(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO

(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật định hướng đa búp sóng trong hệ thống MASSIVE MIMO

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG -o0o - Nguyễn Huy Gô LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) Hà Nội 2021 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - Nguyễn Huy Gô KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG ĐA BÚP SÓNG TRONG HỆ THỐNG MASSIVE MIMO CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN TIẾN BAN HÀ NỘI - 2022 i LỜI CAM ĐOAN Bản luận văn công trình nghiên cứu cá nhân tơi, thực dựa sở nghiên cứu lý thuyết, thực tế hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Tiến Ban Các số liệu, kết luận luận văn trung thực, dựa nghiên cứu mơ hình, kết đạt nước giới trải nghiệm thân, chưa công bố hình thức trước trình bày bảo vệ trước “Hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ kỹ thuật” Hà Nội, ngày 22 tháng 01 năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Huy Gô ii LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ nhiệt tình đầy trách nhiệm Thầy, Cơ giáo Khoa Đào tạo Sau Đại học - Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, tơi hồn thiện luận văn “Kỹ thuật định hướng đa búp sóng hệ thống MASSIVE MIMO” Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Tiến Ban người hướng dẫn giúp đỡ tơi q trình làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, thầy cô giáo Khoa Đào tạo Sau Đại học giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt q trình học tập Mặc dù có nhiều cố gắng thời gian hạn hẹp, thân nhiều hạn chế Luận văn tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy, cô bạn Xin chân thành cảm ơn! MỤC LUC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii LỜI NÓI ĐẦU iv DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT v iii DANH SÁCH BẢNG ix DANH SÁCH HÌNH VẼ x GIỚI THIỆU 1 Đặt vấn đề Tổng quan vấn đề nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Sự phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (1G) 1.2.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ hai (2G) 1.1.3 Hệ thống thông tin di động 2,5G 1.1.4 Hệ thống thông tin di động hệ thứ ba (3G) 1.1.5 Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G) 1.1.6 Hệ thống thông tin di động hệ thứ tư (4G) 10 1.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ năm (5G) 12 1.2.1 Kiến trúc mạng 5G 12 1.2.2 Dải tần milimeter-wave (mmWave) 15 1.2.3 Mạng lõi Nano 21 1.2.4 Anten MASSIVE MIMO 22 1.3 Kết luận chương 25 CHƯƠNG II KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG ĐA BÚP SÓNG 27 2.1 Phân loại định hướng đa búp sóng 27 2.2 Định hướng đa búp sóng băng hẹp băng rộng 30 2.2.1 Đánh giá định dạng chùm ULA 31 2.2.2 Thiết kế lọc Spatial 32 2.2.3 Mô kết 34 2.3 Định hướng mảng búp sóng chuyển mạch búp sóng thích ứng 38 2.3.1 Chuyển búp sóng 38 2.3.2 Thuật tốn tạo chùm tia thích ứng 41 2.4 Định hướng đa búp sóng tương tự, số lai số-tương tự 44 iv 2.5 Kết luận chương 46 CHƯƠNG 3: ĐỊNH HƯỚNG ĐA BÚP SÓNG 47 TRONG HỆ THỐNG MASSIVE MIMO 47 3.1 Hệ thống MASSIVE MIMO 47 3.2 Vai trị định hướng đa búp sóng hệ MASSIVE MIMO 48 3.2.1 Tăng cường hiệu lượng 49 3.2.2 Cải thiện hiệu suất phổ 49 3.2.3 Tăng cường bảo