Vì các hệ thống CDMA băng hẹp dựa trên tiêu chuẩn IS-95 gọi là hệ thống 2G không thích hợp cho các dịch vụ đa phơng tiện tốc độ cao nên các hệ thống CDMA đa sóng mang MC-CDMA đợc lựa c
Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi - Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: điện tử viễn Thông Điều khiển mờ điều khiển công suất hệ thống CDMA không dây Ngô Tuấn anh Hà nội 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131454591000000 Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Bá Dũng, ngời đà hớng dẫn tận tình khuyến khích trình làm luận văn Nếu thầy luận văn hoàn thành Tôi xin gửi lời cảm ơn chân đến tập thể cán giáo viên khoa Điện Tử-Viễn Thông Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội đà tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể lÃnh đạo Phòng Vận Hành Công Ty S-Telecom Hà Nội đà giúp đỡ hoàn thành luận văn Hà Nội ngày tháng 1122 năm 2006-12-05 Ngô Tu Tuấn ấn Anh Lời cam đoan Tôi xin cam đoan toàn nội dung đề cập luận văn "Điều khiển mờ điều khiển công suất hệ thống CDMA không dây" đợc viết dựa kết nghiên cứu theo đề cơng cá nhân dới hớng dẫn PGS.TS Lê Bá Dũng Mọi thông tin số liệu tham khảo đợc trích dẫn đầy đủ nguồn sử dụng theo luật quyền quy định Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Ngời thực Mục lục Lời cam đoan Môc lôc Danh mục ky hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chơng Tổng quan mạNG KHÔNG DÂY CDMA 1.1 Giới thiệu chung 12 1.1.1C¸c hệ thống thông tin không dây hệ thứ ba 12 1.1.2 Giíi thiƯu vỊ CDMA 12 1.2 Các kênh hệ thống thôn tin CDMA không dây 14 1.2.1 Kênh CDMA đờng xuèng 14 1.2.2 Kênh CDMA đờng lên 15 1.3 Kênh di động không dây 16 1.3.1 Suy hao đờng truyền quy mô lớn 19 1.3.2 Suy hao ®êng trun quy m« nhá 21 1.3.3 Kªnh fading Rayleigh 29 Ch¬ng Giíi thiƯu vỊ lý thut tËp mê 2.1 Giíi thiƯu chung 31 2.2 Giíi thiƯu tËp mê 32 2.3 Lý thuyÕt tËp mê 39 2.4 L«gic mê 48 2.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống lôgic mê 56 2.5.1 Mê ho¸ 57 2.5.2 Thiết bị hợp thành luật 59 2.5.3 Gi¶i mê 62 Ch¬ng Điều khiển công suất CDMA 3.1 Giới thiệu chung 64 3.2 C¸c thuËt to¸n 67 3.2.1 §iỊu khiển công suất vòng hở 68 3.2.2 Điều khiển công suât vòng kÝn 70 3.2.3 Điều khiển công suất vòng 72 3.3 Các hạn chế việc điều khiển công suất không hoàn hảo 73 3.3.1 KÝch cì bíc cËp nhËt c«ng st 73 3.3.2 Lỗi dự do¸n SIR 76 3.3.3 TrƠ vßng håi tiÕp 76 3.3.4 Tốc độ cập nhật công suất 77 3.3.5 BER cđa kªnh håi tiÕp 78 3.3.6 HiƯu øng fading s©u 79 3.4 Tæng kÕt 80 Chơng điều khiển công suất theo l«gic mê cho hƯ thèng v« tun CDMA 4.1 Giíi thiÖu chung 81 4.2 ThiÕt kÕ bé ®iỊu khiĨn mờ cho mạng CDMA không dây 82 4.2.1 Sơ đồ khối điều khiển công suất CDMA mờ 82 4.2.2 Phần kênh vô tuyÕn 85 4.2.3 Phần trạm gốc 88 4.3Mô kết mô 92 4.3.1 Mô hình hệ thống 92 4.3.2 Kết mô 94 Danh môc tõ viÕt tắt Từ viêt tắt Giải nghĩa 1G First Generation 2G Second Generation 3G Third Generation AWGN Additive White Gaussian Noise ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation BER Bit Error Rate B-ISDN Broadband Integrated Services Digital Network CAC Call Admission Control CDMA Code Division Multiple Access CELP Code Excited Linear Predictive CLPC Closed-Loop Power Control CPL Call Processing Language CRB Cramer-Rao Bound DA Data Aided DS-SS Direct Sequence – Spread Spectrum FDD Frequency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access FLC Fuzzy Logic Control IP Interference Projection IS-95 Interim Standard 95 LOS Line Of Sight MAI Multiple Access Interference MC Multipoint Controller MCU Multipoint Control Unit MDCX Modify Connection MG Media Gateway MGC Media Gateway Controller MLE Maximum Likelihood Estimation OFDM Orthogonal Frequency Division Modulation PCC Power Control Command PCE Power Control Error PCM Pulse Code Modulation PN Pseudo Noise pdf Probability Distribution Function PSK Phase Shift Keying QoS Quality of Service QPSK Quadrature Phase Shift Keying RF Radio Frequency RLS Recursive Least Square RxDA Receive Data Aided SB Subspace