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

hảo các vấn đề hạn 
chế băng thơng trong mơi trường truyền thơng khơng dây [1 - 3]. Tuy nhiên, các kênh 
truyền trong thực tế đều là các kênh fading, vì thế các vấn đề gây ảnh hưởng đến chất 
lượng truyền dẫn trong hệ thống UWB phục vụ đa người dùng thực sự phức tạp [4 - 6]. 
Một giải pháp cĩ thể khắc phục vấn đề này là sử dụng kết hợp kỹ thuật đảo ngược thời 
gian (Time Riversal - TR) với kỹ thuật đa anten phát và đa anten thu (Multi-Input 
Multi-Output - MIMO) trong hệ thống băng siêu rộng đa người dùng (MU – UWB). Sự 
kết hợp này nhằm cải thiện tốc độ truyền dẫn và giảm thiểu các yếu tố ảnh hưởng đến 
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 thơng trên thế giới. Tuy nhiên, hiện nay chưa cĩ tài liệu nào đưa ra 
phân tíchdung lượng kênh truyền hệ thống MU-UWB trong cả 4 trường hợp SISO (một 
anten đầu vào – một anten đầu ra), SIMO (một anten đầu vào – đa anten đầu ra), MISO 
(đa anten đầu vào – một anten đầu ra) và MIMO (đa anten đầu vào – đa anten đầu ra). 
Bài báo này đưa ra mơ hình tốn học và thực hiện mơ phỏng để đánh giá dung lượng 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGH
kênh truyền MU-UWB trong tr
giá và so sánh với 3 trường h
xuất tham khảo nhằmtối ưu hĩa trong vi
2. 
Mơ hình hệ thống UWB 
kỹ thuật MIMO được cho ở
Hình 1
ðáp ứng xung kênh truy
dùng thứ nđược biểu diễn nh
Trong đĩ, ( )ij,
n
lα , ( )tδ τ
lượt là biên độ, độ trễ của tap th
Dạng rời rạc trong miền thờ
ij ij ij ijh h h h L
Mỗi đáp ứng xung này mang m
E h l e
Như vậy, với MTanten 
cĩ đáp ứng xung như sau: 
Ệ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬ
2 
ường hợp tổng quát nhất là MIMO. Từ đ
ợp cịn lại. Kết quả này cĩ thể định hướng cho các nhà s
ệc chế tạo thiết bị thu phát tín hi
MƠ HÌNH HỆ THỐNG [11], [12] 
đa người dùng kết hợp kỹ thuật đảo ngư
 hình 1. 
. Mơ 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 được 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) 
ĩ rút ra sự đánh 
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 CƠNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 
3 
Giữa anten thu thứ i và phát thứ j cĩ L tap. Vì vậy kích thước ma trận đáp ứng 
xung kênh truyền của người dùng thứ n sẽ là MR x (MT x L). 
Do đĩ, trong mơi trường khảo sát cĩ N người dùng thì đáp ứng xung của kênh 
tương ứng được biểu diễn là H: 
(1)
(2)
( )N
H
H
H
H
 
 
 
=
 
 
  
M
Ma trận H cĩ kích thước (N x MR)x (MT x L). 
Khi trạm phát nhận được các xung thơng tin CIRs từ các người dùng, khối đảo 
ngược thời gian (Time-Reversal Mirror - TRM) sẽ sử dụng các thơng tin CIRs để tạo ra 
các dạng sĩng để truyền thơng với anten của người dùng tương ứng. ðặt G là ma trận 
tổng quát của TRM, nĩ cĩ dạng như sau: 
(1) (2) ( )
, , ,
NG G G G =  
Ma trận G cĩ kích thước (MT x L)x (MR x N). 
Với mỗi G(n) được khai triển cĩ 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) nĩ cĩ kích thước (MT x L) x MR. 
Trong đĩ: 
[ ] [ ]1 2( ) ( )* ( )ji ij ij
0
1 /
L
n n n
T
k
g h L l E M h k
−
=
 
