Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Điện Tử: Giải Pháp Giảm Nghẽn Trong Thông Tin Di Động

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện tử tập trung giải pháp giảm nghẽn thông tin di động, nâng cao hiệu suất mạng và trải nghiệm người dùng.

• Tác giả: Lê Thị Hương Trà
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Hồng Tuấn
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Giảm nghẽn trong thông tin di động
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• 1. Phần 1: LÍ THUYẾT CƠ SỞ
• 1. CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
• 1.1. Lưu lượng
• 1.2. Cấp dịch vụ GoS (Grade of Service)
• 1.2.1. Mô hình Erlang B
• 1.3. Khái niệm Cell - Site– Cluster
• 1.3.1. Khái niệm cell
• 1.3.2. Khái niệm Site
• 1.3.3. Khái niệm Cluster
• 1.4. Tái sử dụng tần số
• 1.5. Chia cell
• 1.6. Chồng cell
• 1.7. Anten sector
• 1.8. Vấn đề nhiễu
• 1.8.1. Nhiễu đồng kênh
• 2. Chương 2: Mô hình xây dựng công thức tính xác suất nghẽn
• 3. Chương 3: Tổng quan về anten
• 4. Chương 4: Dãy dịch pha dựa trên cấu trúc triệt nhiễu tổng quát GSC
• 5. Chương 5: Dãy lưa thưa
• 2. Phần 2: Kết quả mô phỏng, kết luận và hướng phát triển
• 6. Chương 6: Kết quả mô phỏng. Tính xác suất nghẽn theo độ rộng búp sóng chính, suy hao búp sóng phụ
• 7. Chương 7: Kết luận và hướng phát triển
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Giải pháp giảm nghẽn thông tin di động

Luận văn tập trung vào giải pháp giảm nghẽn thông tin di động trong hệ thống mạng di động, đặc biệt là trong bối cảnh lưu lượng tăng cao không mong muốn. Nghẽn thông tin di động là vấn đề phổ biến trong các hệ thống di động, gây ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ. Luận văn đề xuất sử dụng kỹ thuật điện tử và công nghệ truyền thông để tối ưu hóa mạng di động, giảm thiểu tình trạng nghẽn. Các giải pháp được nghiên cứu bao gồm sector hóa động và sử dụng anten thông minh để phân bổ tài nguyên mạng hiệu quả hơn.

1.1. Sector hóa động

Sector hóa động là một trong những giải pháp công nghệ được đề xuất để giảm nghẽn. Phương pháp này sử dụng anten thông minh để chia cell thành nhiều sector, giúp phân bổ lưu lượng đồng đều hơn. Luận văn nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số anten như độ rộng búp sóng chính và suy hao búp sóng phụ với xác suất nghẽn. Kết quả cho thấy, việc sử dụng cấu trúc Generalized Sidelobe Canceller (GSC) giúp giảm xác suất nghẽn xuống dưới 1%.

1.2. Tối ưu hóa mạng di động

Tối ưu hóa mạng di động là một phần quan trọng trong nghiên cứu. Luận văn đề xuất sử dụng dãy anten lưa thưa để giảm độ phức tạp của hệ thống mà vẫn đảm bảo hiệu suất. Phương pháp này giúp tăng khả năng quản lý tài nguyên mạng và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống. Các kết quả mô phỏng cho thấy, việc áp dụng dãy anten lưa thưa giúp giảm đáng kể xác suất nghẽn trong các khu vực có lưu lượng cao.

II. Phân tích hiệu suất mạng

Luận văn tiến hành phân tích hiệu suất mạng thông qua các mô hình toán học và mô phỏng. Các thông số như xác suất nghẽn, tỉ số tín hiệu trên nhiễu (C/I), và lưu lượng tải được đánh giá kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy, việc sử dụng anten thông minh và sector hóa động giúp cải thiện đáng kể hiệu suất mạng, đặc biệt trong các khu vực có lưu lượng cao.

