngv thu lớn nhất ấy: ớn nhất, dung lượng của 4 hệ thống ñều gi -MISO-UWB-TR. Dung lượng hệ thống MU ơn cả dung lượng hệ thống MU-SIMO-UWB ớn nhất, dung lượng của hệ thống MU-MIMO ỉ có tương quan phát)xuống 0.4 bps, th -TR. , chúng tôi ñưa ra một số nhận xét sau ñ ử dụng N thì dung lượng kênh của hệ thố ượng kênh MU-MISO-UWB-TR, và dung l ơn dung lượng kênh của MU-SISO- ượng kênh tăng theo số lượng anten phát và anten thu. ưởng nhiều hơn tương quan phát. ự tương quan thu cao, việc tăng anten thu không ậm chí còn bị giảm ñáng kể. -UWB-TR không bị ảnh hưởng bởi sự tươ P 1, SỐ 1 (2014) ñó, hệ thống ếu tăng ñồng dung lượng TR, MU-MISO- ợp có tương ện tương ứng ở ới tương quan ảm, giảm mạnh -MISO-UWB- -TR. -UWB-TR ấp hơn cả hệ ây: ng MU-MIMO- ượng kênh UWB-TR. ðiều ñược lợi ng quan thu và TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO [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. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 11 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