Mụi trường trong mụ phỏng của chỳng ta hầu hết đều giống với cỏc tham số cơ
bản. Cỏc tham số khỏc gồm những tham số sau. Khoảng cỏch và độ trễ đa đường là
4000 m và 61 chip trong mụ hỡnh đường trũn GBSB. Tương quan đường bao của hai tớn hiệu pha đinh Rayleigh cho mỗi một đa đường trong ốCCM được chọn là 0.5. Hai ănten λ mỏy cầm tay cũng nhận nhiễu và tạp õm nền. Hai tớn hiệu đa đường từ một trạm gốc lõn cận, trạm này phỏt tớn hiệu kết hợp của tớn hiệu 8 người sử dụng và tớn hiệu hoa tiờu chung, được xột đến. SINR trung bỡnh là 7.4 dB (do nhiễu đa đường) khụng cú nhiễu từ cỏc trạm gốc lõn cận hay tạp õm. Tạp õm nền tạo ra SINR bằng 7.0
dB khụng kể nhiễu. Điều này do cỏc nhiễu đa đường. Một bộ thu rake với bốn Rake
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Chương IV.Đỏnh giỏ hiệu năng của ănten thụng minh
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 90
tiờu trung bỡnh để đạt được tớn hiệu tham chiếu, Q = 3, cũng được sử dụng trong thuật toỏn N- LMS .
Để giới thiệu hiệu năng của mỗi một lược đồ, biểu đồ BER trờn SINR được đưa ra. Với BER của biểu đồ khụng được mó hoỏ. Để thay đổi SINR, cụng suất trung bỡnh thu được của cỏc tớn hiệu nhiễu từ cỏc trạm gốc lõn cận được thay đổi. Để tớnh được BER trung bỡnh với một SINR cho trước, số lần chạy mụ phỏng (một mụ phỏng hoạt động
trờn bốn khung) được lặp lại cho đến khi BER được ước tớnh nằm trong khoảng ±2%
của giỏ trị thực với độ chớnh xỏc là 99%. Dựa trờn nguyờn lý của mụ phỏng Monte Carlo, số lần tớnh lỗi cần thiết khoảng 16588. Nếu khụng cần phải quỏ cụ thể, dạng kờnh đạt được từ mụ hỡnh elip GBSB được sử dụng trong mụ phỏng.
4.3.2 Hiệu năng của DC và AC trong mụ hỡnh GBSB
Trước tiờn, chỳng ta sẽ xem cỏc kết quả mụ phỏng của DC và AC để so sỏnh hiệu
năng của hai lược đồ kết hợp nàu trong những điều kiện khỏc nhau. Cỏc kết quả mụ
phỏng với khoảng cỏch giữa cỏc phần tử ănten khỏc nhau ( λ/8, λ/4, λ/2) được trỡnh
bày trong hỡnh 4.14. Tất cả cỏc tham số khỏc đều giống như tham số cơ bản trong mụ phỏng. Trong hỡnh này, đường đầu tiờn là BER của hệ thống ăten đơn (SA), và cỏc đường cũn lại là BER của hệ thống ănten kộp với khoảng cỏch giữa cỏc ănten là λ/8, λ/4, 3 λ/8, λ/2 từ trờn xuống dưới. Khi khoảng cỏch của hai ănten tăng, hệ thống ănten kộp đạt được độ lợi hiệu năng cao hơn. Vỡ sử k khỏc nhau về hiệu năng giữa khoảng cỏch ănten là λ/2 và λ/4 nhỏ nờn hệ thống ănten kộp với khoảng cỏch ănten λ/4(3.5 cm) là một tham số tốt cho việc ứng dụng cả DC và AC vào trong thực tế. Cú thể thấy từ hỡnh vẽ, AC cho kết quả tốt hơn DC khi SINR thấp (tức là, giới hạn nhiễu). Trong khi đú, DC cho kết quả tốt hơn AC trong mụi trường cú SINR cao (tức là, giới hạn tạp
õm). Vớ dụ, BER của DC với khoảng cỏch ănten là λ/4 là 0.13/0.7 x 10-2 khi SINR
thấp/ SINR cao = 0.45/6.6 dB, trong khi đú BER của AC là 0.11/0.93 x 10-2 với cựng
