Luận án tiến sĩ kỹ thuật viễn thông nghiên cứu phát triển mô hình thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28 ghz và 38 ghz

Luận án tiến sĩ nghiên cứu phát triển mô hình thuật toán ước lượng suy hao và hướng sóng trong hệ thống vô tuyến đa anten tần số 28 GHz và 38 GHz.

• Tác giả: Vũ Thanh Quang
• Người hướng dẫn: GS. Vũ Văn Yêm
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Phát Triển Mô Hình, Thuật Toán Ước Lượng Suy Hao Truyền Sóng Và Hướng Sóng Tới Trong Hệ Thống Vô Tuyến Đa Anten Ở Tần Số 28GHz Và 38GHz
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Bài viết này nghiên cứu mô hình thuật toán ước lượng suy hao và hướng sóng trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28GHz và 38GHz. Mục tiêu chính là phát triển các phương pháp chính xác để ước lượng suy hao tín hiệu trong các điều kiện khác nhau. Việc sử dụng tần số cao như 28GHz và 38GHz mang lại nhiều thách thức trong việc duy trì chất lượng tín hiệu. Các mô hình hiện có cần được cải tiến để đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng truyền thông không dây hiện đại.

II. Mô hình suy hao truyền sóng

Mô hình suy hao truyền sóng được phân tích dựa trên các mô hình như 3GPP TR 38 và Stanford University Interim Model (SUI). Mô hình 3GPP TR 38 cung cấp các thông số cần thiết cho việc ước lượng suy hao trong môi trường đô thị. Mô hình SUI được sử dụng để mô phỏng các điều kiện truyền thông không dây trong các khu vực khác nhau. Kết quả cho thấy rằng mô hình 3GPP TR 38 cho kết quả chính xác hơn trong việc ước lượng suy hao tín hiệu ở tần số 28GHz và 38GHz. Việc áp dụng các mô hình này giúp cải thiện độ tin cậy của hệ thống vô tuyến.

III. Thuật toán xử lý dữ liệu

Các thuật toán như Hồi quy tuyến tính và K-Nearest Neighbor (KNN) được áp dụng để ước lượng suy hao trong môi trường vô tuyến. Kết quả cho thấy rằng thuật toán KNN cho độ chính xác cao hơn trong việc dự đoán suy hao tín hiệu. Việc sử dụng các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác mà còn giảm thiểu thời gian tính toán. Các mô phỏng cho thấy rằng việc áp dụng kỹ thuật vô tuyến hiện đại có thể nâng cao hiệu suất của hệ thống đa anten.

IV. Xác định hướng sóng

Nghiên cứu cũng tập trung vào việc xác định hướng sóng tới của tín hiệu vô tuyến. Hệ thống thu đa anten được thiết kế để xác định hướng sóng với độ chính xác cao. Các phương pháp như phân đoạn không gian và làm mịn không gian được áp dụng để cải thiện độ chính xác của việc xác định hướng sóng. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc sử dụng các phương pháp này có thể nâng cao khả năng nhận diện hướng sóng trong các điều kiện môi trường khác nhau.

V. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc phát triển các mô hình và thuật toán ước lượng suy hao và hướng sóng là rất cần thiết trong bối cảnh vô tuyến đa anten. Các kết quả đạt được không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc cải thiện chất lượng dịch vụ truyền thông không dây. Hướng phát triển tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa các mô hình và thuật toán để đáp ứng tốt hơn các yêu cầu của hệ thống vô tuyến trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG VÀ KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN ĐA ANTEN Ở DẢI SÓNG MILIMET .1 Truyền sóng ở dải sóng milimet .2 Các mô hình suy hao truyền sóng ở dải sóng milimet .1 Mô hình suy hao truyền sóng trong không gian tự do .2 Mô hình 3GPP TR 38.3 Mô hình Stanford University Interim Model (SUI model) .4 Mô hình suy hao NYU .3 Kênh vô tuyến ở dải sóng mm .1 Bộ dò kênh vô tuyến .2 Mô phỏng kênh vô tuyến .4 Các vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết .5 Kết luận chương. 28 CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG ƯỚC LƯỢNG MÔ HÌNH SUY HAO TRUYỀN SÓNG Ở DẢI SÓNG MILIMET .1 Thuật toán học máy trong ước lượng mô hình suy hao truyền sóng dải sóng milimet……….1 Thuật toán Hồi quy tuyến tính .2 Thuật toán K-Nearest Neighbor .2 Mô phỏng môi trường truyền sóng .1 Mô phỏng môi trường truyền sóng .2 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng bằng hai thuật toán đề xuất .3 So sánh với kết quả của 3GPP và NYU Wireless .3 Thuật toán xử lý dữ liệu trong mô hình suy hao truyền sóng ở dải sóng milimet53 2.1 Thuật toán CoIEE .2 Phương pháp 1: Sử dụng các số mũ suy hao truyền sóng tham chiếu. 54 iii 33a8d66 6e7d7dc9e13 dd1 05b1 1d31 bb1a 3455 1df2b0 cb9 7186 bc6 d16a 369ee5 b ee72a4a6 c95e 8b44 261 c11b4da31 9ff705 b88da 47d8 4df733 b53a c07db5dfacc 1510e98 0f4 50b60aa5d5a6890 d04 084e1 69f91b0a 0746aa f8db6ad4b36 3cb2aa f7241 c66a 32f777 f8d7 cb0bb287 f89ee b3cc87 25aa013 8eb5 ef5 3e30 c2eaa3 b4 e02a5a6fa 70b0 7f7 fcd90 ba65b61b8 f12 3f1 9667 d8f652fe56 cf4 b7e8a dcc6c3 27fc8c5 9ff18a6 cc5 b550e f27 2207e 2890 e7004 6d87 71b5cc78 c4cc78 b7b5 3ed 7c671 77c6ed c0d9 cb4e3df6 d9b4 f27 9f2 4b01 e9147a 384db32 2798e 50c0f8e b6 be2c8 01b1fb0070 8e12 c6de 961 c5f1c0 06855 d27 b368 f5d3200 457bf86 82875 8 7da9aa76 fc2 ed63 f83 0eaf0 c38 74ebfb6 7e9c8ed f16 f6dc82 6b51 078e7 60f49c 65a914d4973 444e2 d79a7 58d43b2e 6adbb6da 6d7 cb1 d692 8950 8de5 27b9 8e614 08e5183 8cb468 07e5 f69d5b5 f32e 0b59 dd6 d94 9422a0 b5 cc7e 452e d3c3d3a4 8f c8c0 747 d2d9 988b26a4d181 f8d1ae03e7 8f6a 3d5a4 0036 f14 74f03bfa68a33 1f 24180d1943 19c5b53 60e51 00c27f5c0 6601 be5b55b9 1eb2 908e5 cb1a159e 6e2b bd19 f0b1a72 c4971 21fb1e8 ee703 c88 1d05 b4f370 b27a4 cb9a 76d3 8fc7fa3 9f9 6e4c1 25a430 5bfc91 dc8 7d41 6036 0fb00fca063 6038aae 4774 0cfd0a7 b33ab4d c075 cc2 f31a 7f7 245 c7a5fca8 f749 3b20 d1be27aa69 d40 c7a2 f7f36b3f0ae f35 e190ac1c9 6f6 f10 748 f84c4d3a 7aaad61 9ff8ef2 9806 c05 43c99b8a 20c9a1df4 b83b8 d125 48d1f8 da85e1 7f2 45c47e48 f5 cf18c4a38b4fb6219a 69980 133a2 49 2.3 Phương pháp 2: Nội suy từ bộ dữ liệu các số mũ suy hao truyền sóng của các điểm thu………………………………………………………………………………56 2.4 Phương pháp 3: Nội suy từ bộ dữ liệu suy hao truyền sóng và khoảng cách Tx- Rx của các điểm thu .5 Phương pháp 4: Minimum Mean Square Error (MMSE) .6 So sánh kết quả của 4 phương pháp .4 Kết luận Chương 2. 84 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH HƯỚNG SÓNG TỚI CỦA NGUỒN TÍN HIỆU VÔ TUYẾN Ở DẢI SÓNG MM.1 Hệ thống thu đa anten dựa trên kiến trúc máy thu định nghĩa chức năng bằng phần mềm để xác định hướng sóng tới của tín hiệu vô tuyến ở dải sóng mm .1 Kiến trúc hệ thống .2 Xử lý tín hiệu và ước lượng hướng sóng tới .3 Kết quả mô phỏng .2 Đề xuất hệ thống thu đa anten dựa trên kiến trúc máy thu trung tần số kết hợp bộ di pha 90 độ để xác định hướng sóng tới của tín hiệu vô tuyến ở dải sóng mm .1 Kiến trúc hệ thống .2 Xử lý tín hiệu và ước lượng hướng sóng tới .3 Kết quả mô phỏng .3 Đề xuất giải pháp xác định hướng sóng tới của tín hiệu vô tuyến tương quan ở dải sóng mm sử dụng giải pháp phân đoạn không gian và làm mịn không gian .1 Phân đoạn và làm mịn không gian .2 Kết quả mô phỏng .4 Kết luận chương 3.

101 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 102 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 104 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .