Cải thiện chất lượng và dung lượng của hệ thống thông tin di động 3g sử dụng anten thông minh

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN CÔNG LƯƠNG CẢI THIỆN DUNG LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G SỬ DỤNG ANTEN THÔNG MINH Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS ĐỖ HỒNG TUẤN Cán chấm nhận xét : PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS ĐẶNG THÀNH TÍN (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 12 tháng 07 năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Phạm Hồng Liên TS Đỗ Hồng Tuấn TS Phan Hồng Phương TS Đặng Thành Tín TS Lưu Thanh Trà Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM KHOA ………………………………… Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Công Lương Ngày, tháng, năm sinh: 07/05/1983 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử MSHV: 01408376 Phái: Nam Nơi sinh: Đồng Nai 1- TÊN ĐỀ TÀI: CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG VÀ DUNG LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G SỬ DỤNG ANTEN THÔNG MINH 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:  Tìm hiểu hệ thống thơng tin di động 3G  Tìm hiểu hệ thống Anten thơng minh  Tìm hiểu nhược điểm mà mạng thơng tin di động 3G  Nghiên cứu giải thuật việc xử lý dãy Anten thông minh cho hệ thống thông tin di động 3G  Kết hợp Anten thông minh vào hệ thống thông tin di động 3G nhằm cải thiện dung lượng chất lượng  Tối ưu hóa tốn kinh tế cách ứng dụng phương pháp SPARSE ARRAYS vào dãy Anten thông minh 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 25/01/2011 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/06/2011 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ): TS ĐỖ HỒNG TUẤN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Tác giả xin chân thành cảm ơn tất người hướng dẫn giúp đỡ tác giả q trình tìm hiểu kiến thức để hồn thành luận văn Trước tiên Thầy TS Đỗ Hồng Tuấn, người nhiệt tình hướng dẫn em hiểu vấn đề thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô hội đồng nhận xét, phản biện nghiêm túc giúp em hoàn chỉnh luận văn Xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp sát cánh bên việc giải vấn đề khoa học nảy sinh nghiên cứu để tác giả có lời giải đáp, tiếp tục hướng đường nghiên cứu để đạt kết cuối cùng, hoàn thành hướng nghiên cứu Cơng trình hồn thành chờ đón, động viên chia sẻ người thân gia đình, người đồng nghiệp người bạn Cảm ơn người bên lúc Tp HCM, tháng 7/2011 Trần Công Lương LỜI CAM ĐOAN Luận văn kết trình tự nghiên cứu từ báo khoa học tạp chí IEEE, Springer, từ ebook hệ thống thông tin di động 3G, ebook hệ thống Anten thông minh, kinh nghiệm thực tế q trình tối ưu hóa mạng thơng tin di đông 3G, tư liệu đề cập phần tài liệu tham khảo Những kết nêu đồ án thành lao động cá nhân tác giả giúp đỡ giáo viên hướng dẫn TS Đỗ Hồng Tuấn, thầy cô, đồng nghiệp bạn bè lớp cao học điện tử 2008 Tác giả xin cam đoan luận văn hoàn tồn khơng chép lại cơng trình có từ trước TĨM TẮT LUẬN VĂN Truyền thông thông tin di động 3G phát triển mạnh mẽ nhà mạng Việt Nam giới Hệ thống thông tin di động 3G đem lại nhiều lợi ích cho người sử dụng Nhưng thực tế nay, với việc sử dụng Anten séc tơ truyền thống hệ thống thơng tin di động 3G cịn tồn số nhược điểm mà cơng nghệ gây Trong trình tìm hiểu trải nghiệm thực tế việc tối ưu hóa mạng phần vơ tuyến hệ thống 3G Cần có phương án để cải thiện dung lượng chất lượng mạng Đề tài luận văn đưa hệ thống