Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải quyết tắc nghẽn trong mạng thông tin di động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN THỊ THANH BÌNH ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SDMA GIẢI QUYẾT TẮC NGHẼN TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ               TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2010  TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày… tháng… năm ……… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phan Thị Thanh Bình Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 01- 07 - 1980 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử MSHV: 09140002 I- TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu phương pháp giảm nghẽn truyền thống Tìm hiểu kỹ thuật SDMA lý thuyết anten thơng minh Tìm hiểu tạo búp sóng tối ưu LCMV GSC Cơng thức tính xác suất nghẽn tỉ số tín hiệu nhiễu cho hệ thống trường hợp sử dụng kỹ thuật SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng tần số Mô đánh giá dung lượng, chất lượng hệ thống với ứng dụng tạo búp sóng LCMV GSC trường hợp SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng tần số III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi QĐ giao đề tài): 05 – 07 - 2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06 – 12 - 2010 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS ĐỖ HỒNG TUẤN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) CN BỘ MÔN QL CHUN NGÀNH CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ mơn quản lý chuyên ngành Lời Cảm Ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý thầy cô trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy cô môn Điện tử - Viễn thơng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tơi kiến thức vô quý báu suốt thời gian vừa qua Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy Đỗ Hồng Tuấn, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, hổ trợ tài liệu định hướng nghiên cứu giúp tơi hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn bạn học viên lớp Cao Học Kỹ thuật Điện tử 2009 góp ý, trao đổi quan trọng trình thực luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân trực tiếp hay gián tiếp giúp đỡ, chia sẻ, động viên nhiều để hồn thành luận văn Tơi xin gửi đến gia đình, Q thầy cơ, bạn bè, người thân lời kính chúc sức khỏe, hạnh phúc thành cơng Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 Phan Thị Thanh Bình Tóm tắt Sự bùng nổ nhu cầu thơng tin vơ tuyến nói chung thơng tin di động nói riêng năm gần thúc đẩy phát triển công nghệ thông tin vô tuyến Nhiều kỹ thuật đưa để đáp ứng nhu cầu tăng nhanh Việc sử dụng hiệu lại phổ tần số có ý nghĩa quan trọng việc tăng dung lượng hệ thống Đã có nhiều biện pháp đưa : chia cell, sector hóa, mượn kênh, gán kênh động … Tuy nhiên, tất biện pháp tồn khuyết điểm riêng: tốn nhiều chi phí để lắp đặt thêm BTS anten (như phương pháp chia cell, sector hóa), phải phụ thuộc vào cell kế cận ảnh hưởng đến việc sử dụng nguồn tài nguyên cell đồng kênh với cell kế cận để đảm bảo giảm can nhiễu (như phương pháp pháp mượn kênh, gán kênh động) Do đó, kỹ thuật nghiên cứu ứng dụng để hổ trợ cho hệ thống hệ thống Đó kỹ thuật đa truy cập phân chia theo không gian (Space Division Multi Access - SDMA) SDMA kỹ thuật làm tăng