mật hệ thống 50 3.2.4 Khả ứng dụng cho dải sóng mm 50 3.3 Các tiền mã hóa tách sóng MASSIVE MIMO 50 3.4 Quản lý chùm tia 53 3.4.1 Nhu cầu quản lý chùm tia 53 3.4.2 Quy trình quản lý chùm tia 53 3.5 Sử dụng tốn cơng suất để khẳng định tính định hướng đa búp sóng hệ MASSIVE MIMO 59 3.5.1 Xây dựng vấn đề 59 3.5.2 Phương pháp 61 3.5.3 Kết mô 61 3.6 Kết luận chương 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 LỜI NÓI ĐẦU Hiện mạng di động 4G-LTE triển khai rộng khắp giới nói chung Việt Nam nói riêng Khi đưa vào khai thác sử dụng, mạng 4G cung cấp dịch vụ đa phương tiện, dịch vụ thoại tin nhắn với chất lượng, tốc độ cao gấp hàng chục lần so với hệ mạng di động trước Cuộc cách mạng v công nghiệp lần diễn ra, yêu cầu mạng di động hệ (5G, 6G)… phải đáp ứng nhu cầu như: Tốc độ cao hàng Gbps, độ trễ gần không, thông lượng cực lớn… để áp dụng các tốn lớn truyền thơng, hệ thống cảm biến, giao thông, y tế… theo thời gian thực Do mạng di động hệ phải có băng thơng rộng, hiệu sử dụng phổ cao, để giải vấn đề năm gần đây, nghiên cứu khác tập trung vào hệ thống nhiều đầu vào, nhiều đầu (MIMO), coi đóng vai trị quan trọng mạng di động 5G Một kỹ thuật cốt lõi sử dụng hệ thống MASSIVE MIMO, kỹ thuật định hướng đa búp sóng để nghiên cứu sâu kĩ thuật học viên định chọn đề tài “Kỹ thuật định hướng đa búp sóng hệ thống MASSIVE MIMO” cho luận văn tốt nghiệp Trong luận văn này, trước tiên học viên xin trình bày tổng quan hệ thống thông tin di động Tiếp theo học viên trình bày kỹ thuật định hướng đa búp sóng sử dụng mảng ăng ten theo phương pháp đơn giản Cuối học viên nghiên cứu định hướng đa búp sóng hệ thống MASSIVE MIMO có mô kết thông qua phần mềm MATLAB DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 2G 3G The Second Generation The Third Generation Thế hệ thứ hai Thế hệ thứ ba 3GPP Third generation partnership project Dự án hợp tác hệ thứ ba 4G 5G The Fourth Generation The Fifth Generation Thế hệ thứ tư Thế hệ thứ năm vi 5G NR AoA AoD BER CQI Fifth generation new radio Angle of arrival Angle of departure Advanced mobile phone system Bit error rate Channel quality indicator CMA CSI Constant modulus algorithm Channel state information CSI-RS CSI- reference signal AMPS D-AMPS DTX DM-AIS DoA eMBB EPC EIRP FDD GSA GSM GSMA HSPA IMT IoT ITU-R L1-RSRP LTE Digital advanced mobile phone system Discontinuous transmission Dynamic mutated artificial immune system Direction of arrival Enhanced mobile broadband Evolved packet core Effective isotropic radiated power Frequency Division Duplexing Gravitational search algorithm Global system for mobile communication GSM association High speed packet access International mobile telecommunications Internet of things International telecommunication union-radio sector Layer reference signal received power Long term evolution Chuẩn 5G 3GPP Góc đến Góc xuất phát Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Tỷ lệ lỗi bit Chỉ số chất lượng kênh Thuật tốn mơ đun khơng đổi Thơng tin trạng thái kênh Thông tin trạng thái kênh với tín hiệu tham chiếu Hệ thống điện thoại di động tiên tiến kỹ thuật số Truyền liên tục Hệ thống miễn dịch nhân tạo đột biến động Hướng đến Băng thơng rộng di động nâng cao Lõi gói phát triển Công suất xạ đẳng hướng hiệu Song