= − −  
 
∑ 
( )
ji
ng là đảo ngược thời gian và chuyển vị khơng gian của ( )ij
nh , ( )∗ biểu thị giá trị 
liên hợp phức[11], [12]. 
Trên thực tế,do luơn cĩ sự tương quan giữa các anten phát, anten thu cũng như 
giữa các người dùng bên nhận nên đáp ứng xung kênh truyền H khơng thể hiện đúng 
tính chất của mơi trường. Vì vậy, để đánh giá đúng mơi trường,chúng tơi áp dụng mơ 
hình tốn học nổi tiếng mơ hình Kronecker: 
1/2 1/2R Η RKron Rx TxH  =   
Trong đĩ: 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 được biểu diễn như sau: 
(5) 
(6) 
(7) 
(8) 
(9) 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG 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 đặt gần nhau phía 
phát và hệ số tương quan của các anten đặt gần nhau trong cùng một người nhận thứ n. 
Cĩ 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 đổi tương tự, ta cĩ ma trận đáp ứng xung của tồn bộ kênh truyền khi đã 
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 CƠNG 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 đầu vào cĩ dạng (1) (2) ( ), , , NX X X X =  L , các giá trị 
này là các biến ngẫu nhiên độc lập, trung bình bằng khơng, và phương sai bằng giá trị θ
, thì tín hiệu đầu ra của hệ thống được cho bởi cơng thức: 
%( )Kron KronY G X H n= ∗ ∗ + 
Theo tính chất của tích chập, cĩ thể viết lại như sau: %( )Kron KronY G H X n= ∗ ∗ + , 
với % % % %
(1) (2) ( )
, , ,
N
n n n n =   
L là nhiễu Gauss trắng cĩ trung bình bằng khơng, phương 
sai 2σ . Vì vậy, tín hiệu nhận được tại người dùng thứ n (1 n N≤ ≤ ) và L tap cĩ 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 cĩ 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 mơi trường bên ngồi: 
[ ] % ( )[ ] [ ]
% ( )[ ] [ ]
% ( )[ ] [ ]
% ( )[ ]
( ) ( )( ) ( )
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 đã phân tích được ở trên, chúng tơi tính cơng 
suất tương ứng của từng thành phần: cơng suất thành phần tín hiệu mong muốn tại một 
người dùng PSig (Signal - Sig), cơng suất nhiễu liên ký tự trong cùng một người dùng 
PISI (Inter-Symbol Interference - ISI), cơng suất nhiễu liên anten PIAI (Inter-Antenna 
Interference - IAI), cơng suất nhiễu liên người dùng PIUI (Inter-User Interference - IUI) 
và cơng suất nhiễu của mơi trường bên ngồi 2σ (Noise). Sau khi tính được cơng suất 
của các thành phần này, chúng tơi tiếp tục tính dung lượng kênh truyền để đánh giá mơ 
(18) 
(19) 
(20) 
(21) 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬP 1, SỐ 1 (2014) 
6 
hình hệ thống mà chúng tơi đã xây dựng được ở trên. Cơng thức tính dung lượng kênh 
truyền như sau:
2log (1 INR)C B S= +
ðể đơn giản trong việc đánh giá tỉ số tín hiệu trên nhiễu và liên nhiễu, chúng tơi 
chuẩn hĩa băng thơng kênh truyền B=1 Hz, do đĩ dung lượng kênh truyền tính được 
trên cơng thức (22) cũng chính là hiệu quả băng thơng của hệ thống. 
SINR (signal-to-interference plus noise ratio) được sử dụng để đánh giá chất 
lượng của tín hiệu tại mỗi người dùng và được tính tốn tại người dùng thứ ntrong hệ 
thống đa người dùng như sau: [11], [12] 
( )
( )
( ) ( ) ( ) 2
IS
INR
n
Sign
n n n
I IAI IUI
P
S
P P P σ
=
+ + +
Cơng suất tín hiệu thu tại người dùng thứ nlà cơng suất tín hiệu mong muốn 
nhận được tại tap L-1. Tại giá trị này tín hiệu thu được là cực đại, và giá trị 
n
a khơng 
ảnh hưởng đến kết quả tính SINR. ðể đơn giản, chúng tơi giả sử 1
n
a = trong tồn bộ quá 
trình tính tốn. Cơng suất tín hiệu được tính theo cơng thức: 
% ( )[ ] 2( ) ( )( )
1 1
1
R TM M n nn
ijSig ji
i j
P h g Lθ
= =
= ∗ −∑∑ 
Cơng suất của các thành phần tín hiệu nhiễu khơng mong muốn được 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 MƠ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN 
Trong mơ phỏng này, cơng suất phát trung bình tổng cộng của các anten phát là 
