Nghiên cứu giải pháp giảm can nhiễm và méo phi tuyến trong hệ thống thông tin vệ tinh

• Tác giả: Nguyễn Viết Minh
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Hồng Quân
• Trường học: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Giải Pháp Giảm Can Nhiễu Và Méo Phi Tuyến Trong Hệ Thống Thông Tin Vệ Tinh
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢM NHIỄU LIÊN KÝ HIỆU VÀ MÉO PHI TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
• 1.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
• 1.1.1. Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh. Các hệ thống thông tin vệ tinh
• 1.1.2. Đặc điểm hệ thống
• 1.1.3. Hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng đa phương tiện. Dịch vụ vệ tinh đa phương tiện. Đặc trưng mới của kênh vệ tinh đa phương tiện
• 1.2. GIẢI PHÁP GIẢM CAN NHIỄU VÀ MÉO PHI TUYẾN
• 1.2.1. Tổng quan về can nhiễu và méo phi tuyến
• 1.2.2. Méo phi tuyến
• 1.2.3. Kỹ thuật méo trước
• 1.2.4. Kỹ thuật cân bằng
• 1.2.4.1. Cân bằng thích nghi
• 1.2.4.2. Các tham số đánh giá hiệu năng của bộ cân bằng
• 1.3. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• 1.3.1. Các công trình nghiên cứu trong nước
• 1.3.2. Các công trình nghiên cứu trên thế giới
• 1.3.3. Các nghiên cứu về cân bằng nơ-ron
• 1.3.4. Các nghiên cứu về cân bằng kernel
• 1.4. HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
• 1.4.1. Nhận xét về công trình nghiên cứu liên quan
• 1.4.2. Cân bằng nơ-ron. Cân bằng kernel
• 1.4.3. Hướng nghiên cứu của luận án và các nội dung nghiên cứu
• 1.4.3.1. Hướng nghiên cứu
• 1.4.3.2. Các nội dung nghiên cứu
• 1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT CÂN BẰNG CHO KÊNH VỆ TINH
• 2.1. CÂN BẰNG CHO KÊNH VỆ TINH ĐA PHƯƠNG TIỆN
• 2.2. YÊU CẦU HIỆU NĂNG ĐỐI VỚI BỘ CÂN BẰNG CHO KÊNH VỆ TINH ĐA PHƯƠNG TIỆN
• 2.2.1. Các yêu cầu hiệu năng
• 2.2.2. Phương pháp đánh giá hiệu năng bộ cân bằng
• 2.2.2.1. Phân tích hiệu năng bằng phương pháp giải tích
• 2.2.2.2. Đánh giá hiệu năng bằng đo lường
• 2.2.2.3. Đánh giá hiệu năng bằng mô phỏng
• 2.3. GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG BỘ CÂN BẰNG
• 2.3.1. Cân bằng sử dụng mạng nơ-ron
• 2.3.1.1. Khái quát mạng nơ-ron
• 2.3.1.2. Bộ cân bằng nơ-ron
• 2.3.2. Cân bằng sử dụng phương pháp kernel
• 2.3.2.1. Khái quát phương pháp kernel
• 2.3.2.2. Bộ cân bằng kernel
• 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: GIẢM CAN NHIỄU VÀ MÉO PHI TUYẾN CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH CỐ ĐỊNH DỰA TRÊN QUỸ ĐẠO ĐỊA TĨNH
• 3.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH CỐ ĐỊNH QUỸ ĐẠO ĐỊA TĨNH
• 3.2. MÔ HÌNH KÊNH VỆ TINH CỐ ĐỊNH QUỸ ĐẠO ĐỊA TĨNH
• 3.2.1. Đặc tính kênh truyền sóng cố định quỹ đạo địa tĩnh
• 3.2.2. Mô hình tổn hao trong khí quyển
• 3.2.2.1. Tần số dưới 3GHz: Ảnh hưởng của tầng điện ly
• 3.2.2.2. Tần số trên 10GHz: Ảnh hưởng của tầng đối lưu
• 3.2.3. Mô hình kênh FSS
• 3.3. CÂN BẰNG KÊNH VỆ TINH BẰNG BỘ CÂN BẰNG NƠ-RON
• 3.3.1. Nhận dạng kênh bằng mạng nơ-ron
• 3.3.2. Bộ cân bằng kênh phi tuyến dùng RBF
• 3.3.3. CẢI TIẾN THAM SỐ BỘ CÂN BẰNG RBF
• 3.3.3.1. Bộ cân bằng RBF cải tiến
• 3.3.3.2. Hiệu năng của bộ cân bằng RBF cải tiến
• 3.3.3.3. Tốc độ hội tụ
• 3.3.3.4. Các vấn đề trong ứng dụng mạng nơ-ron cho bộ cân bằng thích nghi
• 3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4: GIẢM CAN NHIỄU VÀ MÉO PHI TUYẾN CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH DI ĐỘNG DỰA TRÊN QUỸ ĐẠO THẤP
• 4.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH DI ĐỘNG QUỸ ĐẠO THẤP
• 4.2. MÔ HÌNH KÊNH VỆ TINH DI ĐỘNG QUỸ ĐẠO THẤP
• 4.2.1. Đặc tính kênh truyền sóng di động quỹ đạo thấp
• 4.2.2. Các mô hình thống kê cơ bản
• 4.2.3. Mô hình kênh LMSS
• 4.3. CÂN BẰNG KÊNH VỆ TINH BẰNG BỘ CÂN BẰNG KERNEL
• 4.3.1. Đơn giản độ phức tạp tính toán bằng cân bằng kernel đa thức
• 4.3.2. Hiệu năng bộ cân bằng kernel đa thức
• 4.4. CẢI TIẾN BỘ CÂN BẰNG KERNEL
• 4.4.1. Bộ cân bằng kernel RLS mở rộng
• 4.4.2. Bộ cân bằng thích nghi Ex-KRLS
• 4.4.3. Bộ cân bằng đa kernel LMS
• 4.4.3.1. Thuật toán thích nghi đa kernel LMS
• 4.4.3.2. Bộ cân bằng MK-LMS
• 4.4.4. Hiệu năng bộ cân bằng kernel cải tiến
• 4.4.5. Hiệu năng bộ cân bằng Ex-KRLS. Hiệu năng bộ cân bằng MK-LMS. Các vấn đề trong ứng dụng phương pháp kernel cho bộ cân bằng thích nghi
• 4.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giải pháp giảm can nhiễu và méo phi tuyến trong hệ thống thông tin vệ tinh

