Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz

Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.Nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THANH QUANG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH, THUẬT TỐN ƯỚC LƯỢNG SUY HAO TRUYỀN SĨNG VÀ HƯỚNG SĨNG TỚI TRONG HỆ THỐNG VƠ TUYẾN ĐA ANTEN Ở TẦN SỐ 28 GHZ VÀ 38 GHZ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Hà Nội - 2023 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THANH QUANG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH, THUẬT TỐN ƯỚC LƯỢNG SUY HAO TRUYỀN SĨNG VÀ HƯỚNG SĨNG TỚI TRONG HỆ THỐNG VƠ TUYẾN ĐA ANTEN Ở TẦN SỐ 28 GHZ VÀ 38 GHZ Ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 9520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄNTHÔNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Vũ VănYêm Hà Nội - 2023 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Nghiên cứu phát triển mơ hình, thuật tốn ước lượng suyhaotruyềnsóngvàhướngsóngtớitronghệthốngvơtuyếnđaantenởtầnsố28GHz 38GHz” kết nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, phần công bố tạp chí khoa học chun ngành ngồi nước danh mục cơng trình khoa học cơng bố luận án Phần lại chưa cơng bố cơng trình nghiên cứunào Tác giả luận án Vũ Thanh Quang LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Vũ Văn Yêm, người tận tình hướng dẫn trực tiếp nghiên cứu sinh mặt khoa học hỗ trợ mặt để hồn thành luận án sau năm làm nghiên cứu sinh Qua đây, xin cảm ơn Bộ môn hệ thống viễn thông, Viện Điện tử - Viễn thông trước đây, Khoa kỹ thuật truyền thông, Trường Điện - Điện tử Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh trình học tập, nghiêncứu Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thành viên nghiên cứu RFM lab, Đại học Bách khoa Hà Nội đồng hành tơi suốt thời gian nghiên cứu vừaqua Cuốicùng,tơicũngxincảmơngiađình,bạnbè,đồngnghiệpvàngườithânđãgiúp đỡ, chia sẻ, khích lệ, động viên để tối hoàn thành luận ánnày Hà Nội, ngày tháng Tác giả luậnán Vũ Thanh Quang năm 2023 MỤC LỤC MỤCLỤC iii DANH MỤC CÁC TỪVIẾTTẮT .v DANH MỤC CÁCKÝ HIỆU ix DANH MỤCHÌNHVẼ .xii DANH MỤCBẢNGBIỂU .xvi MỞĐẦU CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG VÀ KÊNH TRUYỀN VƠ TUYẾN ĐA ANTEN Ở DẢISĨNGMILIMET 1.1 Truyền sóng dảisóng milimet 1.2 Các mơ hình suy hao truyền sóng dảisóngmilimet 1.2.1 Mơ hình suy hao truyền sóng không giantựdo .8 1.2.2 Mô hình 3GPPTR38.900 1.2.3 Mơ hình Stanford University Interim Model(SUImodel) .12 1.2.4 Mơ hình suyhaoNYU 13 1.3 Kênh vơ tuyến dảisóngmm 16 1.3.1 Bộ dị kênhvơtuyến 16 1.3.2 Mô kênhvôtuyến 17 1.4 Các vấn đề tồn cần nghiên cứugiảiquyết 24 1.5 Kếtluậnchương 28 CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG ƯỚC LƯỢNG MƠHÌNH SUY HAO TRUYỀN SĨNG Ở DẢISĨNGMILIMET 29 2.1 Thuật toán học máy ước lượng mơ hình suy hao truyền sóng dải sóngmilimet 29 2.1.1 Thuật tốn Hồi quytuyếntính 29 2.1.2 Thuật toánK-NearestNeighbor 31 2.2 Mơ mơi trườngtruyềnsóng 34 2.2.1 Mô môi trườngtruyềnsóng 34 2.2.2 Kết dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng hai thuật tốnđề xuất .35 2.2.3 So sánh với kết 3GPP vàNYU Wireless .53 2.3 Thuật toán xử lý liệu mơ hình suy hao truyền sóng dải sóngmilimet53 2.3.1 ThuậttoánCoIEE 53 2.3.2 Phương pháp 1: Sử dụng số mũ suy hao truyền sóngthamchiếu 54 2.3.3 Phương pháp 2: Nội suy từ liệu số mũ suy hao truyền sóng cácđiểmthu 56 2.3.4 Phương pháp 3: Nội suy từ liệu suy hao truyền sóng khoảng cách TxRx cácđiểmthu 68 2.3.5 Phương pháp 4: Minimum Mean SquareError(MMSE) 80 2.3.6 So sánh kết 4phươngpháp 83 2.4 Kết luậnChương2 84 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH HƯỚNG SÓNG TỚI CỦA NGUỒN TÍNHIỆU VƠ TUYẾN Ở DẢISĨNGMM 85 3.1 Hệ thống thu đa anten dựa kiến trúc máy thu định nghĩa chức bằngphần mềm để xác định hướng sóng tới tín hiệu vơ tuyến dảisóngmm .85 3.1.1 Kiến trúchệ thống 85 3.1.2 Xử lý tín hiệu ước lượng hướngsóngtới 86 3.1.3 Kết quảmôphỏng 89 3.2 Đề xuất hệ thống thu đa anten dựa kiến trúc máy thu trung tần số kết hợp bộdi pha 90 độ để xác định hướng sóng tới tín hiệu vơ tuyến dảisóngmm .92 3.2.1 Kiến trúchệ thống 92 3.2.2 Xử lý tín hiệu ước lượng hướngsóngtới 93 3.2.3 Kết quảmôphỏng 95 3.3 Đề xuất giải pháp xác định hướng sóng tới tín hiệu vơ tuyến tương quan ởdảisóng mm sử dụng giải pháp phân đoạn không gian làm mịnkhônggian 96 3.3.1 Phân đoạn làm mịnkhônggian 96 3.3.2 Kết quảmôphỏng 98 3.4 Kết luậnchương3 .101 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNGPHÁTTRIỂN 102 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃCƠNGBỐ 104 DANH MỤC TÀI LIỆUTHAMKHẢO 105 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADC Analog to Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự - số ABF Adaptive Beam-Forming Tạo búp sóng thích nghi AOA Angle of Arrival Hướng sóng tới AR Auto Regressive Tự hồi quy ARMA Autoregressive Moving Average Tự hồi quy trung bình động AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít BPF Band Pass Filter Bộ lọc thông dải CDF Cumulative Distribution Function Hàm phân bố tích luỹ 10 CFO Carrier Frequency Offset Dịch tần số sóng mang 11 CIR Channel Impulse Response Đáp ứng xung kênh 12 CNR Carrier to Noise Ratio Tỷ số cơng suất sóng mang tạp âm 13 CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh 14 CSM Coherent Signal Subspace Method Phương pháp khơng gian tín hiệu tương quan 15 DFS Direction Finding System Hệ thống định hướng 16 DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc 17 DIV Diversity Phân tập 18 DOA Direction Of Arrival Hướng sóng tới 19 DOD Direction Of Departure Hướng sóng 20 DS Discrete Source Nguồn rời rạc STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 21 DSP Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số 22 EGC Equal Gain Combining Kết hợp tăng ích 23 ES Extended Source Nguồn mở rộng 24 ESPRIT Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques Ước lượng tham số tín hiệu dựa vào kỹ thuật bất biến quay 25 FBSS Forward-Backward Spatial Smoothing Làm mượt miền không gian thuận nghịch 26 FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số 27 FPGA Field Programmable Gate Array Mảng cổng logic khả trình trường 28 FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh 29 ICI Inter Carrier Interference Nhiễu liên sóng mang 30 IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier ngược rời rạc 31 IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier ngược nhanh 32 IF Intermediate Frequency Trung tần hay tần số trung gian 33 ISI Inter Symbol Interference Nhiễu liên ký hiệu 34 ISM Industrial, Scientific and Medical Y tế, khoa học công nghiệp 35 LMMSE Linear Minimum Mean Square Error Lỗi bình phương tối thiểu tuyến tính 36 LMS Least Mean Square Trung bình bình phương nhỏ 37 LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp 38 LNB Low Noise Block Khối tạp âm thấp hạ tần 39 LOS Line Of Sight Tầm nhìn thằng STT 40 Viết tắt LS Tiếng Anh Least Squares Tiếng Việt Bình phương cực tiểu 41 MAI Multiple Antenna Interference Nhiễu đa ăng ten 42 MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu 43 MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào đầu 44 ML Maximum Likelihood Khả lớn 45 MLSE Maximum Likelihood Sequence Estimation Phương pháp ước lượng chuỗi khả lớn 46 MMSE Minimum Mean Square Error Lỗi bình phương trung bình tối thiểu 47 MPC Multi- Path Components Các thành phần đa đường 48 MRC Maximum Ratio Combing Kết hợp tỷ số tối đa 49 MSE Mean Square Error Lỗi bình phương trung bình 50 MSS Modified Spatial Smoothing Phương pháp làm mượt miền không gian cải tiến 51 MUSIC MUltiple SIgnal Classification Phân loại tín hiệu đa đường 52 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 53 PDF Probability Density Function Hàm mật độ xác suất 54 PSD Power Spectrum Density Mật độ phổ công suất 55 QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ 56 RF Radio Frequency Tần số vô tuyến 57 RMS Root Mean Square Căn quân phương 58 RMSE Root Mean Square Error Lỗi quân phương 59 RT Ray Tracing Thuật tốn tìm tia 60 SC Selection Combining Kỹ thuật kết hợp lựa chọn STT 61 Viết tắt SDR Tiếng Anh Software Defined Radio Tiếng Việt Vô tuyến định nghĩa chức phần mềm 62 SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu 63 SISO Single Input Single Output Một đầu vào đầu 64 SM Spatial Multiplexing Ghép kênh không gian 65 SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm 66 SDMA Space Division Multi Access Đa truy nhập phân chia theo không gian 67 SS Spatial Smoothing Kỹ thuật làm mịn miền không gian 68 SVD Singular ValueDecomposition Phân tích giá trị riêng 69 TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian 70 TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian 71 TLS Total Least Squares Tổng bình phương cực tiểu 72 TOPS Test of orthogonality of projected subspaces Kiểm tra tính trực giao khơng gian hình chiếu 73 UE User Equipment Thiết bị đầu cuối 74 ULA Uniform Linear Array Dàn ăng ten đồng dạng tuyến tính 75 ZF Zero Forcing (Bộ lọc) ép không WLAN Wire Local Area Network Mạng cục không dây 76