2.1. Mô hình Erlang B

Luận văn sử dụng mô hình Erlang B để tính toán xác suất nghẽn trong hệ thống di động. Mô hình này giúp xác định mức độ nghẽn dựa trên số kênh truyền và lưu lượng hệ thống. Kết quả cho thấy, việc tăng số kênh truyền và tối ưu hóa phân bổ tài nguyên giúp giảm đáng kể xác suất nghẽn.

2.2. Đánh giá tỉ số C I

Tỉ số tín hiệu trên nhiễu (C/I) là một chỉ số quan trọng trong đánh giá hiệu suất mạng. Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh và nhiễu kênh lân cận đến chất lượng dịch vụ. Kết quả cho thấy, việc sử dụng anten định hướng và sector hóa giúp cải thiện đáng kể tỉ số C/I, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ.

III. Ứng dụng thực tiễn

Luận văn không chỉ tập trung vào lý thuyết mà còn đề xuất các giải pháp công nghệ có thể áp dụng trong thực tế. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng anten thông minh và sector hóa động có thể giúp các nhà mạng giảm thiểu tình trạng nghẽn, cải thiện chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa chi phí vận hành.

3.1. Giảm chi phí vận hành

Việc sử dụng dãy anten lưa thưa và sector hóa động giúp giảm đáng kể chi phí vận hành của hệ thống mạng di động. Các giải pháp này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu nhu cầu đầu tư thêm thiết bị và cơ sở hạ tầng.

3.2. Cải thiện chất lượng dịch vụ

Các giải pháp công nghệ được đề xuất trong luận văn giúp cải thiện đáng kể chất lượng dịch vụ cho người dùng. Việc giảm nghẽn thông tin di động và tăng tỉ số C/I giúp nâng cao trải nghiệm người dùng, đặc biệt trong các khu vực có lưu lượng cao.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ truyền thông di động, lưu lượng dữ liệu tăng đột biến tại nhiều khu vực đã dẫn đến tình trạng nghẽn mạng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng dịch vụ. Theo báo cáo của ngành viễn thông, các nhà mạng lớn như Viettel, MobiFone, VinaPhone và Vietnammobile đều ghi nhận sự gia tăng thuê bao liên tục, tạo ra sự phân bố không đồng đều và hình thành các điểm nghẽn mạng với xác suất nghẽn cao hơn mức trung bình. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích và đề xuất giải pháp giảm nghẽn trong hệ thống thông tin di động, tập trung vào phương pháp sector hóa động sử dụng anten thông minh. Phạm vi nghiên cứu bao gồm hệ thống di động CDMA với mô hình cell chia thành nhiều búp sóng, khảo sát mối quan hệ giữa các thông số anten như độ rộng búp sóng chính, suy hao búp sóng phụ và xác suất nghẽn, đồng thời xem xét việc ứng dụng cấu trúc triệt nhiễu tổng quát (GSC) để đảm bảo xác suất nghẽn dưới 1%. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất mạng, giảm thiểu tắc nghẽn và tăng khả năng tái sử dụng tần số, góp phần cải thiện chất lượng dịch vụ và trải nghiệm người dùng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Mô hình Erlang B: Dùng để tính xác suất nghẽn (Grade of Service - GoS) trong hệ thống thông tin di động, với giả định số cuộc gọi đến tuân theo phân phối Poisson và không có cuộc gọi lại khi bị nghẽn. GoS được sử dụng làm chỉ số đánh giá chất lượng dịch vụ, với mức chấp nhận phổ biến là 2% nghẽn.

• Khái niệm Cell, Site, Cluster và tái sử dụng tần số: Mạng di động được chia thành các cell hình lục giác để tái sử dụng tần số, tăng dung lượng hệ thống. Cluster là nhóm cell không sử dụng chung tần số nhằm giảm nhiễu đồng kênh.

• Mô hình nhiễu đồng kênh (CCI) và nhiễu kênh lân cận (ACI): Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đến chất lượng tín hiệu, đặc biệt tỉ số sóng mang trên nhiễu (C/I) là chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất mạng.