dung lượng hệ thống vô tuyến cách sử dụng thông tin không gian người sử dụng (như hướng đến, hướng phát nguồn tín hiệu) Trạm gốc tập trung công suất theo hướng thuê bao giảm cơng suất hướng khác Ngồi ra, thay đổi phần thiết bị trạm gốc, không chia lại cell nên SDMA kỹ thuật hiệu triển khai thực tế Kỹ thuật SDMA thực cách sử dụng hệ thống anten thơng minh Do đó, anten thơng minh đóng vai trò quan trọng việc cải thiện dung lượng chất lượng hệ thống Trong luận văn này, chúng tơi tìm hiểu thuật tốn tạo búp sóng động LCMV GSC (đây thuật tốn thơng dụng cho anten thơng minh) để tạo búp sóng có độ lợi cao hướng mong muốn, độ lợi thấp không hướng không mong muốn, nhằm ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn cho vùng nhỏ có tăng đột biến dung lượng Các cơng thức tính xác suất nghẽn SIR cho hai trường hợp SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng trình bày Ứng dụng cơng thức tính xác định xác suất nghẽn tỉ số tín hiệu nhiễu cho tạo búp sóng LCMV GSC trường hợp SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng tần số Thơng qua việc điều vector trọng số, thuật tốn LCMV GSC tạo búp sóng động thuận tiện triển khai thực tế, hướng búp sóng có độ lợi cao hướng mong muốn, hướng búp sóng phụ (LCMV) búp có giá trị null (GSC) hướng không mong muốn Dựa vào đặc tính xạ thơng tin khơng gian th bao, ta tái sử dụng tần số vị trí khác cell Đây kỹ thuật SDMA Việc tính tốn hai độ đo: xác suất nghẽn tỉ số tín hiệu nhiễu trường hợp (SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng tần số) với hai tạo búp sóng LCMV GSC chứng minh kỹ thuật SDMA cải thiện dung lượng chất lượng hệ thống Mục lục Chương 1: Giới thiệu - 01 1.1 Đặt vấn đề 01 1.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài - 02 1.3 Phân bố nội dung 03 Chương 2: Các phương pháp giảm nghẽn truyền thống – Kỹ thuật SDMA 04 2.1 Mở chương - 04 2.2 Các phương pháp giảm nghẽn truyền thống - 04 2.2.1 Chia cell 04 2.2.2 Sector hóa 05 2.2.3 Mượn kênh - 06 2.2.4 Gán kênh động 08 2.2.5 Chồng cell 09 2.3 Kỹ thuật đa phân chia theo không gian (SDMA) - 10 2.3.1 Khái niệm SDMA - 10 2.3.2 Giới thiệu anten thông minh - 11 2.3.2.1 Một số khái niệm 11 2.3.2.2 Anten thông minh 11 2.3.2.3 Phân loại hệ thống anten thông minh 12 2.3.2.4 Lợi ích anten thơng minh 14 2.4 Kết chương - 16 Chương 3: Các tạo búp sóng tối ưu 17 3.1 Mở chương - 17 3.2 Bộ tạo búp sóng dùng LCMV 17 3.3 Bộ tạo búp sóng dùng GSC 22 3.4 Kết chương - 26 Chương 4: Tính xác suất nghẽn - Tỉ số tín hiệu nhiễu - 27 4.1 Mở chương - 27 4.2 Tính xác suất nghẽn - 27 4.2.1 Trường hợp không sử dụng kỹ thuật SDMA 27 4.2.2 Trường hợp sử dụng SDMA hai lần tái sử dụng tần số 28 4.2.2.1 Sơ đồ định vị kênh - 28 4.2.2.2 Tính xác suất nghẽn 30 4.2.2.3 Mơ hình chuỗi Markov xấp xỉ chiều - 33 4.2.3 Trường hợp sử dụng kỹ thuật SDMA ba lần tái sử dụng tần số 36 4.2.3.1 Sơ đồ định vị kênh - 36 4.2.3.2 Mơ hình xấp xỉ chiều - 37 4.2.3.3 Mơ hình xấp xỉ hai chiều 39 4.3 Tính tỉ số tín hiệu nhiễu - 43 4.4 Kết chương - 46 Chương 5: Kết mô 47 5.1 Mở chương - 47 5.2 Kết mô dùng LCMV - 47 5.2.1Trường hợp SDMA hai lần tái sử dụng tần số - 47 5.2.1.1 Đồ thị xạ - 47 5.2.1.2 Tính tỉ số tín hiệu nhiễu 53 5.2.1.3 Tính xác suất nghẽn 53 5.2.2 Trường hợp SDMA ba lần tái sử dụng tần số - 55 5.2.2.1 Đồ thị xạ - 