Anten thông minh giải thuật ( LCMV LMS ) vào hệ thống thông tin di động 3G để giải vấn đề Do chi phí đầu tư Anten thông minh cho mạng 3G cao không mang lại lợi ích cho nhà đầu tư Đề tài giải toán kinh tế cách sử dụng phương pháp SPARSE ARRAYS vào dãy Anten thông minh nhằm giảm thiểu chi phí cho hệ thống Anten thơng minh mà đảm bảo chất lượng hệ thống ABSTRACT The third generation (3G) system known as the Universal Mobile Telecommunica-tions System (UMTS) are developed very fast by Telecom Operation and Management Traditional Sector Antenna has some problems with 3G mobile network I will present a way to increase capacity and quality of 3G mobile network by using Smart Antenna and algorithms (LCMV and LMS) The investment costs of 3G mobile network is very expensive The thesis present a method to decrease investment costs It is SPARSE ARRAYS method MỤC LỤC DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH HÌNH VẼ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu vấn đề: 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nay: 1.2 1.3 1.4 Giới thiệu vấn đề tình hình nghiên cứu nay: 1.1.1 Giải vấn đề phạm vi nghiên cứu: Bố cục đề tài: 11 Ý nghĩa đề tài: 12 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ANTEN THÔNG MINH 13 2.1 Anten: 13 2.1.1 Anten (Antenna): 13 2.1.2 Anten đẳng hướng (Omnidirectional Antenna): 13 2.1.3 Anten định hướng (Directional antenna): 13 2.2 Lý thuyết dãy anten thông minh: 14 Phân loại anten thông minh (Smart Antenna System): 18 2.3.1 Switched Beam Antennas ( Anten búp sóng chuyển đổi ) : 19 2.2.1 2.3 Adaptive Antennas Arrays ( Dãy anten thích nghi ): 20 Các thông số anten: 21 2.3.1 Kiểu xạ ( Radiation pattern): 21 2.3.2 Búp sóng ( Main lobe): 21 2.3.3 Búp sóng phụ ( Side lobes): 21 2.3.4 Độ rộng búp sóng (Beamwidth): 22 2.3.5 Grating lobe: 22 2.4 Lợi ích anten thơng minh: 23 2.4.1 Giảm nhiễu đồng kênh: 23 2.4.2 Cải thiện tầm phủ sóng: 23 2.4.3 Tăng dung lượng hệ thống: 24 2.4.4 Giảm công suất phát: 24 2.4.5 Giảm nhu cầu chuyển vùng (hand-off): 24 2.4.6 Giảm ảnh hưởng đa đường: 24 2.4.7 2.5 Tương thích cao: 24 Hệ thống thông tin di động 3G 24 2.5.1 Hệ thống thông tin di động WCDMA 24 2.5.2 Công nghệ trải phổ WCDMA 26 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI THUẬT TRONG VIỆC XỬ LÝ DÃY ANTEN THÔNG MINH CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN 3G 34 3.1 Giải thuật LCMV (Linearly Constrained Minimum Variance): 34 3.2 Giải thuật LMS (Least Mean Square): 38 3.3 Các giải pháp đưa hai giải thuật LCMV LMS thích hợp vào toán cho hệ thống mạng 3G: 44 3.3.1 Giải thuật LCMV ứng dụng để giao tiếp Trạm thuê bao vùng lưu lượng cao cố định ( Khu du lịch, Chợ ): 45 3.3.2 Giải thuật LMS ứng dụng để giao tiếp trạm với thuê bao di động ưu tiên tiết kiệm trạm phát sóng di động (Vùng nơng thơn mật độ dân cư thấp): 45 3.4 Khoảng cách truyền sóng vô tuyến dãy anten hoạt động dãy tần HF ( High Frequency): 46 3.5 Các sản phẩm anten thông minh, máy thu-máy phát dãy tần HF có mặt thị trường: 48 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SPARSE ARRAYS VÀO DÃY ANTEN THÔNG MINH 49 4.1 4.2 4.3 Giới thiệu: 49 Minimum Redundancy and Minimum Hole Arrays: 49 Phương pháp chọn dãy sparse array: 51 4.3.1 Phương pháp MRA (Minimum Redundancy Arrays) : 51 4.3.2 Phương pháp MHA (Minimum Hole Arrays): 54 4.4 Ứng dụng Anten thông minh vào hệ thống thông tin 3G 56 4.4.1 Mở rộng vùng phủ sóng 56 4.4.2 Giảm nhiễu đường truyền 57 4.4.3 Đa truy nhập phân chia theo không gian 57 4.4.4 Một số biện pháp giảm ảnh hưởng môi trường đô thị triển khai mạng thông tin vô tuyến băng rộng dùng công nghệ anten thông minh 58 4.4.5 Hiệu ứng “canyon” 58 4.4.6 Hiệu ứng tán xạ 59 4.4.7 Hiệu ứng đường hầm (tunnel) 59 4.4.8 Hiệu ứng nhà cao tầng 60 4.4.9 Các ưu điểm sử dụng Anten thông minh vào hệ thống thông tin 3G 60 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG: 62 5.1 Kết mô cho hai giải thuật LCMV LMS: 62 5.2 Kiểm chứng lại khoảng cách thu-phát anten thơng minh có hướng tính hoạt động tần số ( 2100MHz) cho hai giải thuật LCMV LMS: 73 5.3 Ưu điểm áp dụng Anten thông minh triển khai thực tế thực tế: 74 5.4 Vùng thành thị (khu vực mật độ dân cư cao): 75 5.5 Vùng nông thôn (khu vực mật độ dân cư thấp): 76 5.6 Cell Breathing: 76 5.7 Load Balancing and Sectorization: 77 5.8 Những hình ảnh tối ưu hóa mạng thực tế cách xử lý tỉnh KHÁNH HÒA: 77 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 81 6.1 Kết luận: 81 PHỤ LỤC 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC 85 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử DOA[degrees]: -80 -60 -40 -20 20 40 60 80 ; SOI at -40 40; SNOI at others 70 60 Beam pattern 50 40 30 20 10 -100 -80 -60 -40 -20 20 Angles [degrees] 40 60 80 100 Hình 5.18: Đồ thị kiểu búp sóng hướng -400; 0; 400 cho dãy anten ULA phần tử (nét vẽ liền) dãy anten Sparse Array phần tử (nét vẽ chấm chấm) DOA[degrees]: -80 -60 -40 -20 20 40 60 80 ; SOI at -60 60; SNOI at others 60 50 Beam pattern 40 30 20 10 -100 -80 -60 -40 -20 20 Angles [degrees] 40 60 80 100 Hình 5.19: Đồ thị kiểu búp sóng hướng -60 0, 00,600 cho dãy anten ULA phần tử (nét vẽ liền) dãy anten Sparse Array phần tử (nét vẽ chấm chấm) Nhận xét: HVTH: Trần Công Lương 72 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh  Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Hình 5.10 sai số MSE tín hiệu tham khảo với ngõ hệ thống Ta thấy MSE hội tụ -40dBw (10-40/10 = 10 -4 w) đạt  Hình 5.11 cho thấy hướng đến tín hiệu mong đợi SOI(3,5,7) = 0 40 ; ; 400 có đồ thị xạ đạt giá trị cực đại 60 với dãy tuyến tính 40 với dãy Sparse Array, hướng lại can nhiễu (-800; -600;-200; 20 0;600; 800) đồ thị xạ đạt giá trị zero hay gần với zero  Hình 5.12 cho thấy hướng đến tín hiệu mong đợi SOI(3,5,7) = mong đợi -60 0, 00,600 có đồ thị xạ đạt giá trị cực đại gần 60 với dãy tuyến tính gần 40 với dãy Sparse Array, hướng lại can nhiễu (-800; -400;-200; 200;40 0; 80 0) đồ thị xạ đạt giá trị zero hay gần với zero  Khi sử phương pháp LMS, ta sử dụng nhiều hướng mong đợi tốt ta mở rộng tầm phủ sóng cho ta kết xác 5.2 Kiểm chứng lại khoảng cách thu-phát anten thông minh có hướng tính hoạt động tần số ( 2100MHz) cho hai giải thuật LCMV LMS:   Khoảng cách truyền không gian cho bởi: Pr,dBm = Pt,dBm + Gt,dBi + Gr,dBi - 20log( 4πdf/c) 20log( 4πdf/c) = Pt,dBm + Gt,dBi + Gr,dBi - Pr,dBm Pt,dBm : Công suất phát anten (dBm) Pr,dBm : Công suất thu anten (dBm) Gt,dBi : Độ lợi phát anten (dBi) Gr,dBi : Độ lợi thu anten (dBi) d: Khoảng cách anten thu phát (m) f: Tần số hoạt động (Hz) c: Vận tốc ánh sáng (m/s) c=3.108 (m/s) dBmV = 46.9897 + dBm50 dBmV = 48.7506 + dBm75 dBV = 60 + dBmV => dBm50 = dBV- 46.9897-60 = dBV – 107 => dBm75 = dBV- 48.7506-60 = dBV - 109 PdBm = 10log(P w) + 30 Từ bảng số liệu sau ta chọn antennas có thơng số sau :  Smart antennas HVTH: Trần Công Lương 73 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh  Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Máy thu (TEMS)  Máy phát (Ericsson RBS 3418) Từ thông số cho phần phụ lục luận văn ta chọn thông số sau:  Mỗi phần tử anten có độ lợi 10 dBi dùng cho việc thu phát  Mức công suất thu tối thiểu cho phép: -110 dBm (TEMS 9)  Mức công suất phát tối đa cho phép : 20 W => 43.01 dBm (Ericsson RBS 3418)  Xét dãy anten hoạt động tần số f= 2100 Mhz công suất phát Pt = 43.01dBm phẫn tử anten có độ lợi Gt=Gr=10dBi Ta có mối liên hệ số phần tử anten N khoảng cách d theo bảng 5.1 sau: N G(độ lợi) d(m) 10dBi 13dBi 16dBi 17.8dBi 10 20dBi 2,860,404 4,040,428 5,707,256 7,021,458 9,045,390 Bảng 5.2: Mô tả mối quan hệ số phần tử anten, độ lợi khoảng cách thu-phát vô tuyến với f=2100Mhz Pt=43.01 dBm Từ kết tính tốn cho ta thấy với cơng suất độ lới Anten mà ta có rõ ràng Anten thông minh áp dụng tốt vào WCDMA mà cịn làm tăng vùng phủ thực tế mạng lên nhiều 5.3 Ưu điểm áp dụng Anten thông minh triển khai thực tế thực tế: Để xác định hiệu Anten thông minh so với Anten loại cũ mạng di động chúng xem xét số Kbit truyền giây trạm thu phát (Kbit/s/cell) Kết tính tốn từ liệu thử nghiệm thực tế thành phố, mạng UMTS với 144 trạm phát (cell) dựa vị trí Anten mạng 2G sẵn có · Trường hợp 1, mạng dùng Anten loại Sector · Trường hợp 2, 50% (72) trạm phát mạng sử dụng Anten thông minh · Trường hợp 3, tất trạm phát sử dụng Anten thông minh HVTH: Trần Công Lương 74 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Kbit/s/cell Khả tăng Dùng Anten Sector 920 - 72 trạm dùng Anten thông minh 1610 + 75% Tất trạm dùng Anten thông minh 2193 + 36% Ngoài việc tăng dung lượng đường truyền sử dụng Anten thơng minh, mạng di động cịn giảm số trạm thu phát (cell) mạng Số trạm cần có Khả giảm Dùng Anten Sector 144 - Sử dụng Anten thông minh 80 - 44% Sử dụng Anten thông minh cách tối ưu 69 - 14% (Nguồn: Tác giả Nguyễn Xn Lượng,Tạp chí Cơng nghệ thơng tin & Truyền thông http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=15708) Do độ lợi anten thông minh lớn nên triển khai khu vực khác tạo nhiều lợi ích cụ thể: 5.4 Vùng thành thị (khu vực mật độ dân cư cao): Do Anten mật độ dân cư cao dung lượng phải lớn Vì cần thiết lập nhiều trạm phát sóng Do tác động lẫn với mật độ cao dẫn đến nhiễu lơn, Khi áp dụng Anten thông minh giải vấn đề cách dễ dàng anten thông minh phát khu vực mong muốn mà thôi, mạng thông tin di động WCDMA, nhiễu ác mộng, theo tiêu chuẩn nay, Node B mà phát nhiễu dBm tự hiểu sử dụng ½ cơng suất thực tế khơng mà tác động từ bên ngồi gây Khi sử dụng Anten thông minh điều không xảy Node B hoạt động khả Nó phát huy tối đa cơng suất trạm, làm tăng dung lượng hệ thống Đồng thời nâng cao chất lượng cho người sử dụng tác động nhiễu lẫn thấp Hình 5.20: Vùng mật độ dân cư lớn HVTH: Trần Công Lương 75 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh 5.5 Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Vùng nông thôn (khu vực mật độ dân cư thấp): Do độ lợi lớn mà anten thơng minh mang lại tăng vùng phủ sóng trạm Node B Vì với mật độ dân cư không cao Anten thông minh giúp giảm số lượng Node B vùng Điều có nghĩa đem lại lợi ích mặt kinh tế lớn mà đảm bảo dung lượng chất lượng phục vụ mạng Hình 5.21:Vùng mật độ dân cư thấp 5.6 Cell Breathing: Trong WCDMA Cell Breathing khác biết so với mạng cũ Đây ưu điểm khuyết điểm mạng WCDMA Hình 5.22 : Cell Breathing Mỗi trạm phát có cơng suất phát cố định Mỗi User chiếm dụng phần công suất điểm khác biệt 