• Anten thông minh và dãy anten dịch pha: Sử dụng anten thông minh với khả năng điều chỉnh hướng búp sóng nhằm triệt tiêu nhiễu và tăng dung lượng mạng. Cấu trúc triệt nhiễu tổng quát (Generalized Sidelobe Canceller - GSC) được áp dụng để tối ưu trọng số anten, giảm thiểu búp sóng phụ và cải thiện hiệu quả truyền dẫn.

• Khái niệm hot-beam và sector hóa động: Hot-beam là búp sóng có lưu lượng cao hơn đáng kể so với các búp sóng khác, gây nghẽn cục bộ. Sector hóa động điều chỉnh độ rộng và hướng búp sóng để giảm xác suất nghẽn.

Các khái niệm chính bao gồm: lưu lượng (Erlang), xác suất nghẽn (GoS), tỉ số tín hiệu trên nhiễu (C/I), anten thông minh, dãy anten dịch pha, cấu trúc GSC, hot-beam, sector hóa động.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu mô phỏng được xây dựng dựa trên các tham số kỹ thuật của hệ thống CDMA, thông số anten, lưu lượng cuộc gọi và mô hình phân bố người dùng trong cell.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình toán học để tính xác suất nghẽn dựa trên các tham số anten và lưu lượng, áp dụng lý thuyết xác suất đầy đủ để mô phỏng trạng thái hot-beam. Phân tích ảnh hưởng của độ rộng búp sóng chính và suy hao búp sóng phụ đến xác suất nghẽn. Áp dụng cấu trúc GSC để thiết kế bộ trọng số anten tối ưu, giảm búp sóng phụ và nhiễu.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ đầu năm đến tháng 7 năm 2012, bao gồm giai đoạn khảo sát lý thuyết, xây dựng mô hình, mô phỏng và phân tích kết quả.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình giả định hệ thống CDMA với cell hình tròn, chia thành M búp sóng (thường là 8 búp sóng), khảo sát các trạng thái lưu lượng khác nhau, đặc biệt tập trung vào trường hợp hot-beam. Phương pháp chọn mẫu dựa trên phân bố lưu lượng Poisson và phân bố đồng đều người dùng trong cell.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của độ rộng búp sóng chính đến xác suất nghẽn: Kết quả mô phỏng cho thấy khi giảm độ rộng búp sóng chính, xác suất nghẽn của hệ thống giảm đáng kể, đặc biệt trong trường hợp xuất hiện hot-beam. Ví dụ, với độ rộng búp sóng chính giảm từ 60° xuống 45°, xác suất nghẽn giảm từ khoảng 3% xuống dưới 1%, đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ.

2. Tác động của suy hao búp sóng phụ: Suy hao búp sóng phụ càng lớn thì xác suất nghẽn càng giảm do giảm nhiễu từ các búp sóng không mong muốn. Mô phỏng cho thấy khi suy hao búp sóng phụ tăng từ -10 dB lên -20 dB, xác suất nghẽn giảm khoảng 30%.

3. Hiệu quả của cấu trúc GSC trong triệt nhiễu: Việc áp dụng cấu trúc triệt nhiễu tổng quát GSC giúp giảm búp sóng phụ và cải thiện tỉ số tín hiệu trên nhiễu (C/I), từ đó giảm xác suất nghẽn xuống dưới 1%. So sánh với hệ thống không sử dụng GSC, xác suất nghẽn giảm khoảng 40%.

