DSpace at VNU: Kết hợp điều khiển công suất và phân bố bit cho trường hợp hệ FDD-DMT đa người dung

Kết hợp điều khiển công suất phân bố bit cho trường hợp hệ FDD-DMT đa người dung Đỗ Thị Thu Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử; Mã số: 60 52 70 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Viết Kính Năm bảo vệ: 2007 Abstract: Giới thiệu hệ đa sóng mang, đa người dùng; trình bày nguyên lý kỹ thuật điều chế đa sóng mang, truyền dẫn đa kênh x.DSL, kỹ thuật đa âm rời rạc (DMT) Tìm hiểu phương pháp tần số tham chiếu, phương pháp chiều dài tham chiếu, phương pháp làm FEXT phương pháp nhiễu tham chiếu môi trường DSL; tối ưu cạnh tranh; điều khiển công suất phân bố phân bổ bit đa người dùng Từ đó, kết hợp điều khiển cơng suất phân bố bit cho hệ FDD-DMT đa người dùng Keywords: Bit, Hệ đa sóng mang, Kỹ thuật truyền thông, Đa âm rời rạc, Điều khiển công suất Content MỞ ĐẦU Hiện nay, nhu cầu thông tin ngày cao, truyền thông đa phương tiện kênh vô tuyến mở rộng không ngừng, yêu cầu ngày cao tốc độ chất lượng phục vụ Đối với dịch vụ có tốc độ truyền liệu lớn môi trường vô tuyến chịu nhiều ảnh hưởng môi trường (fading, di động, đa đường, chọn lọc tần số, ) làm giảm chất lượng dịch vụ Để khắc phục tượng người ta sử dụng phương pháp điều chế đa sóng mang(MCM) Kỹ thuật truyền dẫn đa sóng mang kỹ thuật truyền thông chia luồng liệu thành số kênh độc lập truyền nhiều sóng mang khác nhau, kênh có băng tần nhỏ tốc độ liệu tổng cộng Kỹ thuật mang lại nhiều ưu điểm cho hệ thống có dây khơng dây sử dụng nhiều hệ thống thực tế Một ưu điểm kỹ thuật có khả chống lại nhiễu ký hiệu (ISI) gây kênh đa đường tốt Nếu kênh chọn lọc tần số, tỷ lệ lỗi kênh khác Một sơ đồ truyền thơng để khắc phục tính chọn lọc tần số đa âm rời rạc (DMT) Trong hệ thống DMT, mức công suất cấp phát bit cho kênh tối ưu sử dụng kỹ thuật rót nước (water-filling) Tuy nhiên, với kênh có đáp ứng xung thay đổi theo thời gian hiệu DMT giảm nghiêm trọng kênh không chọn lọc tần số trễ thông tin phản hồi Mặt khác, công nghệ đường dây thuê bao số (DSL) cho phép truyền liệu tốc độ cao đường dây điện thoại truyền thống Trước số lượng thuê bao ít, thuê bao nối đến tổng đài trung tâm đường dây riêng khơng cần quan tâm đến đường dây thuê bao khác Tuy nhiên, với tốc độ tăng trưởng nhanh sản phẩm Công nghệ Thông tin Truyền thông Việt Nam toàn giới nên số lượng thuê bao sử dụng ngày nhiều lên Do đó, tổng đài phải phục vụ hàng trăm nghìn thuê bao khác nên đường dây thuê bao thường bó lại với đường đến tổng đài trung tâm Các đường dây đặt cạnh nên chúng tạo điện từ trường gây nhiễu lên Khi tăng cơng suất phát ảnh hưởng điện từ trường lên trở nên mạnh mẽ giảm cơng suất phát tốc độ bị giảm theo Điều lại trở thành thách thức công nghệ, phải biết dung hòa lượng cơng suất phát cho nhiễu chấp nhận tốc độ không thấp Đứng mặt kỹ thuật, ảnh hưởng nhiễu người dùng bó cáp hình dung mơi trường đa người dùng truyền thông không dây Điểm khác biệt mơi trường DSL đa người dùng, tín hiệu mã hóa truyền đường dây xem kênh truyền biết cố định Do đó, hệ thống DSL áp dụng kỹ thuật truyền dẫn đa sóng mang sử dụng DMT để tránh nhiễu Có thể thấy, suy giảm đường dây khác khác nhau, xuyên âm