một SINR. Sự đối nghịch của hai lược đồ này là một trong những lý do để đưa ra HC. Để nghiờn cứu ảnh hư λng của vận tốc di chuyển, chỳng ta mụ phỏng cỏc vận tốc di chuyển khỏc nhau. Cỏc kết quả mụ phỏng với cỏc vận tốc di chuyển khỏc nhau được được trỡnh bày trong hỡnh 4.15. Chỳng ta thay đổi vận tốc di chuyển là 2, 30, 60, 90, 120 và 150 km/h, cỏc vận tốc này tương ứng gõy ra tần số Doppler lớn nhất là 4, 59, 119, 178, 238 và 297. Trong hỡnh này, nhúm cỏc đồ thị trờn cựng là BER của hệ thống ăten đơn với cỏc vận tốc khỏc nhau, và nhúm đồ thị bờn dưới là nhúm cỏc BER của hệ thống ănten kộp, trong đú vận tốc di chuyển giảm từ trờn xuống dưới. Cú thể thấy từ
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Chương IV.Đỏnh giỏ hiệu năng của ănten thụng minh
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 91
(a) Hiệu năng của DC
(b) Hiệu năng của AC
Hỡnh 4.14: Hiệu năng của DC và AC với cỏc khoảng cỏch ănten khỏc nhau.
hỡnh vẽ, hiệu năng của hệ thống ăten đơn và hệ thống ănten kộp sử dụng DC ớt bị ảnh
hư λng khi thay đổi vận tốc di chuyển. Tuy nhiờn, điều này lại khụng thể với AC như
trong hỡnh 4.15 (b), tức là hiệu năng của AC giảm khi vận tốc di chuyển tăng. Rừ ràng, AC rất tốt khi tần số Doppler thấp, nghĩa là, suy giảm tớn hiệu nhiễu và tớn hiệu mong muốn chậm, nhưng AC lại khụng thể tương thớch quỏ nhanh với vận tốc di chuyển cao. Trong mụi trường SINR lớn, AC hoạt động tốt hơn DC với vận tốc di chuyển thấp (2
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Chương IV.Đỏnh giỏ hiệu năng của ănten thụng minh
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 92
hoặc 30 km/h), nhưng điều này lại ngược lại khi vận tốc di chuyển cao (> 60 km/h). Đõy lại là một lý do nữa để chỳng ta đi đến HC.
(a) Hiệu năng của DC
(b) Hiệu năng của AC
Hỡnh 4.15: Hiệu năng của DC và AC với cỏc vận tốc di chuyển khỏc nhau
Để nghiờn cứu sự thay đổi hiệu năng do tương quan đường bao, chỳng ta mụ phongt cỏc tương quan đường bao khỏc nhau, cỏc kết quả mụ phỏng được giới thiệu trong 4.16, với cỏc vận tốc di chuyển cố định là 60 km/h. Tương quan đường bao thay đổi với một lượng là 0.3 từ 0.05 đến 0.95. Trong hỡnh, đồ thị trờn cựng là BER cảu hệ
thống ăten đơn, và cỏc đường cũn lại là BER của hệ thống ănten kộp với cỏc tương
quan đường bao tương ứng là 0.05, 0.35, 0.65 và 0.95. Như dự đoỏn, DC hoạt động tốt hơn khi tương quan đường bao thấp. Tuy nhiờn, thật thỳ vị khi biết rằng AC hoạt động
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Chương IV.Đỏnh giỏ hiệu năng của ănten thụng minh
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 93
tốt hơn với tương quan đường bao lớn hơn. Hiệu tượng này càng rừ ràng khi SINR cao.
(a) Hiệu năng của DC
(b) Hiệu năng của AC
Hỡnh 4.16: Hiệu năng của DC và AC với cỏc tương quan đường bao khỏc nhau.
