Luận án Nghiên cứu giải pháp đánh giá và đảm bảo tương thích điện từ trường cho các thiết bị vô tuyến điện tử

Trên cơ sở mô hình mạng và hệ thống trong phần đầu của chƣơng, trong phần này, luận án phân tích sự ảnh hƣởng của hiệu ứng pha-đinh đến xác suất gián đoạn hoạt động, từ đó cung cấp thêm về các cơ chế tạo nhiễu cũng nhƣ sự tác động của chúng. Luận án có thể chứng minh rằng tổng công suất nhiễu bị chi phối bởi công suất gây nhiễu gần nhất đối với lớp các hiệu ứng pha-đinh, cụ thể cho từng trƣờng hợp. Điều này cũng giống nhƣ trƣờng hợp một số nguồn nhiễu gần nhất bị loại bỏ

pdf133 trang | Chia sẻ: tueminh09 | Ngày: 24/01/2022 | Lượt xem: 75 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu giải pháp đánh giá và đảm bảo tương thích điện từ trường cho các thiết bị vô tuyến điện tử, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
của Pa1 chiếm phần giới hạn của Pa2 và cả phần giới hạn của (N - 1)Pa2 đối với giá trị hữu hạn bất kỳ N ≥ 2 (tức là biểu thức (3.15) thỏa mãn với X = Pa1 và Y = Pa2 hoặc Y = (N - 1)Pa2) do đó,          1 21 2 1 1 Pr 1Pr lim lim 1 Pr Pr a aa a x x a a P N P xP P x P x P x          (3.17) Kết hợp điều này với các giới hạn sau,     1 2 1 2Pr Pr Pr 1 N a a ai a ai i k P P x P x P N P x                 (3.18) và lƣu ý rằng N là hữu hạn với xác suất bằng 1 khi số lƣợng trung bình các nút là hữu hạn, theo đó nhận đƣợc biểu thức (3.13). Tại vùng gián đoạn hoạt động thấp, Pout trong (3.11) xấp xỉ xác suất gián đoạn hoạt động theo tổng công suất nhiễu:    1Pr Prai ai P x P x   (3.19) Ƣu điểm có thể thấy rõ của biểu thức (3.11) mang lại là làm cho việc phân tích cũng nhƣ xây dựng mô hình toán và thống kê trở nên đơn giản hơn. 3.1.1. Trƣờng hợp tất cả các tín hiệu nhiễu hoạt động Luận án xét trƣờng hợp đầu tiên k = 1, tức là tất cả các tín hiệu nhiễu đang hoạt động. Xác suất gián đoạn hoạt động có thể đƣợc đánh giá bằng biểu thức (3.6) và (3.11). Từ quan điểm thực tế, luận án quan tâm đến dải xác suất gián đoạn hoạt động Pout << 1, tức là thông tin có độ tin cậy cao. Xét trƣờng hợp khi Fd(D) → 1 và sử dụng phép khai triển chuỗi MacLaurean 1 Ne N   , trong đó N là số lƣợng trung bình các máy phát trong vùng nhiễu hoạt động, khi đó biểu thức (3.11) đƣợc đơn giản hóa thành:  ( )out V r D P N dV   (3.20) Khi ρ = const nhận đƣợc: / max m v outP N D  (3.21) 78 Trong trƣờng hợp này, xác suất gián đoạn hoạt động Pout tỷ lệ tuyến tính với số nút trung bình maxN trong vùng nhiễu đủ và với mật độ nút ρ. Dựa trên kết quả nhận đƣợc với k = 1, có thể kết luận rằng trƣờng hợp khi chỉ có một tín hiệu trong toàn bộ tín hiệu nhiễu vƣợt ngƣỡng Pmax là bộ nhiễu chi phối đến việc mạng gián đoạn hoạt động, điều này cũng phù hợp với Định lý 1. Sử dụng (3.21) có thể đƣợc tìm đƣợc tỉ số nhiễu-tạp không gây méo cho phép của máy thu theo xác suất gián đoạn hoạt động, D ≈   / max / m outN   . Giá trị cao hơn của ν và giá trị thấp hơn của m sẽ cho tỉ số nhiễu-tạp không gây méo cao hơn. Điều này có thể đƣợc giải thích bởi thực tế là khi máy phát di chuyển từ biên vùng nhiễu đủ (tức là R = Rmax, Pa(R) = P0) gần hơn với máy thu (R << Rmax), thì công suất phát tăng nhanh hơn nhiều khi ν lớn, vì thế các máy phát nằm gần nhau tạo ra nhiều nhiễu hơn. Ảnh hƣởng của m có thể đƣợc giải thích theo cách tƣơng tự. Để xác nhận tính chính xác của phép xấp xỉ trong (3.20) và các biểu thức cho hàm phân bố tích lũy, hàm mật độ xác suất của INR, luận án thực hiện các phép mô phỏng Monte-Carlo (MC). Hình 3.3 đƣa ra một số kết quả mô phỏng hàm phân bố tích lũy CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function), trong đó biểu diễn xác suất INR theo công suất nguồn nhiễu lớn nhất (biểu thức (3.8)) cùng dạng xấp xỉ của nó (3.21), và xác suất INR theo tổng công suất nhiễu [16], [17], [18], [19], [20]. Quan sát hình 3.3 ta thấy đoạn cuối của đƣờng cong xác suất suy giảm chậm hơn nhiều đối với trƣờng hợp ν = 4, tƣơng ứng với trƣờng hợp xác suất công suất nhiễu cao là lớn hơn và do đó yêu cầu tỷ số INR không gây méo máy thu cao hơn. Kết quả mô phỏng này hoàn toàn phù hợp với dự đoán của phân tích trên. Lƣu ý rằng xác suất gián đoạn hoạt động đƣợc đánh giá thông qua tổng công suất nhiễu và thông qua công suất nguồn nhiễu lớn nhất là nhƣ nhau tại vùng gián đoạn hoạt động nhỏ. Ngoài ra phép xấp xỉ trở nên chính xác rất cao khi xác suất Pout ≤ 0,1. Theo đó, những kết quả nhận đƣợc hoàn toàn phù hợp với định lý 1. 