Cùng với sự phát triển của xã hội thông tin, nhu cầu về thông tin mọi lúc mọi nơi đang ngày càng trở nên cần thiết. Từ những nhu cầu đơn giản về thông tin thoại hay điện báo ban đầu, đến nay nhu cầu truy cập và trao đổi các nhu cầu thông tin đa phương tiện, hình ảnh video chất lượng cao đang trở nên bức thiết. Bên cạnh về nhu cầu về tốc độ truyền dẫn, tính di động cho phép truy cập mọi lúc, mọi nơi cũng là một yêu cầu không thể thiếu. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 đang được triển khai sử dụng công nghệ WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access ) kết hợp với giao thức truy cập tốc độ cao HSPDA ( High Speed Downlink Protocol Access ) cho phép download dữ liệu với tốc độ cao, nhu cầu truy nhập tốc độ vài trăm Mbps, thậm chí lên tới Gbps, vẫn còn là một thách thức đòi hỏi phải có đầu tư nghiên cứu nhiều hơn nữa. Để đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu tốc độ cao ở thế hệ thư 4 của hệ thông vô tuyến tin di động, thì các hệ thống truyền dẫn đa đầu vào đa đầu ra (MIMO : Multiple Input Multiple Output) đang là một ứng cử viên triển vọng nhất. Khi tốc độ truyền số liệu của hệ thống mạng vô tuyến được cải thiện sẽ đồng nghĩa việc thu hút người dùng sử dụng các dịch vụ gia tăng tốc độ cao trên mạng khác ngoài thoại thông thường như: - Video conferencing - Video surveillance - Streaming video, music - Interactive gaming - Mobile IP - VoIP Có rất nhiều Viện nghiên cứu, nhóm nghiên cứu, phòng thí nghiệm đã tập trung nghiên cứu rất sâu sắc về MIMO bởi người ta cho rằng: công nghệ MIMO thực sự là nền tảng của hệ thống 3G, 4G và các mạng không dây khác. Cũng ngay từ những năm 90, nhóm nghiên cứu gồm Greg Raleigh và VK Jones đã chỉ ra những đặc tính, ưu điểm của: “truyền sóng vô tuyến đa đường” (Radio transmission multipath) - đây là một phương thức truyền sóng mà trước đó người ta thường quan niệm: Khi truyền sóng đa đường sẽ làm suy yếu sóng vô tuyến tại phía thu. Nhưng thực tế hai Ông đã chứng tỏ rằng: “ Khi tín hiệu vô tuyến được gửi từ phía phát sẽ phản xạ qua rất nhiều vật thể trong môi trường truyền sóng tạo thành nhiều đường riêng biệt rồi mới tới được phía thu và ta có thể tận dụng hiện tượng này làm tăng dung lượng của hệ thống lên nhiều lần”. Hai Ông còn cho rằng : Nếu ta có thể coi mỗi một kênh là các đường truyền riêng biệt thì chúng ta có thể định tuyến các đường truyền này và tách chúng ra thành các “đường truyền ảo”. Một kênh có nhiều đường truyền ảo như trên thì cũng có thể coi là “một bó các đường truyền ảo”. Để tận dụng bó các đường ảo này trong khi truyền dữ liệu người ta sử dụng một hệ thống nhiều anten phát và nhiều anten thu nhằm phân tập anten, hệ thống này gọi là MIMO; MIMO sẽ giải mã được luồng số liệu tốc độ cao thông qua các anten của nó. Mỗi một anten này sẽ tách luồng số liệu tốc độ cao thành luồng số liệu có tốc độ thấp hơn. “ Bó các đường truyền ảo” ở trên sẽ được dùng để truyền các luồng số liệu tốc độ thấp này một cách đồng thời. Trong các hệ vô tuyến tín hiệu phát, được phát ra theo rất nhiều đường như vậy phải dùng các bộ định tuyến để định tuyến “ bó các đường truyền ảo” này. Khi nói đến khái niệm “các đường” thì giữa những đường này phải có “khoảng cách” hay “khe hở”, như vậy tín hiệu hoàn toàn có thể nhảy từ đường này sang đường kia khi chúng được truyền đi như vậy tại phía thiết bị thu do đó trong mô hình MIMO phải sử dụng các thuật toán đặc biệt hoặc các bộ vi xử lý tín hiệu đặc biệt để tách và khôi phục tín hiệu thu được thành tín hiệu nguyên thủy ban đầu như phía phát. Vào cuối những năm 1990 một bước tiến sâu hơn và lý thuyết điều chế và mã hóa đã được Tarokh cùng các tác giả khác và Alamouti thực hiện với các mã không gian thời gian (cụ thể: Kỹ thuật phân cực đơn giản, hiệu quả sử dụng 2 anten phát được giới thiệu bởi Alamouti và được tổng quát hóa cho trường hợp nhiều anten phát bất kỳ bởi Tarokh). Cũng đồng thời trong thời gian này, Foschini và Telatar cũng đã chứng minh một phương pháp tăng dung lượng kênh bằng cách sử dụng hiệu quả kích thước không gian. Một số trong các khái niệm này nhận được thuật ngữ chung là "phân tập phát" hay "điều chế MIMO". Phân tập phát không hoàn toàn là một khái niệm mới. Các khái niệm do Witneben và Hiroike đề xuất cùng các tác giả khác sử dụng phân tập thông qua các giải pháp xử lý hiệu quả tín hiệu. Các bài báo đầu tiên này thiếu các nét mã hóa của vấn đề thiết kế tín hiệu nhưng thường dễ dàng thực hiện và vì thế nhận được sự quan tâm của các kỹ sư không phải là các học giả mã hóa. Các giải pháp phân tập phát hay MISO (Multi-input single-output: nhiều đầu vào một đầu ra) đảm bảo phân tập và độ lợi hiệu năng nhưng không nhất thiết là độ lợi phổ. Độ lợi phổ đòi hỏi khai thác chặt chẽ các kênh MIMO và bao hàm cả sử dụng các kỹ thuật truyền dẫn nhiều anten. Năm 1998 phòng thí nghiệm Bell nghiên cứu đưa ra mô hình ghép kênh không gian (spatial multiplexing) nhằm cải tiến hiệu suất hệ MIMO. Như vậy ta có thể định nghĩa MIMO trong hệ thống thông tin vô tuyến như sau: “Nếu một hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng nhiều anten ở cả phía phát lẫn phía thu thì ta gọi nó là một hệ thống MIMO”.
[You must be registered and logged in to see this image.] Hình -Mô hình kênh MIMO với Nt anten phát và Nr anten thu Hiện nay IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) đã đưa ra các chuẩn 802.11n là chuẩn cho mạng vô tuyến thế hệ sau. Trong chuẩn này tốc độ truyền số liệu có thẻ lên tới 100Mb/s hoặc hơn nữa – đây là con số mà tại thời điểm hiện nay chỉ có áp dụng MIMO thì mạng vô tuyến theo chuẩn 802.11a/b/g mới đạt được. Trong chuẩn này qui định sóng radio sử dụng cho anten để truyền một dòng dữ liệu – đây là dạng điển hình của anten thông minh thay cho một hệ anten. Anten thông minh là kỹ thuật anten mảng, nhưng MIMO lại ghép nhiều mảng anten thành một mảng anten thông minh để truyền đồng thời dòng dữ liệu rất lớn – đây là yếu tố làm tăng dung lượng mạng vô tuyến. Qui định trong thiết kế của chuẩn này cũng làm giảm méo tín hiệu và nhiễu thông qua các chuẩn về chuyển mạch của hệ đa anten, phân tập lựa chọn, tần số tạo bước sóng và tổ hợp các phân tập thích ứng (Adaptive diversity combining).
Trang Chính 
Latest images 
Tìm kiếm 
Đăng ký 
Đăng Nhập 
Tue Jul 10, 2012 11:01 pm#1
Tiêu đề: Lịch sử phát triển của hệ thống MIMO
