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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:142

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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" trình bày các nội dung chính sau: Hệ thống và kênh truyền vô tuyến đa anten ở dải sóng milimet; Thuật toán xử lý dữ liệu trong ước lượng mô hình suy hao truyền sóng ở dải sóng mm; Giải pháp xác định hướng sóng tới của nguồn tín hiệu vô tuyến ở dải sóng mm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THANH QUANG 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 KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Hà Nội - 2023 i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THANH QUANG 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 Ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 9520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Vũ Văn Yêm Hà Nội - 2023 ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “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” là kết quả nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành trong và ngoài nước trong danh mục các công trình khoa học đã công bố của luận án. Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Tác giả luận án Vũ Thanh Quang i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Vũ Văn Yêm, người đã tận tình hướng dẫn trực tiếp nghiên cứu sinh về mặt khoa học và hỗ trợ về mọi mặt để tôi có thể hoàn thành bản luận án này sau 6 năm làm nghiên cứu sinh. Qua đây, tôi cũng xin cảm ơn Bộ môn hệ thống viễn thông, Viện Điện tử - Viễn thông trước đây, nay là Khoa kỹ thuật truyền thông, Trường Điện - Điện tử Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh trong quá trình học tập, nghiên cứu. Nghiên cứu sinh cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thành viên nghiên cứu của RFM lab, Đại học Bách khoa Hà Nội đã đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian nghiên cứu vừa qua. Cuối cùng, tôi cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã giúp đỡ, chia sẻ, khích lệ, động viên để tối có thể hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Tác giả luận án Vũ Thanh Quang ii
MỤC LỤC MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ........................................................................................... ix DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................................... xii DANH MỤC BẢNG BIỂU.............................................................................................. xvi MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG VÀ KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN ĐA ANTEN Ở DẢI SÓNG MILIMET .......................................................................................................... 6 1.1 Truyền sóng ở dải sóng milimet ................................................................................. 6 1.2 Các mô hình suy hao truyền sóng ở dải sóng milimet .............................................. 8 1.2.1 Mô hình suy hao truyền sóng trong không gian tự do ....................................... 8 1.2.2 Mô hình 3GPP TR 38.900 .................................................................................. 9 1.2.3 Mô hình Stanford University Interim Model (SUI model) .............................. 12 1.2.4 Mô hình suy hao NYU ..................................................................................... 13 1.3 Kênh vô tuyến ở dải sóng mm .................................................................................. 16 1.3.1 Bộ dò kênh vô tuyến ......................................................................................... 16 1.3.2 Mô phỏng kênh vô tuyến .................................................................................. 17 1.4 Các vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết .......................................................... 24 1.5 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 .............................. 29 2.1 Thuật toán học máy trong ước lượng mô hình suy hao truyền sóng dải sóng milimet………. .................................................................................................................. 29 2.1.1 Thuật toán Hồi quy tuyến tính .......................................................................... 29 2.1.2 Thuật toán K-Nearest Neighbor ....................................................................... 31 2.2 Mô phỏng môi trường truyền sóng .......................................................................... 34 2.2.1 Mô phỏng môi trường truyền sóng ................................................................... 34 2.2.2 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng bằng hai thuật toán đề xuất .... 35 2.2.3 So sánh với kết quả của 3GPP và NYU Wireless ............................................ 53 2.3 Thuật toán xử lý dữ liệu trong mô hình suy hao truyền sóng ở dải sóng milimet53 2.3.1 Thuật toán CoIEE ............................................................................................. 53 2.3.2 Phương pháp 1: Sử dụng các số mũ suy hao truyền sóng tham chiếu ............. 54 iii