79 a) v = 2 b) v = 4 Hình 3.3. Đường cong xác suất CCDF của INR với các tham số: m = 2 (2-D), P0 = 10 −10 , Pt = 1, ρ = 10 −5 Tiếp theo, ta xét một tình huống mà xác suất gián đoạn hoạt động thực tế không đƣợc vƣợt quá một giá trị cho trƣớc ε (Pout ≤ ε) đối với máy thu có giá trị INR không gây méo nhất định D. Sử dụng (3.8) và (3.11), số lƣợng máy phát trung bình trong vùng nhiễu hoạt động (vùng cầu bán kính r(D)) có thể bị giới 80 hạn trên là  ln 1N    . Từ đó, nhận đƣợc mối tƣơng quan thỏa hiệp giữa mật độ mạng và xác suất gián đoạn hoạt động:     ( ) ln 1 V r D N dV       (3.22) trong đó xấp xỉ giữ trong vùng gián đoạn hoạt động nhỏ. Do đó, với xác suất gián đoạn hoạt động xác định, mật độ mạng bị giới hạn trên và ngƣợc lại, đối với mật độ mạng xác định, xác suất gián đoạn hoạt động bị giới hạn dƣới. Trƣờng hợp mật độ nút mạng đều ρ = const và xác suất gián đoạn hoạt động nhỏ (ε << 1) sẽ cho mối tƣơng quan thỏa hiệp rõ ràng giữa công suất nhiễu không gây méo tối đa Pmax tại đầu thu, công suất phát Pt và mật độ nút trung bình cho hoạt động thu không bị méo,  1 max m v m t vc P Pa   (3.23) hoặc tƣơng đƣơng với một giới hạn trên mật độ nút trung bình. Do đó, ta mong muốn để mật độ nút mạng cao thì cần: ε, Pmax, ν lớn hơn và Pt, m nhỏ hơn. Bên cạnh đó, ảnh hƣởng của ν đƣợc giải thích: ν lớn hơn dẫn đến tổn hao đƣờng truyền lớn hơn hoặc tƣơng đƣơng với nó là khoảng cách nhỏ hơn nhƣng ở cùng tham số tổn hao đƣờng truyền, nhƣ vậy các máy phát có thể đƣợc đặt với mật độ cao hơn mà không làm tăng đáng kể mức nhiễu (các tham số khác có thể đƣợc giải thích hoàn toàn tƣơng tự). 3.1.2. Trƣờng hợp (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất bị loại bỏ Giả định rằng (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất đƣợc loại bỏ thông qua một số phƣơng pháp (ví dụ: bằng cách xử lý tại máy thu hoặc sự phân bổ tài nguyên). Trong trƣờng hợp này, áp dụng các biểu thức (3.9), (3.10) và biểu thức (3.20) có thể đƣợc biến đổi thành: max1 1 ! ! k k out m v N P N k k D         (3.24) Từ đó suy ra ,1 ,1 1 ! k out out outP P P k   , trong đó ,1outP là xác suất gián đoạn hoạt động với k = 1 (xem biểu thức (3.13)). Trong vùng xác suất gián đoạn hoạt động 81 nhỏ ,1outP << 1 và outP << ,1outP , có nghĩa là có lợi ích đáng kể từ việc loại bỏ (k - 1) nguồn nhiễu mạnh nhất thì ,1outP có tỷ lệ theo hàm mũ với k. Từ hình 3.4 ta thấy: xác suất gián đoạn hoạt động theo công suất nguồn nhiễu lớn nhất và theo tổng công suất nhiễu là giống nhau ở vùng gián đoạn hoạt động nhỏ. Hình 3.4. Đường cong xác suất CCDF của NR đối với k = 1 (không loại bỏ), k = 2 (bộ nhiễu gần nhất bị loại bỏ) theo tổng công suất và xấp xỉ (3.17), ν = 4, m = 2, maxN = 100, Rmax = 10 3 . So sánh với kết quả tƣơng ứng trong [22] (kết quả trong [22] đƣợc lấy theo giả định loại bỏ tất cả nguồn nhiễu vƣợt quá tín hiệu yêu cầu và nằm trong vùng với số lƣợng trung bình nhất định của nguồn nhiễu) cho thấy rằng giả định này ảnh hƣởng đáng kể đến xác suất gián đoạn hoạt động, kết quả là ,1outP không thay đổi theo hàm mũ và việc loại bỏ nhiễu chỉ có hiệu lực khi ngƣỡng tỷ số tín- nhiễu (signal-to-interference ratio) SIR < 1. Theo phép khai triển chuỗi MacLaurean của Fdk (D) trong (3.9), (3.10) theo 1/D, phép tính xấp xỉ (3.22) trở thành phép tính chính xác khi N < 1, tức là khi mật độ đều: 82 max v m D N (3.25) Ở đây Pout trong (3.24) nhân hệ số max k N hoặc ρ k , nghĩa là nó tăng lên theo hàm mũ với k. Hình 3.3 và 3.4 cho thấy hiệu ứng ngƣỡng: khi INR không gây méo thấp hơn giá trị trung bình D0 (D0 ≈ 40 dB trên hình 3.4), xác suất gián đoạn hoạt động là lớn, Pout ≈ 1; đối với D > D0, Pout giảm mạnh và phép xấp xỉ (3.19) trở thành phép tính chính xác, dẫn tới INR không gây méo phải lớn hơn D0 để giữ Pout nhỏ. Khi k không quá lớn, tỉ số nhiễu-tạp INR xấu tƣơng ứng với một nguồn nhiễu trung bình nằm trong vùng nhiễu hoạt động 0( ) 1N D  , điều này gây ra Pout lớn (khi 1N  , Pout = 1 - e −1 ≈ 0,63 đối với k = 1, và Pout = 1 - 2e − 1 ≈ 0,26 đối với k = 2, tức là Pout lớn khi mà k >> N ). Đối với mật độ nguồn nhiễu đều, ta có: max0 v m D N (3.26) điều đó có nghĩa là tỉ số nhiễu-tạp INR xấu có liên quan trực tiếp đến số lƣợng trung bình các nguồn nhiễu trong vùng nhiễu tiềm năng. Dựa trên hiệu ứng ngƣỡng này, luận án đề xuất một xấp xỉ tuyến tính (trên thang log-log) của Pout cho toàn bộ dải INR nhƣ sau: { (3.27) Vì các sự kiện gián đoạn hoạt động gây ra do các nút nằm trong vùng nhiễu hoạt động và không bị ảnh hƣởng bởi các nút bên ngoài vùng đó, thì các biểu thức (3.21), (3.24) và (3.27) đƣợc giữ nguyên khi mật độ nút đồng nhất trong vùng này và ở vị trí bất kỳ bên ngoài vùng đó. Điều này đòi hỏi mật độ đồng đều chỉ trong một khu vực lân cận nhỏ của máy thu khi D lớn. Đây là trƣờng hợp tổng quát, thực tế hơn. Xét sự thỏa hiệp giữa xác suất gián đoạn hoạt động với mật độ nút mạng. Trong vùng xác suất gián đoạn hoạt động nhỏ ε << 1, xác suất có thể đƣợc biểu diễn nhƣ sau: 83     1/ ( ) ! k V r D N dV k   (3.28) So sánh (3.28) với (3.22) có thể thấy đƣợc lợi ích việc loại bỏ (k - 1) các nguồn nhiễu mạnh nhất đến việc thỏa hiệp xác suất gián đoạn hoạt động với mật độ nút mạng, vì   1/ ! k k   trong chế độ mạng gián đoạn nhỏ, do đó mật độ nút cao hơn cho phép ở cùng một xác suất mạng gián đoạn. Trong trƣờng hợp mật độ đồng đều, biểu thức (3.28) có thể đƣợc rút gọn:     1/ /1 max! k m v m t vc k P Pa   (3.29) Biểu thức (3.29) là dạng tổng quát của (3.23) với k > 1. Giới hạn trên trên của mật độ nút nhân với hệ số   1/ ! k k  , tức là tốt hơn nhiều so với (3.23). 3.1.3. Loại bỏ một phần (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất Theo [22], ngƣời ta cũng có thể xét trƣờng hợp loại nhiễu không lý tƣởng (đây là trƣờng hợp trong thực tế), khi (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất bị suy giảm bởi hệ số 0 ≤ α ≤ 1 (để công suất nhiễu là αPai, 1 ≤ i ≤ k - 1) trong đó α = 0 tƣơng ứng với trƣờng hợp lý tƣởng (loại bỏ hoàn toàn) và α = 1 tƣơng ứng với trƣờng hợp không loại bỏ. Nguồn nhiễu gần nhất chi phối xác suất gián đoạn hoạt động đƣợc đƣa ra bởi: max , 0 m v m v outP N D    (3.30) So sánh (3.30) với (3.24) ta nhận thấy việc loại bỏ một phần chỉ thực hiện với nguồn nhiễu gần nhất (k = 2) không mang lại lợi ích và xác suất mạng gián đoạn trong trƣờng hợp này là vƣợt quá mức so với loại bỏ hoàn toàn. Khi so sánh (3.30) với (3.21), hiệu quả loại bỏ một phần bởi hệ số α là giảm Pout thông qua αm/ν so với trƣờng hợp không loại bỏ. Nếu αm/ν = 1(m = 2 và ν = 2) tƣơng ứng với lan truyền không gian tự do) và nếu αm/ν =  (m = 2 và ν = 4) tƣơng ứng với sự lan truyền hai tia hoặc phản xạ mặt đất. Từ hình 3.5 có thể thấy rằng trong trƣờng hợp loại bỏ một phần nhiễu từ nguồn gần nhất, xác suất Pout không tăng theo hàm mũ của k nhƣng đƣợc tăng cƣờng với mức cố định khoảng 10 dB. 84 Xét trƣờng hợp nguồn nhiều thứ (k - 2) gần nhất bị loại bỏ hoàn toàn (nhờ vào sự phân bổ tài nguyên thích hợp, phân chia theo tần số hoặc thời gian) và nguồn nhiễu thứ (k - 1) bị loại bỏ một phần (ví dụ: bằng cách xử lý tại máy thu), khi này k ≥ 3. Trong trƣờng hợp này, ta thấy nguồn nhiễu thứ (k - 1) nằm ở vùng tiệm cận với vùng nhiễu tiềm năng và xác suất mạng gián đoạn đƣợc xác định: 1 ( 1) max , 0 ( 1)! k k m v out m v N P k D             (3.31) Hình 3.5. Đường cong xác suất CCDF của INR khi loại bỏ một phần nhiễu từ nguồn gần nhất (k = 2) và xấp xỉ của nó với các tham số ν = 4, m = 2, maxN = 100, Rmax = 10 3 và so sánh với các tình huống k = 1 (không loại bỏ nhiễu), với loại bỏ hoàn toàn nhiễu từ nguồn gần nhất (k = 2). Từ (3.31) có thể thấy sự cải thiện đáng kể xác suất mạng gián đoạn so với (3.30), nhƣng vẫn cao hơn (3.24) (loại bỏ hoàn toàn). Tƣơng tự nhƣ (3.25), trong trƣờng hợp này có thể rút ra: / max 1 v m k N D    (3.26) 85 Đối với toàn bộ dải INR không gây méo, có thể sử dụng (3.27) kết hợp với (3.31) để đƣa ra xấp xỉ tuyến tính cho Pout. Cuối cùng, xét trƣờng hợp mà ở đó α coi nhƣ là một hàm của D và vấn đề đặt ra là: “Mức độ loại bỏ nào là cần thiết để loại trừ ảnh hƣởng của nguồn nhiễu thứ (k - 1) gần nhất?”