gây đường dây có thuê bao gần trạm trung tâm lấn áp tín hiệu liệu đến từ đầu dây thuê bao xa trạm trung tâm Do hiệu suất mạch dài bị ảnh hưởng nghiêm trọng đường truyền mạch ngắn Vì vậy, thuê bao gần trạm cần phải có cơng suất phát nhỏ cơng suất phát thuê bao xa trạm Việc giảm mật độ công suất hướng lên (được gọi UPBO) bao gồm phương pháp tần số tham chiếu, phương pháp chiều dài tham chiếu, phương pháp cân FEXT, phương pháp nhiễu tham chiếu, … Tuy nhiên, phương pháp ln đòi hỏi tác nhân điều khiển trung tâm Điều thường khó thực có nhiều nhà cung cấp dịch vụ nên thơng thường bó cáp đường dây thuê bao nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác Để khắc phục điều này, Yu đưa giải pháp tối ưu sử dụng thuật tốn rót nước Phương pháp khơng mang lại hiệu phân bổ công suất tốt mà cho phân bố lượng tồn dải thơng truyền dẫn Tuy nhiên, thuật tốn khơng xem xét tốn phân bổ sóng mang đường lên đường xuống mà coi biết cố định Hơn nữa, hội tụ thuật toán đảm bảo biết trước tốc độ mục tiêu sau thực thuật tốn phải đạt tập tốc độ mục tiêu cho người dùng Nhưng thông thường biết trước tốc độ bit mục tiêu nên thuật toán gặp phải hạn chế định Một phương pháp khác cải tiến thuật toán thuật toán lặp tốc độ chuẩn hóa (NRIA) Trong đó, thực điều khiển cơng suất, phân bổ bit thích nghi hướng đường lên đường xuống, tốc độ bit ban đầu đặt vơ lớn, sau vòng lặp tính tốn tốc độ bit mục tiêu lại tính tốn lại Thơng qua mơ phỏng, thấy thuật toán hội tụ nhanh đạt tốc độ bit như thuật tốn tìm kiếm chặt cho phân bổ sóng mang Trong luận văn tìm hiểu phương pháp truyền dẫn đa sóng mang, hệ thống DSL phương pháp tránh xuyên âm hệ thống Cuối tập trung nghiên cứu thuật tốn phân bổ cơng suất, phân bổ bit cho hệ thống FDD-DMT tiếp cận thuật tốn NRIA cho hệ thống thơng qua mô MatLab 7.0 Các kết nghiên cứu mô thêm lần khẳng định ưu điểm thuật toán References [1] Driton Statovci, Tomas Nordstrom, “Adaptive resource allocation in multiuser FDDDMT system” Telecommunications Research Center Vienna (ftw.), Donau City Straße , A-1220 Wien, Austria, pp 1213 – 1216 [2] Driton Statovci, Tomas Nordstrom, Rickard Nilsson, “The Normalized-Rate Iterative Algorithm: A Practical Dynamic Spectrum Management method for DSL”, EURASIP Journal on Applied signal processing, vol 2006, pp 1-17 [3] Gerhard Münz, Stephan Pfletschinger, Joachim Speidel, “An Efficient Waterfilling Algorithm for Multiple Access OFDM”, Institute of Telecommunications, University of Stuttgart Pfaffenwaldring 47, D-70569 Stuttgart, Germany [4] Hichan, “Efficient power allocation for coded OFDM systems”, The department of Electrical Engineering and the Committee on Graduate studies of Stanford University, 8/2004 [5] Hirosaki, “An orthogonally multiplexed QAM system using the discrete Fourier transform”, IEEE Transations on Communication, July 1981, pp 982-989 [6] Igal Sason, “On achievable rate regions for the Gaussian interference channel” Technion, Haifa 32000, Israel [7] Jan Vangorp, Paschalis Tsiaflaflakis, “A dual decomposition approach to partial crosstalk cancellation in a multiuser DMT-xDSL environment”, EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, Vol.2007 [8] Jan Verlinden, Etienne