P. Do đĩ cơng suất trung bình θ là tỉ số giữa cơng suất phát trung bình tổng cộng trên 
số người dùng N 
P
N
θ =
ðịnh nghĩa tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR tác động đến nhiễu Gauss trắng trung 
bình bằng khơng và phương sai 2σ , liên hệ theo cơng thức sau: 
(23) 
(24) 
(25) 
(26) 
(27) 
(28) 
(22) 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGH
Thơng số mơ phỏng đư
Tham s
Mơi trường
ðộ dài đáp 
Tần số lấy m
Thời gian lấ
ðộ trải trễ c
Số lượng ngư
Số anten phát
Số anten thu
Kết quả mơ phỏng nh
hợp khơng tương quan và cĩ t
tiến hành khảo sát số người dùng 
anten thay đổi (4 x 2) và (4 x 4).
Hình 2. Kênh MU-MIMO-UWB
tương quan 
Kết quả mơ phỏng cho th
số anten phát và thu thì dung l
nhiều so với hệ thống MIMO khơng cĩ t
MR=4, hệ số tương quan phát = 0.3, 
khoảng 3.1bps/Hz; trong khi 
thơng số thì dung lượng kênh 
dung lượng kênh tăng khi tă
hệ thống anten (4 x 4) cĩ 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 thơng số mơ phỏng 
ố mơ phỏng Giá trị 
 (văn phịng bị che chắn) CM4 
ứng xung mơi 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 được khi thay đổi 3 thống số N, MT, M
ương quan được thể hiện ở hình 2 và hình 3. 
N = [1, 2, 4, 8], tương ứng với mỗi N, chúng tơi xét s
-TR khơng Hình 3. Kênh MU-MIMO
cĩ tương quan ( Txρ = 0.3 và 
ấy: với cùng một tập giá trị của SNR, s
ượng kênh trong hệ thống MIMO cĩ tương quan b
ương quan. Chẳng hạn: tại SNR = 
hệ số tương quan thu = 0.2 thì dung l
đĩ với hệ thống kênh MIMO khơng tương quan 
đạt đến 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 tơi 
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 CƠNG NGH
Kết quả mơ phỏng 
hợp: số anten thu cố định, anten phát thay 
cố định, anten thu thay đổi (M
ở hình 4 và hình 5. 
Hình 4. Ảnh hưởng tương quan phát lên dung 
lượng hệ thống MU-MIMO-
Kết quả mơ 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 đã xét trên hình 4.
Kết quả mơ phỏng c
MU-SIMO-UWB-TR và MU
được thể hiện ở hình 6. 
Hình 6. Dung lư
Mơ phỏng cho thấy: k
số anten ở trạm phát cĩ lợ
Ệ, TRƯỜNG ðH KHOA HỌC HUẾ TẬ
8 
 ảnh hưởng của sự tương quan lên hệ thống 
đổi (MR = 2, MT = [2, 4, 7]) và 
T = 2, MR = [2, 4, 7]) khi N = 2 được 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 đến 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 cĩ dung l
ảnh hưởng của tương quan.Trường hợp này khơng x
ủa 4 hệ thống MU-SISO-UWB-TR, MU-MISO
-MIMO-UWB-TR trong trường hợp khơng t
ợng của 4 hệ thống khi khơng cĩ tương quan (N=2).
ết quả khi khơng cĩ 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 CƠNG 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 mơ phỏng dung l
UWB-TR, MU-SIMO-UWB
quan ứng với kênh cĩ tươ
tương quan thu lớn nhất bằ
hình 7 và hình 8. 
Hình 7. Dung lượng hệ thống v
phát lớn nhất
Kết quả mơ 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 mơ 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 mơi trường cĩ 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 đạt 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 cĩ 
ng 0.95, tương quan phát bằng 0 được thể hi
ới tương quan 
Hình 8. Dung lượng hệ thốngv
thu lớn nhất
ấy: 
ớn nhất, dung lượng của 4 hệ thống đều 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 cĩ tương quan phát)xuống 0.4 bps, th
-TR. 
, chúng tơi đưa ra một số nhận xét sau đ
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 khơng 
ậm chí cịn bị giảm đáng kể. 
-UWB-TR khơng bị ảnh hưởng bởi sự tươ
P 1, SỐ 1 (2014) 
đĩ, hệ thống 
ếu tăng đồng 
 dung lượng 
TR, MU-MISO-
ợp cĩ 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 
được lợi 
ng quan thu và 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG 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 CƠNG 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