. Giả sử nguồn nhiễu gần nhất thứ (k - 2) bị loại bỏ hoàn toàn và so sánh sự ảnh hƣởng của nguồn nhiễu thứ (k - 1) (xem (3.31)) với nguồn nhiễu thứ k (không bị loại bỏ, xem (3.24)), dễ nhận thấy nguồn nhiễu thứ k chiếm ƣu thế nếu: ( 1) max 1 ( 1) 1 v m k k N D k           (3.33) Do đó, loại bỏ hoàn toàn không phải là điều kiện tiên quyết và α > 0 có thể cũng tác động nhƣ trên, nếu nó tỷ lệ với D. Điều kiện tƣơng tự thu đƣợc khi (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất bị loại bỏ một phần bởi cùng hệ số α, 1 max 1 1 ! v m k k N D k            (3.34) Nhƣ vậy, việc loại bỏ hoàn toàn một số nguồn nhiễu gần nhất (ví dụ: thông qua phân bố tài nguyên) là sự cải thiện đáng kể xác suất gián đoạn hoạt động so với hủy bỏ một phần nguồn nhiễu (thực tế) tại máy thu. 3.1.4. Trƣờng hợp theo tổng công suất nhiễu Nếu tổng công suất nhiễu đƣợc sử dụng để xác định xác suất mạng gián đoạn, kết quả sẽ nhận đƣợc hoàn toàn tƣơng tự ở vùng gián đoạn nhỏ, đƣợc chỉ ra bởi định lý 2 sau đây. Định lý 2: Xét xác suất gián đoạn trong (3.24). Tại vùng gián đoạn thấp, xác suất gián đoạn đƣợc xác định thông qua tổng công suất nhiễu, tức là:   Pr lim 1 Pr N ai i k x ak P x P x            (3.35) và do đó phép xấp xỉ nhận đƣợc: 86  Pr Pr N ai ak i k P x P x           , đối với x lớn (3.36) Chứng minh định lý 2 cũng hoàn toàn nhƣ đối với định lý 1. Hình 3.5 thể hiện kết quả từ định lý 2 thông qua mô phỏng Monte-Carlo. Lƣu ý rằng định lý này cũng áp dụng khi loại bỏ một phần nhiễu và do đó các xác suất gián đoạn mạng ở biểu thức (3.30), (3.31) cũng đƣợc áp dụng với tổng công suất nhiễu. Hình 3.6. Đường cong xác suất CCDF của da với các tham số: v = 4, m = 2 (2- D), P0 = 10 −10 , Pt = 1, ρ = 10 −5 Hình 3.6 đƣa ra các kết quả mô phỏng Monte-Carlo cho đƣờng cong CCDF của da theo công suất nguồn nhiễu lớn nhất và dạng xấp xỉ của nó, và đƣờng cong xác suất theo tổng công suất nhiễu [16], [17], [18], [19], [20]. Từ hình 3.6 có thể quan sát thấy rằng xác suất gián đoạn hoạt động đƣợc đánh giá thông qua tổng công suất nhiễu và thông qua công suất nguồn nhiễu lớn nhất là gần nhƣ nhau tại vùng gián đoạn hoạt động nhỏ. Ngoài ra phép xấp xỉ trở nên 87 chính xác rất cao khi xác suất Pout ≤ 0.1. Sự khác biệt về xác suất theo hai mô hình đó bắt đầu xuất hiện khi Pout > 0,1. Tuy nhiên, khi các nhà mạng xây dựng mạng để sự kiện gián đoạn xảy ra trong vùng thấp thì biểu thức xác suất gián đoạn hoạt động theo công suất nguồn nhiễu gần nhất là hoàn toàn có thể đƣợc áp dụng. 3.2. Ảnh hƣởng của pha-đinh đến xác suất gián đoạn hoạt động Trên cơ sở mô hình mạng và hệ thống trong phần đầu của chƣơng, trong phần này, luận án phân tích sự ảnh hƣởng của hiệu ứng pha-đinh đến xác suất gián đoạn hoạt động, từ đó cung cấp thêm về các cơ chế tạo nhiễu cũng nhƣ sự tác động của chúng. Luận án có thể chứng minh rằng tổng công suất nhiễu bị chi phối bởi công suất gây nhiễu gần nhất đối với lớp các hiệu ứng pha-đinh, cụ thể cho từng trƣờng hợp. Điều này cũng giống nhƣ trƣờng hợp một số nguồn nhiễu gần nhất bị loại bỏ. 3.2.1. Ảnh hƣởng của pha-đinh loại Rayleigh Giả thiết có N nguồn nhiễu với công suất trung bình đƣợc sắp xếp theo thứ tự Pa1 ≥ Pa2 ≥... ≥ PaN. Khi chƣa xét đến yếu tố kênh truyền pha-đinh (có thể xem rằng gl = gs = 1), bộ phát i tạo ra công suất trung bình Pai = Ptga (Ri) tại đầu vào máy thu. Khi N nguồn nhiễu này dƣới tác động của pha-đinh loại Rayleigh dẫn đến công suất thu là Psi = gsiPai, trong đó gsi là hệ số pha-đinh loại Rayleigh đƣợc giả định là độc lập và phân bố giống nhau (independent and identically distributed i.i.d.) có hàm mật độ xác suất chuẩn fgs(x) = e −x. Khi đó định nghĩa tỷ số nhiễu/tạp (INR) ds = Ps1/P0 = dags1, trong đó da = Pa1/P0, với P0 là mức tạp âm máy thu. Khi chƣa xét đến yếu tố kênh truyền pha-đinh (có thể xem rằng gl = gs = 1), xác suất mà tỉ số INR vƣợt quá giá trị D là Pr{da > D} = Pr{r1 < r(D)} = F1(r(D)) sao cho Pa(r(D)) = P0D thì hàm phân bố tích lũy của da (mục 3.1):    ( ) 1 Pr exp ( )d aF D d D N D     (3.37) 88 trong đó ( ( )) ( ) V r D N D dV  là số nguồn phát xạ trung bình trong hình cầu V(r(D)) bán kính r(D) =   1/ 0/ v t vPa P D ở xung quanh nút thu đang xét. Từ các công thức (3.9), (3.10), (3.11), (3.12) trong mục 3.1, tính đến sự ảnh hƣởng của pha-đinh, hàm phân bố tích lũy CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function) hay xác suất gián đoạn hoạt động sẽ là:       0 Pr /dout s gsP d D f g F D g dg      (3.38) trong đó ( ) 1 ( )d dF x F x  là hàm CCDF của da. Từ quan điểm thực tế, ngƣời ta thƣờng quan tâm đến dải xác suất gián đoạn hoạt động nhỏ Pout << 1, tức là thông tin có độ tin cậy cao. Tại cuối đoạn phân bố, áp dụng định lý 1 trong (mục 3.1) khi D → ∞, các hàm CCDF (3.11) và (3.38) có thể xấp xỉ nhƣ sau: / max m v outP N D  , khi không pha-đinh (3.39)   /max/ 1 m voutP m v N D    , khi có pha-đinh (3.40) trong đó Γ là hàm gamma. Để chứng minh (3.40), xét xác suất gián đoạn hoạt động trong (3.38).       21 0 0 ( ) / ( ) / ( ) / dout gs D d dgs gs D II P f g F D g f g F D g f g F D g           (3.41) trong đó 0 < ζ < 1 và sử dụng (3.40) khi D → ∞ nhận đƣợc   max max/ / 1 / /0 0 max / ( ) ( ) / 1 D m v m v gs gsm v m v m v N N I g f g dg g f g dg D D N m v D          (3.42) Mặt khác,  2 1 ( ) / ( ) gs D D gs D I f g F D g dg f g dg e I            (3.43) 89 và do đó, I2 có thể bị bỏ qua. Cách chứng minh này đƣa ra xấp xỉ nhỏ gọn cho xác suất gián đoạn hoạt động, mà còn cho chúng ta biết tại sao xấp xỉ này giữ nguyên: vì đoạn cuối của phân bố pha-đinh suy giảm nhanh hơn nhiều phân bố của Pa1 (so sánh (3.42) với (3.43)), đóng góp chủ yếu vào các sự kiện ngừng hoạt động đến từ nguồn nhiễu gần nhất không bị pha-đinh mạnh. So sánh các biểu thức (3.44) và (3.45) ta có thể kết luận rằng hiệu ứng pha-đinh loại Rayleigh thay đổi với hệ số nhân không đổi Γ(m/ν + 1), và dạng hàm phân bố (phần đoạn thấp) đƣợc giữ nguyên. Vì Γ(m/ν + 1) có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn 1 phụ thuộc vào m/ν (ví dụ m = 2, ν = 4 → Γ ≈ 0,89), nên ảnh hƣởng của hiệu ứng pha-đinh loại Rayleigh có cả theo chiều hƣớng dƣơng (hƣớng tích cực) và hƣớng âm (hƣớng tiêu cực). Khi (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất đƣợc loại bỏ thông qua một số phƣơng pháp (ví dụ: bằng cách xử lý tại máy thu hoặc sự phân bổ tài nguyên). Ta thay thế biểu thức (3.39) và (3.40) vào (3.9) nhận đƣợc xác suất gián đoạn hoạt động: max1 1 ! ! k k out m v N P N k k D         khi không có pha-đinh (3.44)   max / / 1 ! k out m v km v N P k D         khi có pha-đinh (3.45) Từ (3.39) và (3.44), khi không tính đến ảnh hƣởng của kênh pha-đinh, có thể biểu diễn ,1 ,1 1 ! k out out outP P P k   , trong đó ,1outP là xác suất gián đoạn hoạt động với k = 1. Trong vùng xác suất gián đoạn hoạt động nhỏ ,1outP << 1 và outP << ,1outP , có nghĩa là có lợi ích đáng kể từ việc loại bỏ (k - 1) nguồn nhiễu mạnh nhất, xác suất gián đoạn hoạt động tỷ lệ với hàm mũ theo k. Do xác suất gián đoạn hoạt động theo công suất nhiễu cực đại và theo tổng công suất nhiễu là giống nhau ở vùng gián đoạn hoạt động thấp (trong mục 3.1), nên hình 3.7 minh họa kết quả chỉ theo tổng công suất nhiễu. Quan sát trên hình 3.7, khi k = 2 (nguồn 90 nhiễu gần nhất bị khử) xác suất gián đoạn hoạt động giảm rất nhanh so với k = 1 (khi không khử nhiễu), nghĩa là hiệu suất mạng tăng lên đáng kể. Hình 3.7. Đường cong xác suất CCDF của da đối với k = 1 (không khử nhiễu), k = 2 (bộ nhiễu gần nhất bị loại bỏ) theo tổng công suất và xấp xỉ với các tham số: ν = 4, m = 2, maxN = 100, Rmax = 10 3 . Từ (3.44) và (3.45) cũng thấy rằng lợi ích của việc khử các nguồn nhiễu có thể khác biệt một chút bởi hiệu ứng pha-đinh (vì Γ(km/ν + 1) là hàm đồng biến theo