55 5.2.2.2 Tính tỉ số tín hiệu nhiễu 59 5.2.2.3 Tính xác suất nghẽn 60 5.3 Kết mô dùng GSC 61 5.3.1Trường hợp SDMA hai lần tái sử dụng tần số - 62 5.3.1.1 Đồ thị xạ - 62 5.3.1.2 Tính tỉ số tín hiệu nhiễu 68 5.3.1.3 Tính xác suất nghẽn 69 5.3.2 Trường hợp SDMA ba lần tái sử dụng tần số - 70 5.3.2.1 Đồ thị xạ - 70 5.3.2.2 Tính tỉ số tín hiệu nhiễu 74 5.3.2.3 Tính xác suất nghẽn 75 5.4 Kết chương - 77 Chương 6: Kết luận hướng phát triển đề tài - 78 6.1 Kết luận - 78 6.2 Hướng phát triển đề tài - 80 Danh mục hình vẽ Hình 2.1 Quá trình chia cell .05 Hình 2.2 Dùng anten có hướng để sector hóa cell 06 Hình 2.3 Quá trình mượn kênh .06 Hình 2.4 Giảm nhiễu cho trình mượn kênh phương pháp sector hóa .07 Hình 2.5 Quá trình gán kênh động 08 Hình 2.6 Quá trình chồng cell 10 Hình 2.7 Các loại dãy anten .12 Hình 2.8 (a) Hệ thống anten chuyển búp sóng (b) Hệ thống mạng anten thích nghi 14 Hình 2.9 Mở rộng vùng phủ sóng dùng anten thơng minh 14 Hình 2.10 Giảm nhiễu đường xuống loại trừ nhiễu đường lên dùng anten thông minh 15 Hình 3.1 Mạch lọc tuyến tính 18 Hình 3.2 Sóng tới phẳng dãy anten tuyến tính 19 Hình 3.3 Sơ đồ khối GSC 24 Hình 3.4 GSC đưa mạch lọc tối ưu chuẩn 25 Hình 4.1 Mơ hình lưu thoại theo chuỗi Markov cho trường hợp không sử dụng kỹ thuật SDMA 28 Hình 4.2 Mơ hình lưu thoại theo chuỗi Markov cho SDMA hai lần tái sử dụng tần số .30 Hình 4.3 Mơ hình chuỗi Markov xấp xỉ chiều cho SDMA hai lần tái sử dụng tần số 34 Hình 4.4 Mơ hình lưu thoại theo chuỗi Markov cho SDMA ba lần tái sử dụng tần số 37 Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 5.3.1.3 Xác suất nghẽn: Tương tự phần 5.2.1.3, xác suất nghẽn theo lưu thoại cho SDMA hai lần tái sử dụng tần số tính sau: Bảng 5.3 Xác suất nghẽn theo lưu thoại cho SDMA hai lần tái sử dụng tần số dùng GSC với 10 nguồn tài nguyên (L = 10) Traffic (Er) 30 40 50 60 70 80 90 100 Theo phương pháp truyền 0.6813 0.7577 0.8047 0.8365 0.8594 0.8767 0.8902 0.9011 thống (Traditional) SDMA hai lần tái sử dụng tần số 0.0275 0.0369 0.0429 0.0470 0.0500 0.0522 0.0540 0.0554 (Two fold SDMA) Blocking probability vs traffic Blocking Probability 10 -1 10 Traditional Two fold SDMA -2 10 30 40 50 60 70 80 Traffic(Er), L= 10 channels 90 100 Hình 5.15 Xác suất nghẽn theo lưu thoại cho SDMA hai lần tái sử dụng tần số dùng GSC với L=10 Kết mô 69 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Nhận xét: Bảng 5.3 giá trị xác suất nghẽn ứng với hai trường hợp: trường hợp truyền thống (không sử dụng kỹ thuật SDMA) trường hợp sử dụng SDMA hai lần tái sử dụng tần số Xác suất nghẽn tăng tỉ lệ thuận với lưu thoại Kết cho thấy kỹ thuật SDMA giảm nghẽn đáng kể cho hệ thống 5.3.2 Trường hợp SDMA ba lần tái sử dụng tần số: 5.3.2.1 Đồ thị xạ: Xét dãy anten tuyến tính gồm năm phần tử anten đặt cách khoảng cách d = 0.5 λ Đồ thị xạ dùng tạo búp sóng GSC cho ba hướng tín hiệu mong muốn (300 , 00 300) sau : Beam pattern vs angle, M=5 antenna elements, L=3 constraints 1.4 1.2 Beam pattern 0.8 0.6 0.4 0.2 -60 -40 -20 Angles in degree 20 40 60 (a) Kết mô 70 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Beam pattern vs angle, M=5 antenna elements, L=3 constraints -20 Beam pattern in dB -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -60 -40 -20 Angles in degree 20 40 60 (b) Hình 16 Đồ thị xạ dùng GSC cho hướng tín hiệu mong muốn tọa độ Decard với M = Kết mơ 71 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Beam pattern vs angle, M=5 antenna elements, L=3 constraints 90 120 60 0.8 0.6 150 30 0.4 0.2 180 330 210 300 240 SOI at 270 -30 and SNOI at 30 SOI at 30 and SNOI at -30 SOI at 30 and SNOI at -30 Hình 5.17 Đồ thị xạ cho hướng tín hiệu mong muốn dùng GSC tọa độ cực với M = Nhận xét: Đồ thị xạ đạt cực đại hướng mong muốn (-300, 00 300), giảm dần hướng khác đặc biệt có giá trị null hướng cần triệt nhiễu đồng kênh Dựa vào đặc tính xạ này, ta sử dụng tần số ba vị trí khác cell mà triệt nhiễu đồng kênh Đây trường hợp kỹ thuật SDMA ba lần tái sử dụng tần số Kết cho thấy tạo búp sóng dùng GSC tốt LCMV đồ thị xạ vị trí cần triệt nhiễu có giá trị khơng (xem hình 5.7a hình 5.16a) Khi tăng số lượng anten lên M = 6, đồ thị xạ thu sau: Kết mơ 72 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Beam pattern vs angle, M=6 antenna elements, L=3 constraints 1.4 1.2 Beam pattern 0.8 0.6 0.4 0.2 -60 -40 -20 Angles in degree 20 40 60 (a) Beam pattern vs angle, M=6 antenna elements, L=3 constraints -20 Beam pattern in dB -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -60 -40 -20 Angles in degree 20 40 60 (b) Hình 5.18 Đồ thị xạ dùng GSC cho ba hướng tín hiệu mong muốn tọa độ Decard với M =6 Kết mô 73 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Beam pattern vs angle, M=6 antenna elements, L=3 constraints 90 120 60 0.8 0.6 30 150 0.4 0.2 180 210 330 300 240 SOI at 270 -30 and SNOI at 30 SOI at 30 and SNOI at -30 SOI at 30 and SNOI at -30 Hình 19 Đồ thị xạ dùng GSC cho hướng tín hiệu mong muốn tọa độ cực với M =6 Nhận xét: Hình 5.17 5.19 đồ thị xạ theo số lượng phần tử anten M khác Hình 5.18 ứng với trường hợp M =5 hình 5.19 ứng với trường hợp M = Kết mô cho thấy tăng số lượng anten thành phần, độ định hướng đồ thị xạ tốt Tuy nhiên số lượng anten tăng cao, tính khả thi 5.3.2.2 Tính SIR: Xét trường hợp với M = hình 5.16 với thơng số sau : - Bán kính cell : R = km - Số cell cluster : N = - Hệ số suy hao mơi trường : α = Vì nhiễu từ nhiểu vị trí đồng kênh cell khơng đáng kể nên bỏ qua, xác suất nghẽn tính tương tự trường hợp sector hóa 600 Tương tự phần 5.2.1.2 ta có: Kết mơ 74 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động D ) ( R SIR = α ⎛ 3N ⎞ ⎜ R ⎟⎠ ⎝ = GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn α = ⎛⎜ 3.7 ⎞⎟ = 14.403 dB ⎠ ⎝ Nhận xét: SIR trường hợp sử dụng SDMA ba lần tái sử dụng tần số tăng 3.009 dB so với trường hợp truyền thống sector hóa 1200 Mặc dù cách tính SIR cho trường hợp LCMV GSC (trong trường hợp SDMA ba lần tái sử dụng tần số) gần giống dùng lọc GSC có ưu điểm theo đồ thị xạ hình 5.16a, tín hiệu khơng mong muốn (cần triệt nhiễu) -300 (đường màu đỏ màu tím), 00 (đường màu xanh màu tím) 300 (đường màu xanh màu đỏ) không (xem hình 5.16a hình 5.18a) Đối với trường hợp sử dụng tạo búp sóng LCMV, đồ thị xạ vị trí cần triệt nhiễu khơng khơng (xem hình 5.7a hình 5.9a) 5.3.2.3 Tính xác suất nghẽn: Tương tự phần 5.2.2.3, áp dụng cơng thức (4.15) tính xác suất nghẽn cho SDMA ba lần tái sử dụng tần số phần 4.2.3.3 với số kênh (nguồn tài nguyên) L=10, xác suất sử dụng SDMA hai lần tái sử dụng tần số ba lần tái sử dụng tần số tương ứng ps2 = 0.7, ps3 = 0.5, xác suất nghẽn thay đổi theo lưu thoại sau Kết mơ 75 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Bảng 5.4 Xác suất nghẽn theo lưu thoại cho SDMA ba lần tái sử dụng tần số dùng GSC với 10 nguồn tài nguyên (L=10) Traffic (Er) 30 40 50 60 70 80 90 100 Theo phương pháp truền 0.6813 0.7577 0.8047 0.8365 0.8594 0.8767 0.8902 0.9011 thống (Traditional) SDMA hai lần tái sử dụng tần số 0.0275 0.0369 0.0429 0.0470 0.0500 0.0522 0.0540 0.0554 (Two fold SDMA) SDMA ba lần tái sử dụng tần số 0.0001 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.0009 0.0011 0.0012 (Three fold SDMA) Blocking Probability vs traffic 10 -1 Blocking Probability 10 -2 10 -3 10 -4 10 Traditional Two fold SDMA Three fold SDMA -5 10 30 40 50 60 70 Traffic(Er), L= 10 80 90 100 Hình 5.20 Xác suất nghẽn cho SDMA ba lần tái sử dụng tần số dùng GSC với L=10 Kết mơ 76 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Nhận xét: Bảng 5.4 giá trị xác suất nghẽn cho ba trường hợp: trường hợp truyền thống (không sử dụng kỹ thuật SDMA), trường hợp sử dụng kỹ thuật SDMA với hai lần tái sử dụng tần số, trường hợp SDMA với ba lần tái sử dụng tần số Theo kết mô phỏng, tăng số lần tái sử dụng tần số, xác suất nghẽn giảm đáng kể 5.4 Kết chương: Bộ tạo búp sóng LCMV GSC tạo búp sóng có độ lợi cao hướng mong muốn, hướng búp sóng phụ (LCMV) búp phụ không (GSC) hướng khơng mong muốn Các thuật tốn SDMA giúp cải thiện dung lượng đồng thời giảm can nhiễu đồng kênh, giải vấn đề tắc nghẽn tế bào có tăng đột biến dung lượng mà không làm thay đổi cấu trúc tế bào khác Kết cho thấy LCMV GSC tạo búp sóng động ứng dụng cho SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng tần số GSC có ưu điểm đồ thị xạ có giá trị khơng hướng cần triệt nhiễu đồng kênh cịn LCMV không không hướng cần triệt nhiễu Kết mơ 77 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Kết luận: Sự tăng nhanh số lượng thuê bao thông tin di động năm gần thúc đẩy phát triển công nghệ thông tin vô tuyến Nhiều kỹ thuật đưa để đáp ứng nhu cầu tăng nhanh Việc sử dụng hiệu lại phổ tần số có ý nghĩa quan trọng việc tăng dung lượng hệ thống Đã có nhiều biện pháp đưa trình bày (chia cell , sector hóa, mượn kênh, gán kênh động…) biện pháp tồn khuyết điểm tốn nhiều chi phí lắp thêm BTS anten (phương pháp chia cell, sector hóa), phụ thuộc vào cell kế cận ảnh hướng đến việc sử dụng kênh cell đồng kênh với cell kế cận (phương pháp mượn kênh, chia kênh động) Do đó, SDMA nghiên cứu ứng dụng cho hệ thống hệ thống mới: ‹ SDMA kỹ thuật làm tăng dung lượng hệ thống vô tuyến cách sử dụng thông tin không gian người sử dụng (như hướng đến, hướng phát nguồn tín hiệu) Trạm gốc tập trung công suất theo hướng thuê bao giảm công suất hướng khác ‹ Ngoài ra, thay đổi phần thiết bị trạm gốc, không chia lại cell nên SDMA kỹ thuật hiệu triển khai thực tế Kỹ thuật SDMA thực anten thơng minh Do anten thơng minh đóng vai trị quan trọng việc cải thiện dung lượng chất lượng hệ thống Kết luận hướng phát triển đề tài 78 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Trong luận văn này, chúng tơi tìm hiểu vấn đề sau: ™ Tìm hiểu thuật tốn tạo búp sóng động LCMV, GSC (đây thuật tốn thơng dụng anten thơng minh) để tạo búp sóng có độ lợi cao hướng mong muốn, độ lợi thấp không hướng khơng mong muốn Dựa