4. Giảm độ phức tạp hệ thống bằng dãy anten lưa thưa: Sử dụng dãy anten lưa thưa (sparse array) thay vì dãy anten đều giúp giảm số lượng phần tử anten mà vẫn duy trì hiệu suất tương đương. Mô phỏng cho thấy dãy lưa thưa với 9 anten đạt hiệu suất gần tương đương dãy đầy đủ 11 anten, giảm chi phí và độ phức tạp hệ thống khoảng 20%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc giảm xác suất nghẽn khi giảm độ rộng búp sóng chính là sự tập trung năng lượng tín hiệu vào vùng cần thiết, giảm nhiễu chéo giữa các búp sóng. Suy hao búp sóng phụ cao giúp triệt tiêu các tín hiệu không mong muốn, nâng cao chất lượng truyền dẫn. Cấu trúc GSC cho phép tối ưu trọng số anten, triệt tiêu búp sóng phụ hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với báo cáo của ngành về hiệu quả của anten thông minh trong việc giảm nghẽn mạng. Việc sử dụng dãy anten lưa thưa là một bước tiến quan trọng trong thiết kế hệ thống anten, giúp cân bằng giữa hiệu suất và chi phí.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ xác suất nghẽn theo độ rộng búp sóng chính, suy hao búp sóng phụ, và bảng so sánh hiệu suất giữa các cấu trúc anten khác nhau, giúp minh họa rõ ràng các phát hiện.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai sector hóa động dựa trên cấu trúc GSC: Các nhà mạng nên áp dụng phương pháp sector hóa động sử dụng anten thông minh với cấu trúc triệt nhiễu tổng quát để giảm xác suất nghẽn dưới 1%, nâng cao chất lượng dịch vụ. Thời gian thực hiện trong vòng 12 tháng, chủ thể là các đơn vị kỹ thuật và phát triển mạng.

2. Tối ưu hóa độ rộng búp sóng chính và suy hao búp sóng phụ: Điều chỉnh các tham số anten để tập trung năng lượng và giảm nhiễu, từ đó giảm nghẽn mạng hiệu quả. Đề xuất thực hiện trong giai đoạn bảo trì và nâng cấp mạng, do bộ phận kỹ thuật anten đảm nhiệm.

3. Ứng dụng dãy anten lưa thưa để giảm chi phí và độ phức tạp: Khuyến khích sử dụng dãy anten lưa thưa trong thiết kế anten thông minh nhằm giảm số lượng phần tử anten mà vẫn duy trì hiệu suất, tiết kiệm chi phí đầu tư. Thời gian áp dụng trong các dự án nâng cấp mạng mới, do phòng thiết kế và đầu tư thực hiện.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho đội ngũ vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về công nghệ anten thông minh, cấu trúc GSC và quản lý lưu lượng để đảm bảo vận hành hiệu quả hệ thống mới. Thời gian triển khai liên tục, chủ thể là phòng nhân sự và đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia viễn thông: Nghiên cứu giúp hiểu rõ về các phương pháp giảm nghẽn mạng, thiết kế anten thông minh và tối ưu hóa hệ thống CDMA, phục vụ công tác vận hành và phát triển mạng.

2. Nhà quản lý mạng di động: Cung cấp cơ sở khoa học để ra quyết định đầu tư, nâng cấp hạ tầng nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ và giảm thiểu tắc nghẽn.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật điện tử, viễn thông: Tài liệu tham khảo chuyên sâu về lý thuyết anten, mô hình lưu lượng và các kỹ thuật xử lý tín hiệu trong mạng di động.

4. Các nhà nghiên cứu phát triển công nghệ anten và mạng di động: Cung cấp nền tảng lý thuyết và kết quả mô phỏng để phát triển các giải pháp mới trong lĩnh vực giảm nghẽn và tối ưu hóa mạng.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp sector hóa động có ưu điểm gì so với sector hóa tĩnh?
   Sector hóa động sử dụng anten thông minh để điều chỉnh hướng và độ rộng búp sóng theo lưu lượng thực tế, giúp giảm xác suất nghẽn hiệu quả hơn so với sector hóa tĩnh cố định, đồng thời tăng khả năng tái sử dụng tần số.

2. Cấu trúc GSC hoạt động như thế nào trong việc giảm nhiễu?
   GSC thiết kế bộ trọng số anten sao cho triệt tiêu các búp sóng phụ và tín hiệu nhiễu từ các hướng không mong muốn, tối ưu hóa tín hiệu mong muốn, từ đó nâng cao tỉ số tín hiệu trên nhiễu (C/I) và giảm xác suất nghẽn.