k) nhƣng có cùng chiều biến đổi giống nhƣ khi không có pha-đinh. Vì INR là tỷ lệ với công suất nhiễu, nên nó có cùng phân bố nhƣ (3.45) (điểm khác là có thêm hằng số) và do đó, Pr{Psk > x} là hàm biến đổi tuần hoàn, vì thế định lý 2 trong (mục 3.1) có thể đƣợc áp dụng trong điều kiện có tác động của pha-đinh. Từ đó ta có định lý 3 (định lý tiếp theo của định lý 2): Định lý 3: Khi các nguồn nhiễu chịu tổn hao đƣờng truyền trung bình và pha-đinh loại Rayleigh, nguồn nhiễu gần nhất gây ảnh hƣởng mạnh nhất đến xác suất gián đoạn hoạt động ở vùng xác suất nhỏ, nghĩa là: 91     Pr lim 1 Pr N sii k x sk P x P x       (3.46) và do đó,    Pr PrN si ski k P x P x    , khi giá trị x lớn (3.47) Dƣới ảnh hƣởng của pha-đinh, các kết quả trong (3.40), (3.45) cũng có thể áp dụng cho xác suất gián đoạn hoạt động xác định thông qua tổng công suất nhiễu. Điều này bổ sung cho các kết quả trong [23] để thu đƣợc hàm đặc trƣng với các biểu thức dạng rút gọn cho xác suất gián đoạn hoạt động và cũng minh chứng rõ ràng hiệu quả của việc thực hiện khử (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất. Hình 3.8. Xác suất gián đoạn hoạt động đối với k = 1 (không khử nhiễu) và k = 2 (nguồn nhiễu gần nhất bị khử) theo công suất gần nhất và tổng công suất dưới tác động pha-đinh oại Rayleigh với các tham số 3max max4, 2, 50, 10v m N R    Hình 3.8 minh họa kết quả so sánh của mô hình đề xuất theo công suất nguồn nhiễu gần nhất với mô hình theo tổng công suất có tính đến tác động của pha-đinh loại Rayleigh. Sự tăng theo hàm mũ của Pout theo k là đƣợc bảo toàn 92 dƣới tác động của pha-đinh, cũng nhƣ sự ảnh hƣởng rõ nét của nguồn nhiễu gần nhất trong vùng có xác suất gián đoạn hoạt động nhỏ. Khi Pout ≤ 1 thì xác suất gián đoạn theo công suất nguồn nhiễu gần nhất và theo tổng công suất là nhƣ nhau. Hiệu ứng ngƣỡng là rõ ràng và tỉ số nhiễu/tạp xấu là D0 = 34 dB. Dựa vào định lý 3 thấy rằng, các phân bố trong (3.11), (3.39), (3.44) giảm chậm ở phần đuôi (độ dốc nhỏ hơn) so với phân bố Rayleigh, vì thế sự kiện gián đoạn hoạt động với phân bố kết hợp chủ yếu là do các nguồn nhiễu gần đó gây ra mà không có đóng góp nhiều do pha-đinh loại Rayleigh. Do vậy phân bố kết hợp là một trƣờng hợp thay đổi nhỏ của phân bố không pha-đinh. 3.2.2. Ảnh hƣởng của pha-đinh chuẩn log và pha-đinh kết hợp Phân tích hoàn toàn theo cách tƣơng tự nhƣ với pha-đinh loại Rayleigh. Các kết quả chính đƣợc tóm tắt nhƣ sau. Khi nguồn nhiễu chịu tổn hao đƣờng truyền trung bình và pha-đinh i.i.d. chuẩn log và khi (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất bị loại bỏ, xác suất gián đoạn hoạt động nhận đƣợc có dạng: max/ /! k km v out m v M N P k D        (3.48) ở đây   2 / 1 exp / 2 km vM km v        là mô-men thứ km/v của biến ngẫu nhiên chuẩn log:   2 / / 20 ln1 exp 22 km v km v x M x dx             (3.49) và σ là độ lệch chuẩn. Trong trƣờng hợp không có nguồn nhiễu nào bị loại bỏ (k = 1), so sánh (3.48) với (3.44), ta kết luận rằng: ảnh hƣởng của pha-đinh chuẩn log thể hiện thêm bởi một hằng số lớn hơn 1, nghĩa là theo chiều hƣớng âm hoàn toàn, khác với pha-đinh loại Rayleigh (có thể là hƣớng dƣơng hoặc âm). Lợi ích của việc loại bỏ (k - 1) nhiễu gần nhất là phần nhiều gây bởi pha-đinh trong trƣờng hợp 93 khi /km vM đồng biến theo k. Định lý 3 cũng áp dụng trong trƣờng hợp này khi nguồn nhiễu gần nhất vẫn chiếm sự ảnh hƣởng ƣu thế. Cũng hoàn toàn tƣơng tự khi xét ảnh hƣởng kết hợp của pha-đinh loại Rayleigh và pha-đinh chuẩn log, xác suất gián đoạn hoạt động nhận đƣợc:   max/ / / 1 ! k km v out m v km v M N P k D         (3.50) và định lý 3 cũng đƣợc áp dụng trong trƣờng hợp này. Tuy nhiên ảnh hƣởng của pha-đinh loại Rayleigh và pha-đinh chuẩn log là tích các hằng số thay đổi bởi chúng và do sự phân bố không gian Poát-xông của các nguồn nhiễu với tổn hao đƣờng truyền trung bình nên ở đoạn cuối của phân bố không bị ảnh hƣởng. Do chỉ khác biệt bởi hằng số nhân so với trƣờng hợp khi không tính đến pha-đinh nên những đƣờng cong CCDF theo mô phỏng Monte-Carlo là hoàn toàn giống với những