cơng phân chia theo tần số Thuật tốn tìm kiếm hấp dẫn Hệ thống toàn cầu cho liên lạc di động Hiệp hội GSM Truy cập gói tốc độ cao Viễn thông di động quốc tế Internet vạn vật Liên minh viễn thơng quốc tế-lĩnh vực vơ tuyến Nguồn tín hiệu tham chiếu lớp nhận Sự tiến hóa dài hạn vii Thuật tốn mơđun số bình phương tối thiểu Phương sai tối thiểu hạn chế tuyến tính Bình phương nhỏ Đáp ứng biến dạng phương sai tối thiểu Nhiều đầu vào nhiều đầu mMTC Least square constant modulus algorithm Linearly constrained minimum variance Least mean square Minimum variance distortionless response Multiple input multiple output MASSIVE machine type communication MTC Machine type communication Giao tiếp kiểu máy NDP Null data packet LS-CMA LCMV LMS MVDR MIMO OFDMA TDD TDMA UMTS PDCCH PSO RF RSRQ RSSI RSRP RI RAR RLS SNR SINR Giao tiếp kiểu máy lớn Gói liệu rỗng Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo tần Multiple Access số trực giao Song công phân chia theo thời Time Division Duplex gian Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động toàn Telecommunications System cầu Physical downlink control Kênh điều khiển đường xuống vật channel lý Particle swarm optimization Phương pháp tối ưu bầy đàn Radio Frequency Tần số vô tuyến Reference signal receive Chất lượng nhận tín hiệu tham quality chiếu Reference signal strength Tham chiếu cường độ tín hiệu indicato báo Reference signal receive power Nguồn nhận tín hiệu tham chiếu Rank indicator Chỉ số xếp hạng Random access response Phản hồi truy cập ngẫu nhiên Recursive least square Bình phương nhỏ đệ quy Signal -to-noise ratio Tỷ lệ tín hiệu nhiễu Signal-to-noise-plusTỷ lệ tín hiệu nhiễu cộng với interference ratio nhiễu viii SRS SS block SSS SMI UE URLLC VR WCDMA ZF Sounding reference signal Synchronization signal block Secondary synchronization signal Sample matrix inversion User equipment Ultra-reliable and low latency communication Virtual reality Wideband Code Division Multiple Access Zero – Forcing Tín hiệu tham chiếu âm Khối tín hiệu đồng hóa Tín hiệu đồng thứ cấp Đảo ngược ma trận mẫu Thiết bị người dùng Giao tiếp độ trễ thấp đáng tin cậy Thực tế ảo Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng Cưỡng không BẢNG KÝ HIỆU TOÁN HỌC Biểu tượng Tên ký hiệu Ý nghĩa / định nghĩa = ≠ dấu không dấu bình đẳng () [] + ⋅ ÷ / ≥ ≤ ab a^b n√a |x| dấu ngoặc đơn dấu ngoặc dấu cộng dấu trừ dấu nhân dấu chia dấu gạch chéo dấu gạch ngang lớn lũy thừa dấu mũ Căn bậc n giá trị tuyệt đối tính tốn biểu thức bên tính tốn biểu thức bên thêm vào phép trừ phép nhân phân chia phân chia chia / phân số bất bình đẳng số mũ số mũ ... chương trình cách kỹ thuật truyền dẫn mạng lõi ứng dụng công nghệ nano mạng 5G 27 CHƯƠNG II KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG ĐA BÚP SÓNG 2.1 Phân loại định hướng đa búp sóng Kỹ thuật đa búp sóng sử dụng ăng... Anten MASSIVE MIMO 22 1.3 Kết luận chương 25 CHƯƠNG II KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG ĐA BÚP SÓNG 27 2.1 Phân loại định hướng đa búp sóng 27 2.2 Định hướng đa búp sóng. .. cứu Trong nghiên cứu công nghệ sử dụng cho hệ thống thông tin di động, hệ thống đa ăng-ten cỡ lớn (MASSIVE MIMO) kết hợp với kỹ thuật định hướng đa búp sóng coi công nghệ đầy hứa hẹn cho hệ thông