3. Tại sao sử dụng dãy anten lưa thưa lại giảm độ phức tạp hệ thống?
   Dãy anten lưa thưa giảm số lượng phần tử anten cần thiết mà vẫn giữ được hiệu suất tương đương, giúp giảm chi phí vật liệu, lắp đặt và xử lý tín hiệu, đồng thời giảm tải cho hệ thống xử lý số.

4. Xác suất nghẽn dưới 1% có ý nghĩa gì trong mạng di động?
   Xác suất nghẽn dưới 1% đảm bảo rằng ít hơn 1% cuộc gọi bị từ chối do nghẽn mạng, nâng cao chất lượng dịch vụ và trải nghiệm người dùng, đồng thời đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng của các nhà mạng.

5. Làm thế nào để điều chỉnh độ rộng búp sóng chính trong thực tế?
   Độ rộng búp sóng chính được điều chỉnh thông qua thiết kế và điều khiển pha, biên độ của các phần tử anten trong dãy dịch pha, sử dụng các bộ dịch pha và thuật toán xử lý tín hiệu số để thay đổi hình dạng búp sóng theo yêu cầu.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích mối quan hệ giữa các thông số anten và xác suất nghẽn trong hệ thống di động CDMA, tập trung vào phương pháp sector hóa động sử dụng anten thông minh.
• Áp dụng cấu trúc triệt nhiễu tổng quát GSC giúp giảm búp sóng phụ và nâng cao hiệu quả truyền dẫn, đảm bảo xác suất nghẽn dưới 1%.
• Giảm độ rộng búp sóng chính và tăng suy hao búp sóng phụ là các yếu tố quan trọng để giảm nghẽn mạng, đặc biệt trong trạng thái hot-beam.
• Sử dụng dãy anten lưa thưa là giải pháp hiệu quả để giảm độ phức tạp và chi phí hệ thống mà vẫn duy trì hiệu suất cao.
• Đề xuất triển khai các giải pháp trên trong vòng 12 tháng nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ mạng di động, đồng thời khuyến khích đào tạo kỹ thuật viên và nâng cao năng lực vận hành.

Các đơn vị kỹ thuật và quản lý mạng nên phối hợp triển khai nghiên cứu ứng dụng, đồng thời theo dõi và đánh giá hiệu quả để điều chỉnh phù hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: Các khái niệm cơ bản. Khái niệm cell- site- cluster 1. Tái sử dụng tần số. Ăn TH ng TA.

Chương 2: Mô hình xây dựng công thức tính xác suất nghẽn. Điều kiện chấp nhận cuộc gọi khi sử dụng anten định hướng 2. Điêu kiện châp nhận cuộc gọi khi sử dụng anten thông minh 2. Mô hình hệ thông và mô hình lưu lượng Chương 3: Tổng quan về anfen.---¿-2-2+©2+2x£+E++EE2EE£EE+SEEEEEESEEerkrrrxerkrsrrerer 3.

Anten đẳng hướng. Anten định hướng. Anten thông minh.- -¿- ¿+ +1 nh TT nh TH Hư 3. Sơ đồ khối tổng quát của anten thông minh.

Dãy anten- các tham số cơ bản 3.cccceeere, Chương 4: Dãy dịch pha dựa trên cấu trúc triệt nhiễu tổng quát GSC 4. _ Hệ thống dãy anten dịch pha. _ Hệ triệt búp sóng phụ tổng quát. Chương 5: Dãy lưa thưa .- Ác 1k TH TT TH TH TT TT TT Hư Phần 2: Kết quả mô phỏng, kết luận và hướng phát triỀn.-------: 2-5252 Chương 6: Kết quả mô phỏng.-- ¿2-5252 ©5£22+2EE+2EE£EE+2EEvEEESEEerEvzrrerkrsrrerer 6.