kết quả trong (mục 3.1). Do đó, việc minh họa những đƣờng cong này sẽ không cần thiết đƣa ra. 3.2.3. Ảnh hƣởng của lớp rộng phân bố pha-đinh Các kết quả trên không bị giới hạn đối với pha-đinh loại Rayleigh hoặc pha-đinh chuẩn log, đồng thời cũng phù hợp cho một lớp rộng các dạng phân bố mà đoạn cuối của phân bố này bị chi phối bởi đoạn cuối của Pak. Định lý 4: Nếu coi rằng các nguồn nhiễu chịu ảnh hƣởng tổn hao đƣờng truyền trung bình và pha-đinh, Pi = giPai, trong đó gi là hệ số khuếch đại công suất pha-đinh, i.i.d. đối với từng nhiễu, và đoạn cuối phân bố pha-đinh bị chi phối bởi đoạn cuối phân bố trong (3.44), tức là:   /limPr 0km vi x g x x    (3.51) thì xác suất gián đoạn hoạt động nhận đƣợc: max/ /! k km v out m v M N P k D        , đối với D lớn (3.52) 94 trong đó /km vM là mô-men thứ km/v của hệ số khuếch đại công suất pha-đinh, / / 0 ( )km vkm v gM x f x dx    và ( )gf x là hàm mật độ xác suất của g. Vì nguồn nhiễu gần nhất chiếm ảnh hƣởng ƣu thế trong sự kiện gián đoạn hoạt động nên xác suất gián đoạn hoạt động trong (3.50) đƣợc giữ nguyên theo cả tổng công suất và công suất nguồn nhiễu gần nhất. Chứng minh: tƣơng tự nhƣ chứng minh định lý 3 và (3.40). Điểm chú ý là định lý 4 bao gồm hầu hết các mô hình pha-đinh phổ biến, ví dụ Rayleigh, Rice, Nakagami-m, Weibul, chuẩn log hoặc bất kỳ phân bố nào có đuôi giảm nhanh hơn phân bố dạng đa thức. Điểm đặc biệt nữa là pha-đinh ảnh hƣởng tới xác suất gián đoạn hoạt động chỉ thông qua mô-men Mkm/ν. Hiệu ứng pha-đinh là tích cực với /km vM 1. Từ (3.52) thấy rằng pha-đinh không ảnh hƣởng đến xác suất gián đoạn hoạt động nếu km = ν (giả sử chuẩn hóa 1ig  ). Điều này đã đƣợc thấy trong [26] đối với k = 1. Cuối cùng, tƣơng tự nhƣ trong (mục 3.1) dùng cho trƣờng hợp khử một phần (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất khi không tính đến pha-đinh thì: max , 0 m v m v outP N D    đối với nguồn nhiễu gần nhất (3.53) 1 ( 1) max , 0 ( 1)! k k m v out m v N P k D             đối với (k - 2) nguồn nhiễu gần nhất (3.54) Hiệu ứng pha-đinh cũng có thể đƣợc xem xét cùng với việc khử một phần các nguồn nhiễu. Áp dụng các định lý 3 và 4, xác suất gián đoạn hoạt động trong (3.53), (3.54) tƣơng ứng đƣợc sửa đổi thành: max/ m v m v out m vP M N D  (3.55)   1( 1) 1 / max ( 1)! kk m v k m v out m v M N P k D            (3.56) tức là sự thay đổi hằng số nhân của xác suất ngừng hoạt động đƣợc bảo toàn. Khi α đƣợc coi nhƣ là một hàm của D thì mức độ khử cần thiết để loại bỏ ảnh 95 hƣởng của nguồn nhiễu thứ (k - 1) gần nhất với giả thiết (k - 2) theo điều kiện: / ( 1) max/ 1/( 1) ( 1) / 1 v m k km v k k m v M N D M k             (3.57) / 1 max/ 1 / 1 ! v m k km v k m v M N D M k            (3.58) Tuy nhiên do /km vM đồng biến theo k đối với pha-đinh loại Rayleigh, chuẩn log và pha-đinh kết hợp, nên ảnh hƣởng của nó theo mức loại bỏ nhiễu yêu cầu là có lợi trong cả hai trƣờng hợp: α lớn hơn là có thể chấp nhận đƣợc và khử một phần của (k - 1) nguồn nhiễu gần nhất. Điều này đƣợc giải thích bằng thực tế rằng các phân bố pha-đinh suy giảm rất nhanh (theo cấp số nhân) tại vùng tín hiệu lớn nhƣng chỉ theo dạng đa thức ở vùng tín hiệu nhỏ và do đó pha- đinh thƣờng xuất hiện ở tín hiệu yếu nhiều hơn so với tín hiệu mạnh. Tóm lại, từ việc chứng minh công thức (3.40), lập luận tƣơng tự cũng đƣợc giữ nguyên cách khi (k – 1) nguồn nhiễu gần nhất bị khử bỏ, khi có pha- đinh là chuẩn log hoặc kết hợp (chuẩn log + Rayleigh), hoặc khi quá trình pha- đinh là từ lớp rộng (dạng tổng quát) nhƣ trong (3.53) (ba loại sau yêu cầu sự sửa đổi nhỏ giới hạn trên trong (3.43, đƣợc đề xuất cho hƣớng phát triển tƣơng lai). 