Van den Bogaert, Tom Bostoen,“Spectrally Compatible IterativeWater Filling”, EURASIP Journal on Applied Signal Processing Volume 2006, Article ID 58380, Pages 1–10 [9] Lan Wang, Zhisheng Niu, “Adaptive power control in multi-cell OFDM systems: A noncooperative game with power unit based unility”, IEEE Trans.Commun., Vol E89-B, No.06, June 2006 [10] M H M Hàm giá trịa, “On the Gaussian Interference Channel”, IEEE Trans Inform Theory, vol IT–31, pp 607–615, Sep 1985 [11] Nobuo Yamashita and Zhi-Quan Luo, “A nonlinear complementarity approach to multiuser power control for digital Subscriber line”, Natural Sciences and Research Council, Canada, 2/2004 [12] Onur Kaya, Sennur Ulukus “Achieving the Capacity Region Boundary of Fading CDMA Channels via Generalized Iterative Waterfilling”, Department of Electrical and Computer Engineering University of Maryland, College Park [13] P.Trifonov, E.Hàm giá trịa, E.Schulz, “Adaptive user allocation, bit and power loading in multi-carrier systems”, St.Petersburg State Polytechnic University, Russia [14] Raphael Cendrillon, Wei Yu, “Optimal Multiuser Spectrum Balancing for Digital Subscriber Lines”, IEEE Transactions on Communication, Vol.54, No.5, May 2006 [15] Sriram Vishwanath, Syed Ali Jafar, “On the Capacity of Vector Gaussian Interference Channels” Electrical and Computer Engineering Univ of Texas at Austin, Austin, TX 78712 and Electrical Engineering and Comp Science Univ of California Irvine, Irvine, CA 92697 [16] Vincent M.K, “Multiuser spectrum zoptimization for discrete mutitone systems with asynchronous crosstalk”, IEEE Transaction on Signal Processing, July 31, 2006 [17] Wei Yu, “Competition and Cooperation in Multi-User Communication Environments”, the degree of doctor of philosophy, June 2002 [18] Weistein S.B, Ebert P.M, “Data transmission by frequency-division multiplexing using the discrete Fourier transform”, IEEE Trans.Commun.Tech., Oct.1971, pp.628-634 [19] Wu Y., Caron B.,“Digital television Terrestial Broandcasting”, IEEE Communication Manazine, N0.5, May 1994, pp 46-52 [20] W Yu, W Rhee, S Boyd, J M Cioffi, “Iterative water-filling for Gaussian Vector Access Channels” ISIT2001, Jun 2001 [21] W Yu, W Rhee, S Boyd, J M Ciof, ”Distributed Multiuser Power Control on Digital Subscriber Lines”, IEEE J Select Areas Commun., vol 20, pp.105.1115 Jun 2002 [22] Zhi-Quan Luo, Jong-Shi Pang, “Analysis of Iterative waterfilling algorithm for multiuser power control in digital subscriber lines”, Department of Mathematical Sciences, Department of Decision Science, New York December 3, 2004  ... Cuối tập trung nghiên cứu thuật tốn phân bổ cơng suất, phân bổ bit cho hệ thống FDD-DMT tiếp cận thuật toán NRIA cho hệ thống thông qua mô MatLab 7.0 Các kết nghiên cứu mô thêm lần khẳng định... lượng công suất phát cho nhiễu chấp nhận tốc độ không thấp Đứng mặt kỹ thuật, ảnh hưởng nhiễu người dùng bó cáp hình dung môi trường đa người dùng truyền thông không dây Điểm khác biệt môi trường. .. thơng để khắc phục tính chọn lọc tần số đa âm rời rạc (DMT) Trong hệ thống DMT, mức công suất cấp phát bit cho kênh tối ưu sử dụng kỹ thuật rót nước (water-filling) Tuy nhiên, với kênh có đáp