2.3.3 Phương pháp 2: Nội suy từ bộ dữ liệu các số mũ suy hao truyền sóng của các điểm thu………………………………………………………………………………56 2.3.4 Phương pháp 3: Nội suy từ bộ dữ liệu suy hao truyền sóng và khoảng cách Tx- Rx của các điểm thu .................................................................................................... 68 2.3.5 Phương pháp 4: Minimum Mean Square Error (MMSE) ................................ 80 2.3.6 So sánh kết quả của 4 phương pháp ................................................................. 83 2.4 Kết luận Chương 2 ..................................................................................................... 84 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH HƯỚNG SÓNG TỚI CỦA NGUỒN TÍN HIỆU VÔ TUYẾN Ở DẢI SÓNG MM...................................................................... 85 3.1 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 ............ 85 3.1.1 Kiến trúc hệ thống ............................................................................................ 85 3.1.2 Xử lý tín hiệu và ước lượng hướng sóng tới .................................................... 86 3.1.3 Kết quả mô phỏng ............................................................................................ 89 3.2 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 ......... 92 3.2.1 Kiến trúc hệ thống ............................................................................................ 92 3.2.2 Xử lý tín hiệu và ước lượng hướng sóng tới .................................................... 93 3.2.3 Kết quả mô phỏng ............................................................................................ 95 3.3 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 .............. 96 3.3.1 Phân đoạn và làm mịn không gian ................................................................... 96 3.3.2 Kết quả mô phỏng ............................................................................................ 98 3.4 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 ...................................................................... 105 iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 1 ADC Analog to Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự - số 2 ABF Adaptive Beam-Forming Tạo búp sóng thích nghi 3 AOA Angle of Arrival Hướng sóng tới 4 AR Auto Regressive Tự hồi quy 5 ARMA Autoregressive Moving Tự hồi quy trung bình động Average 6 AWGN Additive White Gaussian Tạp âm Gauss trắng cộng Noise 7 BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít 8 BPF Band Pass Filter Bộ lọc thông dải 9 CDF Cumulative Distribution Hàm phân bố tích luỹ Function 10 CFO Carrier Frequency Offset Dịch tần số sóng mang 11 CIR Channel Impulse Response Đáp ứng xung của kênh 12 CNR Carrier to Noise Ratio Tỷ số công suất sóng mang trên tạp âm 13 CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh 14 CSM Coherent Signal Subspace Phương pháp không gian con tín Method hiệu tương quan 15 DFS Direction Finding System Hệ thống định hướng 16 DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc 17 DIV Diversity Phân tập 18 DOA Direction Of Arrival Hướng sóng tới 19 DOD Direction Of Departure Hướng sóng đi 20 DS Discrete Source Nguồn rời rạc v
STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 21 DSP Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số 22 EGC Equal Gain Combining Kết hợp tăng ích đều 23 ES Extended Source Nguồn mở rộng 24 ESPRIT Estimation of Signal Ước lượng tham số tín hiệu dựa Parameters via Rotational vào kỹ thuật bất biến quay Invariance Techniques 25 FBSS Forward-Backward Spatial Làm mượt miền không gian Smoothing thuận nghịch 26 FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số 27 FPGA Field Programmable Gate Mảng cổng logic khả trình Array trường 28 FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh 29 ICI Inter Carrier Interference Nhiễu liên sóng mang 30 IDFT Inverse Discrete Fourier Biến đổi Fourier ngược rời rạc Transform 31 IFFT Inverse Fast Fourier Biến đổi Fourier ngược nhanh Transform 32 IF Intermediate Frequency Trung tần hay tần số trung gian 33 ISI Inter Symbol Interference Nhiễu liên ký hiệu 34 ISM Industrial, Scientific and Y tế, khoa học và công nghiệp Medical 35 LMMSE Linear Minimum Mean Lỗi bình phương tối thiểu tuyến Square Error tính 36 LMS Least Mean Square Trung bình bình phương nhỏ nhất 37 LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp 38 LNB Low Noise Block Khối tạp âm thấp và hạ tần 39 LOS Line Of Sight Tầm nhìn thằng vi
STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 40 LS Least Squares Bình phương cực tiểu 41 MAI Multiple Antenna Interference Nhiễu đa ăng ten 42 MIMO Multiple Input Multiple Nhiều đầu vào nhiều đầu ra Output 43 MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra 44 ML Maximum Likelihood Khả năng lớn nhất 45 MLSE Maximum Likelihood Phương pháp ước lượng chuỗi Sequence Estimation khả năng lớn nhất 46 MMSE Minimum Mean Square Error Lỗi bình phương trung bình tối thiểu 47 MPC Multi- Path Components Các thành phần đa đường 48 MRC Maximum Ratio Combing Kết hợp tỷ số tối đa 49 MSE Mean Square Error Lỗi bình phương trung bình 50 MSS Modified Spatial Smoothing Phương pháp làm mượt miền không gian cải tiến 51 MUSIC MUltiple SIgnal Phân loại tín hiệu đa đường Classification 52 OFDM Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo tần số Division Multiplexing trực giao 53 PDF Probability Density Function Hàm mật độ xác suất 54 PSD Power Spectrum Density Mật độ phổ công suất 55 QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ 56 RF Radio Frequency Tần số vô tuyến 57 RMS Root Mean Square Căn quân phương 58 RMSE Root Mean Square Error Lỗi căn quân phương 59 RT Ray Tracing Thuật toán tìm tia 60 SC Selection Combining Kỹ thuật kết hợp lựa chọn vii
STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 61 SDR Software Defined Radio Vô tuyến định nghĩa chức năng bằng phần mềm 62 SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu 63 SISO Single Input Single Output Một đầu vào một đầu ra 64 SM Spatial Multiplexing Ghép kênh không gian 65 SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm 66 SDMA Space Division Multi Access Đa truy nhập phân chia theo không gian 67 SS Spatial Smoothing Kỹ thuật làm mịn miền không gian 68 SVD Singular Value Phân tích giá trị riêng Decomposition 69 TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian 70 TDMA Time Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo thời Access gian 71 TLS Total Least Squares Tổng bình phương cực tiểu 72 TOPS Test of orthogonality of Kiểm tra tính trực giao của projected subspaces không gian con hình chiếu 73 UE User Equipment Thiết bị đầu cuối 74 ULA Uniform Linear Array Dàn ăng ten đồng dạng tuyến tính 75 ZF Zero Forcing (Bộ lọc) ép không 76 WLAN Wire Local Area Network Mạng cục bộ không dây viii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU STT Kí hiệu Đơn vị Mô tả 1 L Suy hao hệ thống 2 𝑛 Số mũ suy hao 3  m Bước sóng 4  Hằng số truyền sóng 5  Hằng số Pi = 3.14 6 𝑃𝑡 W Công suất phát 7 𝑃𝑟 W Công suất nhận được tại máy thu 8 𝐺𝑟 𝑑𝐵 Độ tăng ích của anten thu 9 𝐺𝑡 𝑑𝐵 Độ tăng ích của anten phát 10 𝑃𝐿 𝐹𝑆 𝑑𝐵 Suy hao truyền sóng trong không gian tự do 11 𝑃𝐿 𝑝 𝑑𝐵 Suy hao log-distance 12 𝑑0 m Khoảng cách tham chiếu m Khoảng cách truyền nhận từ trạm phát đến trạm 𝑑 13 thu Biến xác suất ngẫu nhiên theo phân phối 𝑋𝑠 14 Gaussian 15 𝑓𝑐 GHz Tần số trung tâm 16 𝑐 m/s Vân tốc ánh sáng 17 ℎ 𝐵𝑆 m Chiều cao anten tại BS 18 ℎ 𝑈𝑇 m Chiều cao anten tại UT 19 𝑃𝐿 𝑆𝑈𝐼 𝑑𝐵 Suy hao truyền sóng theo mô hình SUI 20 𝛾 Path loss exponent 21 ℎ 𝑇𝑋 m Chiều cao anten phát 22 𝐶ℎ 𝑑𝐵 Hệ số hiệu chỉnh cho chiều cao anten thu 23 𝐶𝑠 𝑑𝐵 Hệ số điều chỉnh cho shadowing 24 𝑃𝐿 𝐶𝐼 𝑑𝐵 Suy hao CI 25 𝑋 𝜎𝐶𝐼 Biến ngẫu nhiên Gauss 26 ̅ 𝑛 Số mũ suy hao trung bình 27 σ Độ lệch chuẩn 28 𝑁 Số điểm dữ liệu suy hao 29 𝑃𝐿 𝐹𝐼 Suy hao truyền sóng theo mô hình FI ix
STT Kí hiệu Đơn vị Mô tả 30 𝛼 𝑑𝐵 Tham số đánh chặn 31 𝛽 Tham số độ dốc phụ thuộc khoảng cách 32 𝑋σ Biến xác suất ngẫu nhiên thể hiện shadow fading 33 𝑃𝐿 𝑑𝐵 Giá trị suy hao Hệ số kênh MIMO giữa anten phát thứ m và hm,k(f) 34 anten thu thứ k đối tần số sóng mang phụ f 35 p Thành phần đa đường thứ p 36 Φ Pha của các thành phần đa đường 37 τ s Trễ lan truyền Khoảng cách giữa các anten liền kề nhau trong dT m mảng anten của bên phát TX, được tính theo bước 38 sóng mang Khoảng cách giữa các anten liền kề nhau trong dR m mảng anten của bên thu RX, được tính theo bước 39 sóng mang 40 φ Góc phương vị phát AOD 41 ϕ Góc phương vị tới AOA hay DOA 42 𝑁 𝑘 (𝑥) Lân cận của x được xác định bởi 𝑘 điểm gần 𝑥 𝑖 43 𝐷 Khoảng cách Euclidean 44 E1, E2 Biên độ của tín hiệu Sự sai khác pha của tín hiệu thu được tại hai máy 𝛥𝜓 45 thu 46 HT Biến đổi Hilbert 47 𝐸[. ] Toán tử kì vọng 48 𝑥(𝑛) 𝐻 Phép biến đổi Hermitien 49 𝑹 𝑆𝑆 Ma trận hiệp phương sai tín hiệu 50 𝜎2 𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒 Công suất của tạp âm 51 𝑰 Ma trận đơn vị 52 𝐴 Ma trận chứa thông tin về góc pha của tín hiệu tới 53 𝑎(𝜑 𝑖 ) Vecto chỉ phương 54 𝜑𝑖 Góc tới hay hướng sóng tới Ma trận có chứa các véc tơ riêng của tín hiệu 𝑉𝑠 V 55 và vector riêng của tạp âm 𝑉 𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒 x
