Điều khiển mờ trong điều khiển công suất hệ thống CDMA không dây

Điều khiển mờ trong điều khiển công suất hệ thống CDMA không dây Điều khiển mờ trong điều khiển công suất hệ thống CDMA không dây Điều khiển mờ trong điều khiển công suất hệ thống CDMA không dây luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Bộ giáo dục đào tạo Trường 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 Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Bá Dũng, người đà hướng 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 Trường 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 12 năm 2006-12-05 Ngô Tuấn 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" viết dựa kết nghiên cứu theo đề cương cá nhân hướng dẫn PGS.TS Lê Bá Dũng Mọi thông tin số liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ nguồn sử dụng theo luật quyền quy định Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Người thùc hiƯn Mơc lơc Lêi cam ®oan Môc lôc Danh mơc c¸c ky hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương Tổng quan mạNG KHÔNG DÂY CDMA 1.1 Giíi thiƯu chung 12 1.1.1C¸c hƯ thèng thông tin không dây hệ thứ ba 12 1.1.2 Giíi thiƯu vỊ CDMA 12 1.2 C¸c kênh hệ thống thôn tin CDMA không dây 14 1.2.1 Kênh CDMA đường xuống 14 1.2.2 Kênh CDMA đường lên 15 1.3 Kênh di động không dây 16 1.3.1 Suy hao đường 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 Chương 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 4.3 M« pháng kết mô 92 4.3.1 Mô hình hệ thống 92 4.3.2 Kết mô 94 Danh môc tõ viết 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 tượng fading đa đường trải thời gian tín hiệu 25 Bảng 1.2 Các tượng phadinh ®a ®­êng nh­ sù biÕn ®ỉi thêi gian cđa kªnh 28 Bảng 1.3 Phân loại kênh phadinh 29 Bảng 2.1 Bảng thật cho phép toán tiên ®Ị 51 B¶ng 4.1 Lt ®iỊu khiĨn mê 91 Danh mục hình vẽ Hình Một hệ thống CDMA băng gốc thuê bao 13 Hình 1.2 Mô hình kênh ®­êng xuèng CDMA 14 Hình 1.3 Mô hình kênh CDMA đường lên 16 Hình 1.4 Cơ chế truyền v« 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 Ví dụ hàm đặc tính giá trị ngôn ngữ trẻ, trung niên già 41 Hình 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 thường 54 Hình 2.6 CÊu tróc cđa mét hƯ thèng l«gÝc mê 57 H×nh 2.7 VÝ dụ mờ hoá đơn điệu không đơn điệu 58 Hình 2.8 Ví dụ sù suy diÔn 60 Hình 3.1 Một trạm BTS với hai thuª bao 64 Hình 3.2 Công suất thu 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 lượng hệ thống 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 tương thích cho kênh thông tin di ®éng CDMA 83 H×nh 4.2 Hàm thuộc sai lệch công suất thu 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 mê 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 bước nh¶y 1dB 95 Hình 4.8 Đáp ứng cđa dung sai c«ng st e 95 Hình 4.9 So sánh xác suất vùng hở số thuê bao ô đạt điều khiển mờ điều khiển bước cố định 1dB 96 H×nh 4.10 Kết thực nghiệm mạng thực tế 98 Mở đầu Các nghiên cưú gần cho thấy tiềm to lớn việc tăng dung lượng 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 lượng 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 phương pháp đa truy nhập theo mà hệ thống thông tin di động biến đổi đa dạng mức công suất kênh fading tín hiệu môi trường vô tuyến Và kênh bị ảnh hưởng fading mà bị hiệu ứng che khuất, tượng suy hao công suất chậm fading vật cản chắn đường truyền trạm gốc máy di động Tương tự công suất thu máy di động di chuyển đến gần xa trạm gốc công suất thu tăng giảm tương 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 lượng thông tin máy di động xa Hiện tượng gọi hiệu ứng gần-xa Đối với hệ thống thông tin di động có cấu trúc nhiều ô dung lượng 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 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 phương pháp điều khiển công suất đà đề xuất để giảm thiểu hiệu ứng fading hiệu ứng che khuất vấn đề gần xa Phương pháp điều khiển công suất trung bình tiếng [25] đà cố gắng loại bỏ hiÖu øng ... đà nghiên cứu điều khiển mờ ứng dụng điều khiển mờ đưa thuật toán điều khiển công suất cho mạng CDMA không dây Kết mô cho thấy điều khiển mờ ứng dụng điều khiển công suất mạng CDMA đà có nhiều... công suất thu có lớn mức ngưỡng hay không Nhưng điều khiển mờ dựa vào biến mờ ánh xạ từ sai lệch công suất ngưỡng công suất thu điều khiển mờ khăc phục vấn đề đà làm tăng chất lượng điều khiển công. .. Nh­ hình vẽ ta thấy điều khiên công suất mờ sử dụng cho điều khiển công suất mạng CDMA thuật toán điều khiển công suất bước nhảy truyền thống với tham số điều khiển mờ cho chất lượng tốt 97 So