Hiệu năng của DC và AC với cỏc tương quan đường bao khỏc nhau chủ yếu giống nhau như trong hỡnh 4.17(b), trong đú tương quan đường bao là 0.5. sự khỏc nhau duy
nhất λ đõy đú là điểm giao nhau (tại điểm này AC và DC cú cựng BER) giữa DC và
AC dịch sang phải / trỏi khi tương quan đường bao tăng hau giảm.
Như đó núi từ trước, hai tớn hiệu gõy nhiễu từ cỏc trạm gốc lõn cận được xem xột trong mụ phỏng. Để điều tra ảnh hư λng của số cỏc tớn hiệu gõy nhiễu từ một trạm gốc
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Chương IV.Đỏnh giỏ hiệu năng của ănten thụng minh
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 94
lõn cận, chỳng ta thya đổi số lượng cỏc tớn hiệu nhiễu từ hai lờn bốn và sỏu trong mụ phỏng của chỳng ta. Tổng cụng suất nhiễu vẫn được giữ nghuờn trong thớ nghiệm, điều này sẽ cho SINR như nhau với tất cả cỏc đầu ra của Rake. Chỳng ta quan sỏt xu hướng giống nhau trong hiệu năng (tương tự như trong hỡnh 4.17 (b)). Tuy nhiờn, cú thể thấy là khi tăng số lượng tớn hiệu gõy nhiễu thỡ hiệu năng của mỗi một lược đồ giảm một cỏch đỏng kể.
Cuối cựng, chỳng ta nghiờn cứu cỏc dạng kờnh đạt được từ mụ hỡnh đường trũn GBSB. Cỏc kết quả mụ phỏng với mụ hỡnh đường trũn GBSb giống như cỏc kết quả mụ phỏng trong mụhỡnh elip GBSB. chỉ cú một điểm khỏc biệt đú là SINR của đầu ra
Rake (Nằm trờn trục x của hỡnh) trong mụ hỡnh đường trũn GBSB thấp hơn, đặc biệt
khi cú thờm một số lượng nhỏ nhiễu từ một cell lõn cận.
4.3.3 Hiệu năng của HC đối với mụ hỡnh GBSB
Như cú thể thấy trong phần trước, DC và AC cú những điểm ngược nhau về SINR, vận tốc di chuyển và tương quan đường bao. Do đú, HC cú mục đớch là tận dụng những ưu điểm của hai lược đồ kết hợp này.
Chỳng ta sẽ kiểm tra hiệu năng của HC với cỏc vận tốc di chuyển khac nhau. Như đó núi λ trước, AC hoạt động tốt khi vận tốc di chuyển thấp, trong khi đú DC lại cú hiệu năng tốt khi vận tốc di chuyển cao. Cỏc kết quả mụ phỏng với vận tốc di chuyển 2 km/h được cho λ hỡnh 4.17 (a). Cú thể thấy từ hỡnh vẽ, AC cú hiệu năng tốt nhất, trong khi đú hiệu năng của HC bằng hoặc gần bằng hiệu năng của Ac. Khi vận tốc di chuyển tăng, HC cú hiệu năng tốt hơn cả AC và DC. Cỏc kết quả mụ phỏng với vận
tốc di chuyển là 60 km/h được cho λ hỡnh 4.17 (b). vớ dụn, độ lợi SINR của HC cú
hơn Ac là 0.4 dB với BER = 0.1 và cao hơn DC là 0.8 dB. Cuối cựng, DC cú hiệu năng tốt với vận tốc cao. Cỏc kết quả mụ phỏng cho vận tốc di chuyển là 120 km/h được trỡnh bày trong hỡnh 4.17 (c). Hỡnh cũng cho thấy hiệu năng của HC bằng hoặc thấp hơn rất ớt so với hiệu năng của DC trong mụi trường cú SINR cao. Chỳng ta cú thể thấy xu hướng này cỳng giống như vậy với vận tốc 150 km/h. Túm lại, hiệu năng của DC là tốt hơn hoặc bằng với lược đồ thực hiện tốt hơn, hoặc DC hoặc AC, với bất cứ một vận tốc nào.