vào đặc tính xạ này, ta ứng dụng kỹ thuật SDMA tái sử dụng lại tần số hai ba lần cell nhằm tăng dung lượng hệ thống ™ Các cơng thức tính xác suất nghẽn SIR cho hai trường hợp SDMA với hai lần tái sử dụng tần số SDMA với ba lần tái sử dụng trình bày Ứng dụng cơng thức tính này, xác định xác suất nghẽn tỉ số tín hiệu nhiễu cho tạo búp sóng LCMV GSC trường hợp cụ thể với SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng tần số Các kết mô tính tốn chứng minh được: ™ Các thuật tốn LCMV GSC tạo búp sóng động thuận tiện triển khai thực tế, hướng búp sóng có độ lợi cao hướng mong muốn, hướng búp sóng phụ (LCMV) búp có giá trị null (GSC) hướng không mong muốn Dựa vào đặc tính xạ thơng tin khơng gian th bao, ta tái sử dụng tần số vị trí khác cell Đây kỹ thuật SDMA ™ Các kết mơ cịn chứng minh LCMV GSC tạo búp sóng động ứng dụng cho SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng tần số GSC có ưu điểm đồ thị xạ có giá trị khơng hướng cần triệt nhiễu đồng kênh cịn LCMV khơng không hướng cần triệt nhiễu ™ Bằng kỹ thuật SDMA, ta cải thiện dung lượng hệ thống thông qua xác suất nghẽn (khi tăng số lần tái sử dụng tần số, xác suất nghẽn giảm đáng kể) cải thiện chất lượng hệ thống thông qua tỉ số tín hiệu nhiễu đồng kênh – SIR (SIR Kết luận hướng phát triển đề tài 79 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn hai trường hợp SDMA hai lần tái sử dụng tần số SDMA ba lần tái sử dụng tần số tăng so với phương pháp truyền thống sector hóa 1200) 6.2 Hướng phát triển đề tài: Do thời gian thực đề tài có hạn, nên luận văn đưa vấn đề sở lý thuyết dừng lại số lập trình mơ định + Các kết mô thực cho anten tuyến tính phân bố khơng gian hai chiều Do nghiên cứu với mơ hình khác anten thơng minh dạng dãy hình trịn dạng planar … phù hợp với thực tế + Khi số lần lặp lại tần số tăng lên xác suất nghẽn giảm đáng kể, nhiên luận văn trình bày cơng thức tính xác suất nghẽn cho trường hợp SDMA với hai lần tái sử dụng tần số SDMA với ba lần tái sử dụng tần số Cần tìm cơng thức tổng quát tính xác suất nghẽn với số lần lặp nhiều + Đối với tạo búp sóng GSC, mô với trường hợp hai ba điều kiện ràng buộc Cần tìm cơng thức tính ma trận bù Ca số điều kiện L tăng lên, nghĩa cách giải tổng quát phương trình C H Ca = biết ma trận C % + Luận văn đưa cơng thức tính xác suất nghẽn với giả định khoảng cách sử dụng lại tần số thỏa mãn Ngồi ra, cần tìm điều kiện thỏa mãn tính tách biệt khơng gian búp sóng sử dụng kỹ thuật SDMA Kết luận hướng phát triển đề tài 80 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Tài liệu tham khảo [1] Simon Haykin, “ Adaptive filter theory-third edition”, Prentice Hall 2003 [2] Lal C Godara, “Smart Antennas ”, CRC Press , 2004, chapter 2&4 pp 26 113 and 218-289 [3] Joseph C Liberti, Jr Theodore S Rappaport, “Smart Antennas For Wireless Communications”,1999, Prentice Hall PTR, pp 83-98 and pp 215-281 [4] Frank B Gross, “Smart Antennas For Wireless Communications with Matlab”, McGraw-Hill 2005 [5] Nathan Blaunstein and Christos Christodoulou, “Radio Propagation and Adaptive Antennas for Wireless Communication Links (2006)”- Wiley interscience a john wiley & sons, inc publication Chaper 9, pp 335-392 [6] Jukka Lempiäinen, Matti Manninen, “Radio Interface System Planning for GSM/GPRS/UMTS “, published