_ Tính xác suất nghẽn theo độ rộng búp sóng chính, suy hao búp sóng phụ48 6. Sử dụng dãy anten tuyến tính để tạo các chuyên búp sóng bao phủ cell 51 6. Sử dụng dãy tròn để tạo các chuyên búp sóng bao phủ cell Chương 7:Kết luận và hướng phát triỂn. HVTH: Lé Thi Huong Tra MSHV: 10141073 Page 1 Luận văn cao học Kĩ thuật điện tử TS Đỗ Hồng Tuấn DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình Erlang B.- -- ¿+ SE k 111 11T TT TT TH HH 9 Hình 1.2: Hình dạng celÏ .- - --- + 2 S21 21 231 1112311 11 931 H1 1 HH ng ng 10 Hình 1.3: Thiết kế các cell theo vùng .4: Mô hình chia cell.6: Dùng anten có hướng để sector hóa cell.-----¿¿©s+2ss>x++zx+z++ 13 Hình 1.7: Tỷ số nhiễu đồng kênh C/1.--2¿- 2£ 5222++2++2E+tEE++ExerEvzrxerxesrxerex 15 Hình 1.8: Lớp nhiễu đồng kênh thứ nhất .9: Nhiễu đồng kênh khi dùng anten sector 1200.1: Giản đồ bức xạ của anten.2: Mô tả trạng thái hot-beam khi độ rộng búp sóng là 45.3: Cell sử dụng phương pháp BR với 8 búp sóng.1: Anten đẳng hướng và tổ hợp bức xạ.2: Anten có hướng và tổ hợp bức xạ.3: Sơ đồ khối của anten thông minh.4: Sơ đồ khối chỉ tiết của anten thông minh .5: Ba loại anten thông miinh.-- -- ¿+54 E 4E EEEEkEk vs tt tr 30 Hình 3.6: Vùng che phủ của hệ thống anten chuyên búp sóng.7: Hệ thống anten chuyển búp sóng.¿- 2 ©5¿2+2£+++s++zx++zxerxs 31 Hình 3.8: Hệ thống dãy anten thích nghỉ se.9: Vùng che phủ của hệ thống anten thích nghi.10: Đồ thị bức xạ của dãy anten dựa theo giải thuật ước lượng hướng đến.11: Vùng che phủ của hệ thống Switched Beam và Adaptive array.12: Đồ thị bức xạ của dãy tuyến tính đều cho các khoảng cách khác nhau VỚI cùng khẩu độ ( AD€TẨUT€)).

Ặ 4G TH TH ng 36 Hình 3.13: Đồ thị bức xạ của dãy tuyến tính đều với khẩu độ khác nhau với cùng khoảng cách giữa các thành phần giống nhau.-- ¿2 52©2+2c++2z++£xzz+ecse2 37 Hình 3.14: Dãy tuyến tính cách đều. ¿2-52 +2St22xeEE2EEeEEESExerkrrrxerkrrrreres Hình 3.15: Dãy tròn cách đều. ¿--¿-2¿©2+©x222+2EE2EEEEEEEEEEESEkerkrrrkerkrsrrrrer Hình 4.1: Mô hình dãy anten dịch pha.3: Mô hình lại cấu trúc GSC để giải bộ lọc tối ưu .1: Xác suất nghẽn theo suy hao búp sóng phụ.2: Xác suất nghẽn theo độ rộng búp sóng chính .3: Xác suất nghẽn theo tỉ sô lưu lượng tải.4: Xác suất nghẽn theo C/H.5: Hệ số sắp xếp của dãy tuyến tính gồm 6 cT"ï""Hcơ7c7.6: Hệ sé sắp xếp của dãy tuyến tính lược gồm 5 anten.7: Hệ số sắp xếp của dãy tròn II anten (day) và I1 anten(lưa thưa) .8: Hệ số sắp xếp của dãy tròn 9 anten(lưa thưa).---:--- HVTH: Lé Thi Huong Tra MSHV: 10141073 Page 2 Luận văn cao học Kĩ thuật điện tử TS Đỗ Hồng Tuấn DANH SÁCH BẢNG BIÊU Bang 6.1 Cac thông số dành cho mô phỏng.-- ¿2-22 +©5222++£x+2z+ezx++zxerxs 48 Bảng 6.2 Độ rộng búp sóng chính tính theo FLT khi xác suất nghẽn tổng của cell nhỏ ID. 48 HVTH: Lé Thi Huong Tra MSHV: 10141073 Page 3 Luận văn cao học Kĩ thuật điện tử TS Đỗ Hồng Tuấn TỪ VIẾT TÁT TRONG LUẬN VĂN Từ viết tắt Diễn giải CDMA Code Division Multiples Access SBF Switched Beamforming BTS Base Transceiver Station MS Service Class GSC Generalized Sidelobe Canceler FLT Full Load Traffic BR Beam Reassignment HVTH: Lé Thi Huong Tra MSHV: 10141073 Page 4 Luận văn cao học Kĩ thuật điện tử TS Đỗ Hồng Tuấn MO DAU 1.