Based SINR Signal to Interference plus Noise Ratio SIR Signal to Interference Ratio SNR Signal to Noise Ratio SNV Signal to Noise Variance SP Signal Projection SSME Split Symbol Moments Estimation SVR Signal to Variance Ratio TDC Time Delay Compensation TDD Time Division Duplex TDMA Time Division Multiple Access TxDA Transmit Data Aided WSSUS Wide Sense Stationary Uncorrelated Scattering Danh mục bảng Bảng 1.1 Các tợng fading ®a ®êng nh sù tr¶i thêi gian cđa tÝn hiƯu 25 Bảng 1.2 Các tợng phadinh đa ®êng nh sù biÕn ®ỉi thêi gian cđa kªnh 28 Bảng 1.3 Phân loại kênh phadinh 29 B¶ng 2.1 Bảng thật cho phép toán tiên đề 51 B¶ng 4.1 LuËt ®iỊu khiĨn mê 91 Danh mục hình vẽ Hình Một hệ thống CDMA băng gốc thuê bao 13 Hình 1.2 Mô hình kênh đờng xuèng CDMA 14 H×nh 1.3 Mô hình kênh CDMA đờng lên 16 Hình 1.4 Cơ chế truyền vô tuyÕn 17 Hình 1.5 Mối quan hệ trải thời gian tín hiệu băng thông hiệu dụng 24 Hình 1.6 Mối quan hệ trải Doppler thời gian coherence kênh 27 Hình 2.1 Tập rõ tập mờ cho đặc tính cao 35 H×nh 2.2 VÝ dụ hàm đặc tính giá trị ngôn ngữ trẻ, trung niên già 41 H×nh 2.3 Ví dụ hình ảnh minh hoạ miền tin cậy, miền xác đinh, điểm cắt, mờ đơn điệu, -cut -cut mạnh 43 Hình 2.4 Hình vẽ minh hoạ phép bao, phép hợp, phép giao phép bù 45 Hình 2.5 Hình ảnh luật xử lý số toán tử suy diễn thông thờng 54 Hình 2.6 CÊu tróc cđa mét hƯ thèng l«gÝc mê 57 H×nh 2.7 VÝ dơ mờ hoá đơn điệu không đơn ®iƯu 58 H×nh 2.8 VÝ dơ vỊ sù suy diÔn 60 Hình 3.1 Một trạm BTS với hai thuê bao 64 H×nh 3.2 Công suất thu đợc từ hai thuê bao BTS 65 Hình 3.3 Với điều khiển công suất trạm gốc đáp ứng nhiều thuê bao 66 H×nh 3.4 Dung lợng hệ thống đợc tối đa hoá công suất thu thuê bao BTS 67 Hình 3.5 Cơ chế điều khiển công suất vòng hở 68 Hình 3.6 Mô hình điều khiển công suất vòng kín 71 Hình 4.1 Sơ đồ điều khiển mờ tơng thích cho kênh thông tin di ®éng CDMA 83 Hình 4.2 Hàm thuộc sai lệch công suất thu đợc so víi c«ng st mong mn 89 H×nh 4.3 Hàm thuộc thay đổi sai lệch công suất e 90 Hình 4.4 Hàm thuộc độ tăng điều chỉnh công suất p 91 Hình 4.5 Mặt phẳng điều khiển mờ 92 H×nh 4.6 Mô hình kênh fading Rayleigh 94 Hình 4.7 Đáp ứng điều khiển công suất mờ với điều khiển công suất bớc nhảy 1dB 95 Hình 4.8 Đáp ứng dung sai c«ng suÊt e 95 Hình 4.9 So sánh xác suất vùng hở số thuê bao ô đạt đợc điều khiển mờ điều khiển bớc cố định 1dB 96 H×nh 4.10 Kết thực nghiệm mạng thực tế 98 Mở đầu Các nghiên cú gần cho thấy tiềm to lớn việc tăng dung lợng cách đáng kể cho hệ thống thông tin di động số hệ thống thông tin vô tuyến cá nhân với kỹ thuật đa truy nhập theo mà trực tiếp (DS/CDMA)[21],[23] Các nghiên cứu cho thấy với việc điểu khiển công suất phát hoàn hảo làm tăng 20 lần dung lợng hệ thống so với hệ thống thông tin di động đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) truyền thống[21] Tuy nhiên vấn đề khó khăn việc áp dụng phơng pháp đa truy nhập theo mà hệ thống thông tin di động biến đổi đa dạng mức công suất kênh fading tín hiệu môi trờng vô tuyến Và kênh bị ảnh hởng fading mà bị hiệu ứng che khuất, tợng suy hao công suất chậm fading vật cản chắn đờng truyền trạm gốc máy di động Tơng tự công suất thu máy di động di chuyển đến gần xa trạm gốc công suất thu tăng giảm tơng ứng Do trạm gốc hệ thống thông tin di động DS/CDMA công suất thu máy di động gần lớn nhiều so với máy di động xa điều đà gây nhiễu giao thoa làm giảm chất lợng thông tin máy di động xa Hiện tợng đợc gọi hiệu ứng gần-xa Đối với hệ thống thông tin di động có cấu trúc nhiều ô dung lợng hệ thống bị hạn chế tổng nhiễu giao thoa tạo tất máy di động khác ô mong muốn từ ô lân cận Do điều khiển công suất tiêu chí quan trọng thiết kế mạng di động DS/CDMA với hai lý do: thứ làm cho mức công suất thu đợc độc lập với fading hiệu ứng che khuất kênh truyền, thứ hai khắc phục hiệu ứng gần-xa nhiễu giao thoa đồng kênh Có nhiều phơng pháp điều khiển công suất đà đợc đề xuất để giảm thiểu hiệu ứng fading hiệu ứng che khuất vấn đề gần xa Phơng pháp điều khiển công suất trung bình tiếng [25] đà cố gắng loại bỏ hiệu øng