Chỳng ta thử nghiệm HC với tương quan đường bao khỏc nhau, số lượng cỏc tớn hiệu nhiễu, và mụ hỡnh đường trũn và elip GBSB. Tất cả cỏc kết quả từ thử nghiệm cú thể kết luận rằng hiệu năng của HC là tốt nhất hoặc gần bằng lược đồ tốt nhất trong ba lược đồ đó cho.
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Chương IV.Đỏnh giỏ hiệu năng của ănten thụng minh
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 95
(a) Hiệu năng với vận tốc di chuyển 2km/h
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Chương IV.Đỏnh giỏ hiệu năng của ănten thụng minh
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 96
(c) Hiệu năng với vận tốc di chuyển 120 km/h
Hỡnh 4.17 : Hiệu năng của HC với cỏc vận tốc khỏc nhau
4.4 Tổng kết
Như vậy, trong chương này đỏnh giỏ hiệu quả của cỏc loại kết hợp phõn tập gồm: Kết hợp phõn tập, kết hợp tương thớch và kết hợp lai ghộp cho hệ thống 3GPP. Chương cũng đó đưa ra cỏc kết quả mụ phỏng trong cỏc mụi trường khỏc nhau cũng như sự so sỏnh giữa chỳng để đưa ra một giải phỏp tối ưu nhất nhằm đạt được hiệu năng cao nhất.
Kết quả cũng đó cho chỳng ta thấy là lược đồ kết hợp HC sẽ cho hiệu năng tốt hơn cả trong mọi trường hợp và đõy chớnh là lược đồ đang được ỏp dụng nhiều nhất trong hệ thống truyền thụng vụ tuyến ngày nay.
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Kết luận
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 97
KẾT LUẬN
Như đó nờu trong luận văn, hiện nay một trong thể loại thụng tin di động đang phỏt triển nhanh nhất là thụng tin di động tế bào. Nhu cầu sử dụng hệ thống này khụng chỉ
tăng về số lượng mà cả về thể loại. Nhiều giải phỏp kỹ thuật và cụng nghệ đó được
nghiờn cứu và ỏp dụng vào mạng. Cỏc thế hệ mạng di động tế bào nối tiếp nhau ra đời. Mạng thụng tin di động thế hệ ba và cỏc thế hệ sau trong đú cú hệ thống WCDMA sẽ giải quyết được những mõu thuẫn giữa việc tăng dung lượng và chất lượng dịch vụ
cũng như giỏ thành. Ănten thụng minh sẽ là một trong cỏc giải phỏp kỹ thuật để cải
thiện chỉ tiờu chất lượng của cỏc hệ thống thụng tin di động. Khụng những thế, với cỏc hệ thống thụng tin di động thế hệ sau, việc sử dụng ănten thụng minh là khụng thể
trỏnh khỏi để cung cấp cỏc dịch vụ yờu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao. Việc ỏp dụng
ănten thụng minh ngày nay khụng chỉ được tiến hành tại trạm gốc mà cũn được đưa
vào tớch hợp trong cỏc đầu cuối di động và đó đem lại những kết quả như mong đợi.
Chớnh vỡ thế mà đồ ỏn chọn ănten thụng minh cũng như ứng dụng của nú tại mỏy cầm
tay làm chủ đề nghiờn cứu. Đồ ỏn đó tập trung nghiờn cứu cỏc vấn đề liờn quan đến
ănten như sau:
Chương I đó đưa ra cỏi nhỡn tổng quan nhất về ănten thụng minh. Chương đó nờu ra được cỏc khỏi niệm, nguyờn lý, cấu trỳc của hệ thống ănten thụng minh và mụ hỡnh tớn hiệu đến tại dàn ănten, đồng thời phõn tớch một cỏch chi tiết những ưu điểm khi sử dụng ănten thụng minh, cũng từ đú đó nờu bật lờn được vai trũ quan trọng của ănten thụng minh trong việc cải thiện dung lượng và chất lượng của hệ thống thụng tin thụng tin di động.