2G 3G Hình 5.23: Downlink common Channel HVTH: Trần Cơng Lương 76 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Nhưng mật độ user lớn làm cho Cell chia cơng suất cho User lượng cơng suất nhỏ Cell co lại tạo lỗ trống vùng phục vụ Cell dẫn đến User thực gọi không cấp công suất Khi áp dụng Anten thơng minh Do độ lợi hướng tính tốt nên Node B giảm lượng công suất cấp cho User cách đáng kể, làm giảm bớt lỗ trống tạo tăng số lượng User vùng phục vụ Cell 5.7 Load Balancing and Sectorization: Trong WCDMA Cell tải Cell khác chia sẻ dung lượng, đơn việc chia dung lượng, cịn phần chất lượng sóng chưa thỏa mãn: Hình 5.24: Cân tải séc tơ hóa Khi sử dụng Anten thơng minh vấn để sector hóa khơng cịn rào cản mà trở lên q đơn giản Vì mạng hoạt động cách linh hoạt  5.8 Tăng dung lượng chất lượng mạng nhiều Những hình ảnh tối ưu hóa mạng thực tế cách xử lý tỉnh KHÁNH HỊA: Weak Coverage Before optimization HVTH: Trần Cơng Lương 77 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Hình 5.25 Hình ảnh tối ưu hóa Route showing on the map has weak coverage, Rscp is lower than -95dBm Suggestion Decrease sector2’s downtilt of site 107 (PSC=214): 5º Decrease sector1’s downtilt of site 95 (PSC=66): 5º Decrease sector3’s downtilt of site 95 (PSC=68): 6º Decrease sector1’s downtilt of site 134 (PSC=48): 4º Decrease sector2’s downtilt of site 134 (PSC=49): 2º Decrease sector3’s downtilt of site 134 (PSC=49): 8º After optimization HVTH: Trần Công Lương 78 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Hình 5.26 Hình ảnh tối ưu hóa After adjusting the coverage improved Overshooting: Before optimization Hình 5.27 Hình ảnh tối ưu hóa HVTH: Trần Cơng Lương 79 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Route showing on the map has overshooting problem, Sc-204’s coverage distance over 1.4 km Suggestion Increase sector1’s downtilt of site 101 (PSC=204): 6º After optimization Hình 5.28 Hình ảnh tối ưu hóa Như việc tối ưu chỉnh thông số Anten mà thôi, với cách thực phải thay đổi nhiều lần driving test lại, với cách làm bị hạn chế tốn nhiều chi phí đạt tối ưu Khi sử dụng Anten thông minh, việc trở nên dễ dàng tự điều chỉnh phân bố Khi tiến hành tối ưu giảm bớt chi phí tăng chất lượng vùng phủ sóng HVTH: Trần Cơng Lương 80 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh 6.1 Chuyên ngành kỹ thuật điện tử CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận: Để cương luận văn trình bày mơ thành cơng cho tốn đảm bảo chất lượng truyền dẫn mạng thông tin không dây dùng dãy anten thông minh ứng dụng thực tế cho trạm phát sóng Chính nhờ định hướng anten thơng minh giúp đạt hiệu cải thiện chất lượng dung lượng mạng WCDMA Đề tài nêu nhược điểm có hệ thống anten di động cách cải thiện mạng cách tận dụng tính hướng tính độ lợi anten thơng minh Bởi khơng thể sử dụng số phần tử anten nhiều trạm thu phát sóng để đạt độ lợi hay khoảng cách truyền dẫn mong muốn làm co anten trở nên cồng kềnh nâng cao chi phí sản xuất lên lớn Vì chương 4, đề tài đưa phương pháp Sparse arrays để giải cho vấn đề giảm bớt số phần tử anten mà đảm bảo độ lợi khoảng cách truyền dẫn cách tốt Hướng phát triển đề tài:  Do thời gian thực luận văn có giới hạn nên đề tài xét dãy anten phân bố đường thẳng ULA ( Uniform Linear Array) Tuy nhiên xét tới dãy anten phân bố theo nhiều cách khác như: dãy anten hình chữ nhật URA ( Uniform Rectangular Array), dãy anten hình trịn UCA ( Uniform Circular Array) dãy