Luận án tập trung vào việc nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm can nhiễu và méo phi tuyến trong hệ thống thông tin vệ tinh. Các vấn đề chính bao gồm nhiễu liên ký hiệu (ISI) và méo phi tuyến do bộ khuếch đại công suất hoạt động trong điều kiện phi tuyến cao. Các giải pháp được đề xuất nhằm nâng cao hiệu năng của hệ thống, đặc biệt trong các hệ thống thông tin vệ tinh đa phương tiện.

1.1. Tổng quan về can nhiễu và méo phi tuyến

Can nhiễu và méo phi tuyến là hai thách thức lớn trong hệ thống thông tin vệ tinh. Méo phi tuyến thường xuất hiện do bộ khuếch đại công suất hoạt động ở chế độ phi tuyến, trong khi can nhiễu liên ký hiệu (ISI) là kết quả của pha đinh đa đường. Các kỹ thuật truyền thống như méo trước và cân bằng thích nghi đã được áp dụng nhưng chưa đáp ứng được yêu cầu hiệu năng cao.

1.2. Các kỹ thuật giảm can nhiễu và méo phi tuyến

Luận án đề xuất sử dụng mạng nơ-ron và phương pháp kernel để cải thiện hiệu năng của bộ cân bằng. Mạng nơ-ron có khả năng tạo ra các biên quyết định phi tuyến, phù hợp với kênh vệ tinh có tính phi tuyến cao. Phương pháp kernel giúp đơn giản hóa việc biểu diễn các mối quan hệ phi tuyến phức tạp, từ đó cải thiện tốc độ hội tụ và hiệu năng của bộ cân bằng.

II. Kỹ thuật cân bằng cho kênh vệ tinh đa phương tiện

Luận án nghiên cứu các kỹ thuật cân bằng cho kênh vệ tinh đa phương tiện, đặc biệt là các hệ thống sử dụng quỹ đạo địa tĩnh và quỹ đạo thấp. Các yêu cầu hiệu năng đối với bộ cân bằng bao gồm khả năng giảm nhiễu liên ký hiệu và méo phi tuyến, đồng thời đảm bảo tốc độ truyền dẫn cao.

2.1. Cân bằng sử dụng mạng nơ ron

Mạng nơ-ron được sử dụng để xây dựng bộ cân bằng phi tuyến, đặc biệt là bộ cân bằng RBF (Radial Basis Function). Bộ cân bằng RBF cải tiến được đề xuất nhằm nâng cao hiệu năng MSE và tốc độ hội tụ, phù hợp với kênh vệ tinh có tính phi tuyến cao.

2.2. Cân bằng sử dụng phương pháp kernel

Phương pháp kernel được áp dụng để đơn giản hóa việc tính toán và cải thiện hiệu năng của bộ cân bằng. Các bộ cân bằng kernel đa thức và bộ cân bằng thích nghi Ex-KRLS được đề xuất nhằm tăng tốc độ hội tụ và giảm độ phức tạp tính toán.

III. Ứng dụng và đánh giá hiệu năng

Luận án đánh giá hiệu năng của các giải pháp đề xuất thông qua mô phỏng và phân tích kết quả. Các chỉ số hiệu năng như tỉ lệ lỗi bit (BER) và tốc độ hội tụ được sử dụng để so sánh giữa các phương pháp truyền thống và các giải pháp mới.

3.1. Đánh giá hiệu năng bộ cân bằng RBF cải tiến

Bộ cân bằng RBF cải tiến cho thấy hiệu năng vượt trội so với các bộ cân bằng truyền thống, đặc biệt trong việc giảm nhiễu liên ký hiệu và méo phi tuyến. Kết quả mô phỏng cho thấy tỉ lệ lỗi bit (BER) giảm đáng kể khi sử dụng bộ cân bằng RBF cải tiến.

3.2. Đánh giá hiệu năng bộ cân bằng kernel

Bộ cân bằng kernel đa thức và Ex-KRLS cho thấy tốc độ hội tụ nhanh hơn so với các bộ cân bằng truyền thống. Kết quả mô phỏng cũng chỉ ra rằng các bộ cân bằng kernel có khả năng giảm độ phức tạp tính toán mà vẫn đảm bảo hiệu năng cao.

IV. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo

Luận án đã đề xuất các giải pháp hiệu quả để giảm can nhiễu và méo phi tuyến trong hệ thống thông tin vệ tinh. Các kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng cao của các bộ cân bằng sử dụng mạng nơ-ron và phương pháp kernel. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các thuật toán và ứng dụng các giải pháp này trong các hệ thống thông tin vệ tinh thực tế.