STT Kí hiệu Đơn vị Mô tả Véc tơ hợp thành của M-K véc tơ riêng tương 𝑉 𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒 56 ứng với giá trị riêng nhỏ nhất 57 𝑉𝑠 Véc tơ hợp thành của K giá trị riêng lớn nhất Ma trận vector đường chéo với các giá trị riêng D 58 thực 59 𝑅 𝑥𝑥 Ma trận hiệp phương sai 60 K Tín hiệu tới (tương ứng với K hướng sóng tới) 61 𝐹 ( 𝜑) Hàm độ lệch hay hàm phân loại 62 PMUSIC Hàm phổ giả MUSIC xi
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Quy ước khoảng cách trong mô hình suy hao đề xuất bởi 3GPP .....................9 Hình 1.2 Phổ công suất AOA hay DOA tại tần số 28 GHz ..........................................18 Hình 1.3 Phổ công suất AOD tại tần số 28 GHz. ..........................................................19 Hình 1.4 PDP định hướng với công suất cao nhất tại tần số 28 GHz ...........................19 Hình 1.5 PDP đẳng hướng tại tần số 28 GHz. ...............................................................20 Hình 1.6 PDP ứng với 2 anten tại tần số 28 GHz ..........................................................20 Hình 1.7 Suy hao đường truyền tại tần số 28 GHz........................................................21 Hình 1.8 Phổ công suất AOA tại tần số 38 GHz ...........................................................21 Hình 1.9 Phổ công suất AOD tại tần số 38 GHz ...........................................................22 Hình 1.10 PDP định hướng với công suất cao nhất tại tần số 38 GHz .........................22 Hình 1.11 PDP đẳng hướng tại tần số 38 GHz ..............................................................23 Hình 1.12 PDP ứng với 2 anten tại tần số 38 GHz ........................................................23 Hình 1.13 Suy hao đường truyền tại tần số 38 GHz. ....................................................24 Hình 2.1 Sơ đồ dự đoán mô hình suy hao truyền sóng sử dụng thuật toán Hồi quy tuyến tính .......................................................................................................................31 Hình 2.2 Sơ đồ dự đoán mô hình suy hao truyền sóng sử dụng thuật toán KNN .........33 Hình 2.3 Mô hình mô phỏng môi trường truyền sóng khu đô thị Times City ..............34 Hình 2.4 Mô hình mô phỏng môi trường truyền sóng trường THPT Nguyễn Huệ ......34 Hình 2.5 Dạng dữ liệu thu được sau khi mô phỏng ở phần mềm WirelessInsite..........35 Hình 2.6 Mô hình suy hao truyền sóng tần số 28 GHz cho LOS với chiều cao anten phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................37 Hình 2.7 Mô hình suy hao truyền sóng tần số 28 GHz cho NLOS với chiều cao anten phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................37 Hình 2.8 Mô hình suy hao truyền sóng tần số 38 GHz cho LOS với chiều cao anten phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................38 Hình 2.9 Mô hình suy hao truyền sóng tần số 38 GHz cho NLOS với chiều cao anten phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................38 Hình 2.10 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 28 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m khi giá trị k tăng .............................................................................................................39 Hình 2.11 Độ lệch chuẩn của NLOS ở tần số 28 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m khi giá trị k tăng .........................................................................................................40 xii
Hình 2.12 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 38 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m khi giá trị k tăng .............................................................................................................40 Hình 2.13 Độ lệch chuẩn của NLOS ở tần số 38 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m khi giá trị k tăng .........................................................................................................41 Hình 2.14 Mô hình suy hao truyền sóng tần số 28 GHz cho LOS với chiều cao anten phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................46 Hình 2.15 Mô hình suy hao truyền sóng tần số 28 GHz cho NLOS với chiều cao anten phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................46 Hình 2.16 Mô hình suy hao truyền sóng tần số 38 GHz cho LOS với chiều cao anten phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................47 Hình 2.17 Mô hình suy hao truyền sóng tần số 38 GHz cho NLOS với chiều cao anten phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................47 Hình 2.18 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 28 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m khi giá trị k tăng .............................................................................................................48 Hình 2.19 Độ lệch chuẩn của NLOS ở tần số 28 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m khi giá trị k tăng .........................................................................................................49 Hình 2.20 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 38 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m khi giá trị k tăng .............................................................................................................49 Hình 2.21 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 38 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m khi giá trị k tăng .............................................................................................................49 Hình 2.22 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........60 Hình 2.23 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................60 Hình 2.24 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................60 Hình 2.25 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................60 Hình 2.26 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................61 Hình 2.27 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=2.456 ...............................................61 Hình 2.28 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........62 Hình 2.29 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................62 Hình 2.30 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................62 Hình 2.31 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................63 Hình 2.32 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................63 Hình 2.33 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=55.93 ...............................................63 Hình 2.34 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........64 xiii
Hình 2.35 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................64 Hình 2.36 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................65 Hình 2.37 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................65 Hình 2.38 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................65 Hình 2.39 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=25.08 ...............................................66 Hình 2.40 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........66 Hình 2.41 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................67 Hình 2.42 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................67 Hình 2.43 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................67 Hình 2.44 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................67 Hình 2.45 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=50.38 ...............................................68 Hình 2.46 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........71 Hình 2.47 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................72 Hình 2.48 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................72 Hình 2.49 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................72 Hình 2.50 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................72 Hình 2.51 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=888.3 ...............................................73 Hình 2.52 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........73 Hình 2.53 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................74 Hình 2.54 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................74 Hình 2.55 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................74 Hình 2.56 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................74 Hình 2.57 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=32160 ..............................................75 Hình 2.58 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........76 Hình 2.59 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................76 Hình 2.60 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................76 Hình 2.61 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................76 Hình 2.62 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................77 Hình 2.63 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=11950 ..............................................77 Hình 2.64 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần...........78 Hình 2.65 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................78 Hình 2.66 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................78 xiv