by Kluwer Academic Publishers [7] Tak-Shing Peter Yum and Wing-Shing Wong, “Hot-Spot Traffic Relief in Cellular Systems”, IEEE Journal on selected Areas In Communications, Vol.11, No.6, August 1993 [8] Richard H Roy, “Spatial Division Multiple Access Technology and Its Application to Wireless Communication Systems”, ArrayComm, Inc 3141 Zanker Road, San Jose, CA 95134 [9] James F Whitehead, “ Cellular Spectrum Efficiency via Reuse Planning”, AT & T Bell Laboratories West Long Branch, New Jersey [10] Alagan S Anpalagan and Irene Katzela,” Overlaid Cellular System Design with Cell Selection Criteria for Mobile Wire Users”, ECE Department University of Toronto [11] Steven Li Chen and Peter H.J Chong,” Dynamic Channel assignment with Flexible Reuse Partitioning in Cellular Systems” Network Technology Research Center, School of EEE, Nanyang Technological University, Nanyang Avenue, Singapore [12] Ming Zhang, “Comparisons of Channel-Assignment Strategies in Cellular Mobile Telephone Systems”, IEEE Transactions On Vehicular Technology, Vol.38, No.4, November 1989 [13] Leonard E Miller, “Formulas For Blocking Probability”, Wireless Communications Technology Group Advanced Network Technologies Division Natinal Institute of Standards and Technology Gathersburg, Maryland, April 2002 [14] G.M Galvan – Tejada and J G.Gardiner,” Theoretical blocking probability for SDMA”, IEE Pro.- Commun., Vol.146, No 5, October 1999 [15] W.-J Huang and J F Doherty, “Traffic Models for Two – Fold and ThreeFold SDMA”, Springer 2005, Wireless Personal Communications (2005) 34:279 – 305 [16] Wen-Jye Huang and John F Doherty,” An Improvement on Blocking Probability for SDMA”, Dept of Electricical Engineering The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA [17] Wen-Jye Huang and John F Doherty,” An Evaluation of Blocking Probability for Tree-fold SDMA”, Dept of Electricical Engineering The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA LÝ LỊCH TRÍCH NGANG HỌ VÀ TÊN PHÁI NGÀY SINH NƠI SINH ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC TP.HCM : Phan Thị Thanh Bình : Nữ : 01- 07 - 1980 : TP HCM : 434 tỉnh lộ 8, ấp 3A, xã Tân Thạnh Tây, huyện Củ Chi, QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC : + Thời gian : + Nơi đào tạo + Chuyên ngành + Hệ : Từ năm 1998 – 2003 : Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh : Điện tử - Viễn thơng : Chính quy CAO HỌC : + Thời gian : Từ năm 2009 đến + Nơi đào tạo : Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh + Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 2003 đến cơng tác Công ty Điện thoại Tây Thành Phố Địa quan: Số 2, Hùng Vương, Quận 10 Địa nơi công tác: Tỉnh lộ 8, khu phố 2, thị trấn Củ Chi, huyện Củ Chi, TP HCM ... Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Do đó, kỹ thuật nghiên cứu ứng dụng để hổ trợ cho hệ thống hệ thống Đó kỹ thuật đa truy cập... giảm nghẽn Kỹ thuật SDMA HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn X tập hợp kênh sử dụng cho cell 4, Y Z tập hợp kênh sử dụng. .. giảm nghẽn Kỹ thuật SDMA 10 HVTH: Phan Thị Thanh Bình Ứng dụng kỹ thuật SDMA giải tắc nghẽn mạng thông tin di động GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn phân chia theo khơng gian (SDMA) , cho phép hệ thống sử dụng