anten phân bố chiều hình hộp chữ nhật ( Planar Array)  Mặt khác việc xác định góc đến DOA (Direction-Of-Arrival) users di chuyển tốt khoảng [-20 0;200], phải tạo linh hoạt main lobe mở rộng tầm phủ sóng tốt  Đề chưa thể đưa vào áp dụng thực tế Việt Nam chi phí đầu tư cho Anten thơng minh cao chưa kết hợp hồn chỉnh anten thơng minh hệ thống mạng để hồn chỉnh việc tự tối ưu hóa mạng đề giải pháp hợp lý có ứng dụng thực tiễn cao tương lai HVTH: Trần Công Lương 81 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Number PS Number Chuyên ngành kỹ thuật điện tử PHỤ LỤC Phần giới thiệu tiêu mặt chất lượng cho hệ thống thông tin di động WCDMA: Name Unit Required Value CS Radio Resource Congestion % ≤ 2% CS Call Setup Success Rate % ≥ 98% CS Drop Call Rate % ≤ 1.5% CS Soft/Softer Handover Success % ≥ 98% Rate CS Inter-Freq Handover Success Rate % ≥ 97% CS Inter-RAT Handover Success Rate % ≥ 95% Name Radio Resource Congestion Access Success Rate Drop Rate Soft/softer Handover Success Rate Inter-Freq Handover Success Rate Inter-RAT Handover Success Rate (Cell) UL User Throughput (Average) DL User Throughput (Average) HSDPA User Throughput (Average) KPI Driving Test Number Name CPICH Ec/Io CPICH RSCP Pilot Polution ratio UE_TX_Power Soft/softer Handover Success Rate Inter-Freq Handover Success Rate Inter-RAT Handover Success Rate CS_Quality (DL) CSV Access Successful Rate 10 CSV Drop Rate 11 CSD Access Successful Rate 12 CSD Drop Rate 13 PSD Access Successful Rate 14 PSD Drop Rate Unit % % % % % Required Value ≤ 2% ≥ 98% ≤ 2% ≥ 98% ≥ 97% % ≥ 95% kbps kbps kbps ≥ 184 kbps ≥ 210 kbps ≥ 600 kbps Unit dB dBm % dBm % % % % % % % % % % 15 ms Required Value 97% of samples ≥ -12dB 98% of samples ≥ -95dBm Sample of Pilot Polution ≤ 5% 98% of samples ≤ 10dBm ≥ 98% ≥ 97% ≥ 95% More than 95% have Bler ≤ 2% ≥ 98% ≤ 1.5% ≥ 98% ≤ 1.5% ≥ 98% ≤ 2% More than 95% have PSD latency ≤ 200ms PSD_RTT HVTH: Trần Công Lương 82 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh 16 PS_Ave_UL/DL_Throughput Kbps 17 18 HSDPA Access Successful Rate HSDPA Drop Rate % % 19 HSDPA_RTT ms 20 HSDPA_Ave_Throughput Kbps Quality of Service Number Name CSV Access Successful Rate CSV Drop Rate CSV Call Setup time CSD Access Successful Rate CSD Drop Rate CSD Call Setup Time CS_Voice_MOS CSD_Video_MOS PSD Access Successful Rate 10 PSD Drop Rate 11 PSD_Call_Setup_Time Unit % % ms % % s % % s 12 PSD_Ave_UL/DL_Throughput kbps 13 14 15 16 17 HSDPA Access Successful Rate HSDPA_Call_Setup_Time HSDPA Drop Rate HSDPA_Ave_Throughput VT_Video_MOS % s % Kbps HVTH: Trần Công Lương 83 Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Average UL Throughput ≥ 184 Kbps Average DL Throughput ≥ 210Kbps ≥ 98% ≤ 2% More than 95% have HSDPA_RTT ≤ 100ms HSDPA_Ave_DL_Throughput ≥ 600Kbps Required Value ≥ 98% ≤ 2% More than 95% samples ≤ 9s ≥ 98% ≤ 2% More than 95% samples ≤ 9s ≥3 ≥2 ≥ 98% ≤ 2% More than 95% samples ≤ 5s Average UL Throughput ≥ 184 Kbps Average DL Throughput ≥ 210Kbps ≥ 98% More than 95% samples ≤ 5s ≤ 2% ≥ 600 kbps ≥2 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Joseph C Liberti, JR.Theodore S Rappaport, Smart Antennas For Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications, 1999, Prentice Hall [2].Ahmet Coskun, “ Master Thesis Complexity-Reduced Wideband Beamforming”, Technische Universität München [3] A T Moffet, “Minimum-redundancy linear arrays”, IEEE Trans Antennas and Propagation, vol