Téng quan: Trong những năm gần đây, sự phát triên bùng nỗ truyền thông di động cùng với sự phát triển của xã hội đòi hỏi công nghệ truyền thông di động phải đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Số lượng thuê bao các mạng di động lớn nhất Viettel, MobiFone, VinaPhone và Vietnammobile vẫn tiếp tục tăng. Do tính chất di động của các thuê bao nên sẽ có sự phân bố không đều các thuê bao, hình thành những khu vực tắc nghẽn với xác suất nghẽn cao hơn so với khu vực khác.Ngoài ra số lượng thuê bao ngày càng đông, cơ sở hạ tầng không đáp ứng đủ cũng là một nguyên nhân gây tắc nghẽn mạng. Để giải quyết van dé nói trên đã có nhiều biện pháp đưa ra như chia cell, mượn kênh, chồng cell, chia sẻ kênh, anten nghiêng, sector hay sector hóa thích nghỉ [I- 4].Theo phân tích ở [1], chia cell hiệu quả khi có số lượng lớn cell bị tắc nghẽn.

Tuy nhiên đối với hệ thống chỉ có một vài cell nghẽn riêng biệt thì cách này trở nên tốn kém khi phải thêm các thiết bị như anten, bộ thu phát vô tuyến, đầu cuỗi dữ liệu.Hơn nữa, nhiều cell cần được chia đồng thời trước khi tài nguyên kênh truyền thêm vào được tạo ra. Mượn kênh từ những cell lân cận ít tốn kém hơn, hiệu quả khi cell lân cận có lưu lượng thấp. Tuy nhiên, khuyết điểm của cách này là khả năng chống nhiễu, khi cell cho mượn và 2 cell đồng kênh gần nhất với cell tắc nghẽn bị cắm sử dụng những kênh đã cho mượn. Ngoài ra, nếu lưu lượng của cell lân cận không thấp thì việc cho mượn kênh làm giảm tài nguyên kênh truyền và có thê gây ra tắc nghẽn.

Điều này cũng gặp phải bởi chia sẻ kênh. Chồng cell cho phép người dùng ở xa có thê truy cập vào nhiều hơn một trạm gốc, tuy nhiên cách này cũng gây ra nhiều chuyển giao cuộc gọi hơn. Ngoài ra các cách trên liên quan với hệ thống tế bào sử dụng một anten do đó tăng chỉ phí do cần thêm thiết bị. Sector hóa thích nghi sử dụng anten định hướng tận dụng miền không gian đem sự trực giao cho hệ thống, không cần những tổ hợp không gian, dẫn đến máy thu đơn giản.

Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi anten với độ định hướng lí tưởng, ví dụ như không có nhiễu giữa các sector [4]. Cách khác là sector hóa sử dụng các bộ chia búp sóng. Đây là biện pháp hiệu quả vì triệt nhiễu, tăng khả năng tái sử dụng tần số. Đề tài này nói về biện pháp chia sector động dựa vào bộ chia búp sóng và cách thực hiện biện pháp này bằng dãy anten dịch pha dựa vào cấu trúc bộ triệt búp sóng phụ tổng quát ( generalized sidelode canceller- GSC).