Chương II giới thiệu cỏc thuật toỏn đang được ỏp dụng cho ănten thụng minh. Đõy
là cơ s λ để đồ ỏn giới thiệu cấu trỳc của hệ thống ănten thụng minh kộp được sử
dụng cho mỏy cầm tay trong một số hệ thống thụng tin di động ngày nay.
Chương III đó đưa ra một số cỏc cấu trỳc ănten thụng minh kộp được tớch hợp trong mỏy cầm tay trong hệ thống 3G WCDMA và cho thấy được ưu điểm của nú vượt trội so với ănten đơn trong việc cải thiện chất lượng tớn hiệu. Đồng thời chương cũng đó nghiờn cứu một cỏch tổng quan cỏc mụ hỡnh kờnh vụ tuyến ảnh hư λng đến cỏc chỉ tiờu của việc sử dụng ănten thụng minh tại mỏy cầm tay.
Chương IV giới thiệu cỏc kết quả hiệu năng của ứng dụng ănten thụng minh tại mỏy cầm tay trong hệ thống 3GPP với cỏc lược đồ kết hợp khỏc nhau.
Tuy cỏc ănten thử nghiệm và thương mại hiện nay hầu hết đều dựa trờn cỏc thuật
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Kết luận
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 98
kết hợp với xử lý theo miền thời gian, hệ thống nhiều ănten λ mỏy di động di động với bài toỏn nhiều đầu vào nhiều đầu ra.
Việc nghiờn cứu mụ hỡnh kờnh vụ tuyến cho cỏc mụi trường khỏc nhau cũng ảnh hư λng đến chỉ tiờu hệ thống và cần được quan tõm một cỏch thấu đỏo cho cỏc trường hợp cụ thể của thành thị và λ nụng thụn của Việt Nam.
Nghiờn cứu về ănten thụng minh là một vấn đề m λ cả về lý thuyết và thực nghiệm. Trờn cơ s λ cỏc kết quả đó đạt được, hướng phỏt triển tiếp theo của đề tài là:
Thứ nhất, hoàn thiện phần mụ phỏng đỏnh giỏ hiệu năng của ănten thụng minh kộp tại mỏy cầm tay cho hệ thống thụng tin cỏ nhõn vụ tuyến 3G, gồm cú hệ thống 3GPP WCDMA và cdma2000.
Thứ hai, đi vào nghiờn cứu cụ thể cỏc mụ hỡnh kờnh để thấy được ảnh hư λng của nú đối với việc ỏp dụng ănten thụng minh tại mỏy cầm tay.
Thứ ba, tiếp tục nghiờn cứu để tỡm giải thuật tớnh toỏn ănten thụng minh một cỏch tối ưu, nhằm giảm bớt độ phức tạp trong quỏ trỡnh điều khiển hướng tớnh bức xạ của ănten.
Thứ tư, tỡm hiểu khả năng ứng dụng ănten thụng minh tại mỏy cầm tay cho hệ thống thụng tin di động λ Việt Nam hiện tại và trong tương lai.
Tuy việc nghiờn cứu ănten thụng minh đó được thực hiện nhiều nơi nhưng việc sản
xuất hoàn chỉnh mang tớnh thương mại và rộng rói vẫn cũn nhiều hạn chế, đặc biệt là
đối với hệ thống ănten thụng minh λ đầu cuối di động. Việc ỏp dụng thành cụng ănten thụng minh cho cả trạm gốc và đầu cuối di động sẽ đem lại những bước tiến lớn trong
lĩnh vực thụng tin di động. Đồng thời cú thể nghiờn cứu ước lượng sao cho khi triển
Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học Tài liệu tham khảo
Đinh Thị Thỏi Mai , D01VT 99
TÀI LIỆU THAM KHảO
1. Richard B. Ertel, “Antenna Array System: Progation and Performance”,
Blacksburg, Virginia, July, 1999.
2. Joseph C.Liberti and Theodore S. Rappaport, “Smart Antennas for Wireless