AP-16, no 2, pp 172-175, March 1968 [4] T Do-Hong, P Russer, “Signal Processing for Wideband Smart Antenna Array Applications”, IEEE Microwave Mag., pp 57-67, March 2004 [5] T Do-Hong, “Wideband Direction-of-Arrival Estimation and Wideband Beamforming for Smart Antenna Systems”, Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik der Technischen Universität München, 2004 [6] Simon Haykin, Adaptive Filter Theory, 1996, Prentice Hall [7] Frank B Gross, Smart Antennas For Wireless Communications with Matlab, 2005, McGraw-Hill [8] Ho Le Viet Trung, “Triet can nhieu dung day anten thich nghi cho nguon phan bo va day anten khong ly tuong”, Truong dai hoc Bach Khoa TP.HCM, 2007 [9] Ahmed El-Rabbany, Introduction to GPS-The Global Positioning System, 2002, Artech House mobile communications series [10] Một số trang web: www.maritech.com.vn www.usantennaproducts.com http://www.ascom.com; http://www.ericson.com [11] 3G Qualcomm (internal use) [12].John.Wiley.and.Sons.WCDMA.Deployment.Handbook.Planning.and.Optimization Aspects.Sep.2006 HVTH: Trần Công Lương 84 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC A LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Trần Cơng Lương Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 07/05/1983 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Đồng Nai Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Kỹ sư phòng kĩ thuật nghiên cứu phát triển công ty Cổ phần Viễn thông- Tin học- Điện tử (KASATI) Chỗ riêng địa liên lạc: 33/25 Phường - Phú Lộc – Tân Bình TPHCM Điện thoại quan: 08-38655343 Điện thoại di động: 0906489787 Email: luongtc@kasati.com.vn ; congluong83@gmail.com B QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Nơi học: Thời gian đào tạo từ 09/2001 đến 04/2008 Đại học Bách Khoa TPHCM Ngành học: Điện tử– Viễn thông Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Điều khiển nhiệt độ giám sát từ xa dùng Camera qua mạng LAN Ngày nơi bảo vệ đồ án, luận án: tháng 01/2008 TPHCM Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Ngọc Mai Khanh Thạc sĩ: Thời gian đào tạo từ 09/2008 đến Nơi học (trường, thành phố): Đại học Bách khoa TPHCM Ngành học: Kỹ thuật điện tử Tên luận văn: Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh HVTH: Trần Công Lương 85 MSHV: 01408376 Luận văn thạc sĩ : Cải thiện dụng lượng chất lượng hệ thống thông tin di động 3G sử dụng Anten thông minh Chuyên ngành kỹ thuật điện tử Ngày nơi bảo vệ luận văn: Đại học Bách khoa TPHCM Người hướng dẫn: TS Đỗ Hồng Tuấn Trình độ ngoại ngữ: Bằng B Anh văn C Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 06/2008-nay Nơi cơng tác Nhân viên phịng kĩ thuật nghiên cứu phát triển Công ty KASATI HVTH: Trần Công Lương Công việc đảm nhiệm 86 MSHV: 01408376 ... TÀI: CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG VÀ DUNG LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G SỬ DỤNG ANTEN THÔNG MINH 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:  Tìm hiểu hệ thống thơng tin di động 3G  Tìm hiểu hệ thống Anten thơng minh. .. mạng thông tin di động 3G  Nghiên cứu giải thuật việc xử lý dãy Anten thông minh cho hệ thống thông tin di động 3G  Kết hợp Anten thông minh vào hệ thống thông tin di động 3G nhằm cải thiện dung. .. thiệu hệ thống anten thông minh hệ thống thông tin di động 3G Anten - Lý thuyết dãy anten thông minh - Phân loại anten thông minh - Các thông số anten - Lợi ích anten thơng minh - Hệ thống thông tin