Hình 2.67 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................78 Hình 2.68 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................79 Hình 2.69 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=19930 ..............................................79 Hình 2.70 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=44560 ..............................................79 Hình 2.71 Kết quả mô phỏng suy hao truyền sóng dùng phương pháp MMSE ...........80 Hình 2.72 Kết quả mô phỏng suy hao truyền sóng dùng phương pháp MMSE ...........81 Hình 2.73 Kết quả mô phỏng suy hao truyền sóng dùng phương pháp MMSE ...........82 Hình 2.74 Kết quả mô phỏng suy hao truyền sóng dùng phương pháp MMSE ...........82 Hình 3.1 Hệ thống thu đa anten xác định hướng sóng tới trong mặt phẳng phương vị của tín hiệu vô tuyến ở dải sóng mm dựa trên kiến trúc máy thu trung tần số .............85 Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống được mô hình hóa và mô phỏng ............................................89 Hình 3.3 Kết quả RMSE theo tỷ số tín hiệu trên tạp âm ............................................ 101 xv
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng suy hao truyền sóng trong từng điều kiên môi trường khác nhau đề xuất bởi tổ chức kiểm định viễn thông Châu Âu 3GPP [22]. ...............................................10 Bảng 3.1 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán Hồi quy tuyến tính ...................................................................................................... 112 Bảng 3.2 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................................... 112 Bảng 3.3 kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................................... 112 Bảng 3.4 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán Hồi quy tuyến tính ...................................................................................................... 113 Bảng 3.5 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................................... 113 Bảng 3.6 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................................... 114 Bảng 3.7 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán Hồi quy tuyến tính ...................................................................................................... 114 Bảng 3.8 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................................... 114 Bảng 3.9 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................................... 115 Bảng 3.10 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán Hồi quy tuyến tính ...................................................................................................... 115 xvi
Bảng 3.11 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................................... 116 Bảng 3.12 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................................... 116 Bảng 3.13 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán hồi quy tuyến tính ............................................................................. 117 Bảng 3.14 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................... 117 Bảng 3.15 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................... 117 Bảng 3.16 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán hồi quy tuyến tính ............................................................................. 118 Bảng 3.17 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................... 118 Bảng 3.18 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN .................................................................................................................... 119 Bảng 3.19 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán Hồi quy tuyến tính ............................................................................ 119 Bảng 3.20 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dsụng thuật toán KNN ........................................................................................................... 119 Bảng 3.21 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN ........................................................................................................... 120 xvii
Bảng 3.22 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán hồi quy tuyến tính ............................................................................. 121 Bảng 3.23 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN ........................................................................................................... 121 Bảng 3.24 Kết quả dự đoán mô hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn Huệ, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN ........................................................................................................... 121 Bảng 3.25 Kết quả mô hình suy hao truyền sóng của NYU Wireless ở tần số 28 GHz [11].............................................................................................................................. 122 xviii