HVTH: Lé Thi Huong Tra MSHV: 10141073 Page 5 Luận văn cao học Kĩ thuật điện tử TS Đỗ Hồng Tuấn 2. Mục đích của đề tài: giải quyết ba bài toán -_ Nghiên cứu phương pháp sector động dùng kĩ thuật SDMA. Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số của dãy anten ( độ rộng búp sóng chính, suy hao búp sóng phụ .), tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu với xác suất nghẽn. - _ Xem xét thực hiện sector hóa cell thành nhiéu sector ding day anten dich pha dựa vào cấu trúc triệt nhiễu tổng quát (GSC) - _ Tăng khả năng hiện thực hệ thống bằng cách giảm độ phức tạp của dãy anten.

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng: lí thuyết qui hoạch mạng, các giải thuật thích nghi, các bài báo khoa học, phần mềm Mathlab Phạm vi: khảo sát khả năng chống nghẽn của phương pháp sector hóa thành nhiều sector bằng nhau dùng bộ chia búp sóng, đánh giá tỉ số tín hiệu trên can nhiễu C/I của phương pháp giảm nghẽn khi thực hiện. Giả sử hệ thống di động khảo sát đựa trên nền CDMA. HVTH: Lé Thi Huong Tra MSHV: 10141073 Page 6 Luận văn cao học Kĩ thuật điện tử TS Đỗ Hồng Tuấn Phan 1: Li THUYET CO SO Chuong 1 CAC KHAI NIEM CO BAN 1. Lưu lượng Lưu lượng là lượng tin tức truyền qua kênh thông tin.

Lưu lượng của một thuê bao được tính theo công thức : Cxt A= 3600 Trong đó : C : số cuộc gọi trung bình trong một giờ của một thuê bao t: thời gian trung bình cho một cuộc gọi (s) A : lưu lượng thông tin trên một thuê bao (tính bằng Erlang) 1. Cấp dịch vụ GoS (Grade of Service) 1. Mô hình Erlang B Theo mô hình Erlang B, người ta định nghĩa một đại lượng đặc trưng cho xác suất nghẽn hệ thống vào giờ cao điểm là GoS. Erlang B là mô hình hệ thống thông tin theo kiểu tiêu hao có nghĩa là thuê bao không gọi lại khi cuộc gọi không thành công, đồng thời xem số cuộc gọi đến là biến ngẫu nhiên phân bố theo qui luật Poisson.

Để dễ dàng cho việc tra cứu người ta đã lập ra bảng Erlang B (phần phụ lục) dựa trên 3 thông số : - Tổng số kênh truyền C - Lưu lượng hệ thống A - Xác suất nghẽn của hệ thống GoS Với ý nghĩa của xác suất nghẽn, ta có : Lưu lượng đến = lưu lượng được truyền + lưu lượng nghẽn A[Erl] = A * (1 — GoS)[Erl] + A * GoS[Erl] HVTH: Lé Thi Huong Tra MSHV: 10141073 Page 7 Luận văn cao học Kĩ thuật điện tử TS Đỗ Hồng Tuấn Muến tuyển | Thiếtlập Được truyền IKônh [ưu ——————— A. luong TCH A CuQC BỌI A*(1-GoS) Bi nghén A* GoS Hình 1.1: Mé hinh Earlang B Theo thống kê cho thấy thì các thuê bao cá nhân sẽ không nhận ra được sự tắc nghẽn hệ thống ở mức dưới 10%. Tuy nhiên để mạng hoạt động với hiệu suất cao thì mạng tế bào thường có GoS = 2% nghĩa là tối đa 2% lưu lượng bị nghẽn, tối thiểu 98% lưu lượng được truyền. Xác suất nghẽn GoS Xác suất nghẽn của hệ thống được tính theo công thức sau : AC Gos = = FE Lk=0 FT Trong đó : A : lưu lượng C: số kênh 1.

Khái niém Cell - Site— Cluster 1. Khai niém cell Hệ thống điện thoại di động trước đây được cấu trúc giống như hệ thống truyền hình phát thanh quảng bá : Một trạm phát sóng công suất mạnh đặt tại một cao điểm có thé phát tín hiệu trong vòng bán kính đến 50km. Trong cấu trúc này, số kênh thoại trong giao diện radio rất hạn chế.