3.3. Kết luận chƣơng 3 Trong chƣơng 3, luận án đã đề xuất giải pháp, xây dựng mô hình hệ thống đánh giá và đảm bảo tƣơng thích điện từ cho các thiết bị vô tuyến, đề xuất mô hình thống kê nguồn nhiễu gần nhất, xác suất gián đoạn hoạt động. Trên cơ sở đó, luận án đã thực nghiệm mô phỏng kiểm chứng Monte-Carlo trên máy tính. Với các nội dung đã nghiên cứu và trình bày trong chƣơng 3, có thể rút ra một số nhận xét sau: 1. Đã phân tích mô hình thống kê về nhiễu trong các mạng không dây, dựa trên mô hình kênh truyền thống và mô hình Poát-xông phân bố không gian ngẫu nhiên các nút trong các không gian với mật độ đều và không đều. Luận án đã sử 96 dụng công suất của nguồn nhiễu gần nhất thay cho tổng công suất nhiễu làm thống kê cho xác suất mạng gián đoạn hoạt động và cho mật độ mạng, xây dựng mối tƣơng quan giữa chúng cho việc tƣơng thích lựa chọn tham số cho những chiến lƣợc xây dựng mạng. Các tình huống loại nhiễu khác nhau cũng đƣợc phân tích để cải thiện xác suất mạng gián đoạn hoạt động. 2. Đã nghiên cứu tác động của nhiễu điện từ trƣờng trong mạng không dây đến xác suất gián đoạn hoạt động trong điều kiện ảnh hƣởng của pha-đinh dựa trên mô hình thống kê về nhiễu theo công suất của nguồn nhiễu gần nhất và tổng công suất nhiễu. Hiệu ứng pha-đinh đƣợc phân tích cho một lớp phân bố tổng quát, cho các mô hình pha-đinh phổ biến riêng lẻ, sự tác động kết hợp của chúng đã rút ra rằng, các phân bố pha-đinh gián đoạn hoạt động vốn bị chi phối bởi nguồn nhiễu gần nhất, đặc biệt ở vùng có xác suất gián đoạn hoạt động nhỏ. Điều này cho phép đơn giản hóa việc đánh giá hiệu ứng pha-đinh theo nguồn nhiễu gần nhất. 97 KẾT LUẬN A. Các kết quả nghiên cứu của luận án Luận án đã nghiên cứu, phân tích, đánh giá tác động của các loại nhiễu lên các thiết bị vô tuyến điện tử. Tìm hiểu các nội dung về đặc trƣng của các thiết bị vô tuyến ảnh hƣởng của EMC, thống kê, phân loại các nguồn nhiễu cơ bản. Trên cơ sở đó lựa chọn phƣơng án nghiên cứu của luận án. Luận án đã nghiên cứu, phân tích các giải pháp đã áp dụng đối với thiết bị VTĐT để đảm bảo EMC, trong đó tập trung vào các giải pháp ƣớc lƣợng khoảng cách và che chắn điện từ, từ đó đề xuất giải pháp đảm bảo EMC khi thiết kế chế tạo thiết bị vô tuyến điện tử. Đã tiến hành mô phỏng giải pháp bằng phần mềm CST và kiểm nghiệm thực tế trên các khối của 1 thiết bị vô tuyến và đo trƣờng điện từ. Kết quả đã rút ra đƣợc quy trình đảm bảo EMC và đƣa ra những nhận xét và bàn luận mang tính thực tiễn. Luận án đã tập trung vào đánh giá nguồn nhiễu gần nhất thay cho tổng công suất nhiễu dựa trên đánh giá xác suất gián đoạn hoạt động của mạng, công suất của nguồn nhiễu gần nhất làm thống kê cho xác suất mạng gián đoạn hoạt động và cho mật độ mạng, tác động của nhiễu điện từ trƣờng trong mạng không dây đến xác suất gián đoạn hoạt động trong điều kiện ảnh hƣởng của pha-đinh. Kết quả đƣợc mô phỏng bằng phần mềm máy tính Monte-Carlo để đánh giá, kiểm chứng các đề xuất mới. B. Những đóng góp mới của luận án 1. Đƣa ra quy trình đảm bảo EMC đối với việc thiết kế mạch điện tử; đã mô phỏng bằng phần mềm CST và tiến hành thử nghiệm thực tế, chứng minh đƣợc độ tin cậy một giải pháp kết hợp che chắn điện tử và điều chỉnh khoảng cách phần tử, đề xuất giải pháp đảm bảo EMC khi thiết kế thiết bị vô tuyến điện tử trong điều kiện thực tế trong nƣớc. 2. Đề xuất mô hình toán học đánh giá công suất của nguồn nhiễu gần nhất thay cho tổng công suất nhiễu làm thống kê cho xác suất mạng gián đoạn hoạt 98 động và cho mật độ mạng. Các phân bố pha-đinh gián đoạn hoạt động vẫn bị chi phối bởi nguồn nhiễu gần nhất do công suất nguồn nhiễu này vƣợt ngƣỡng. Xác suất gián đoạn hoạt động đƣợc xác định theo tổng công suất nhiễu và theo nguồn nhiễu gần nhất là giống nhau ở vùng xác suất gián đoạn hoạt động nhỏ. Điều này giúp đơn giản hóa việc phân tích khả năng tƣơng thích điện từ trƣờng và thu đƣợc biểu thức xác suất gián đoạn hoạt động nhỏ gọn. C. Hƣớng nghiên cứu tiếp theo 1. Hiện thực hóa các giải pháp và thuật toán mà luận án đã xây dựng trên những thiết bị vô tuyến điện tử cụ thể, làm căn cứ xây dựng bổ sung thêm các bộ tiêu chuẩn về EMC hiện nay. 2. Nghiên cứu các vấn đề về EMC mở rộng cho thiết bị, hệ thống vô tuyến liên lạc trong quân sự, các máy thông tin di động quân sự, các thiết bị điện hoạt động trong các điều kiện khác nhau, nhất là tại các môi trƣờng khắc nhiệt, đòi hỏi sự hoạt động tin cậy nhƣ trên máy bay, tàu thuyền, xe tăng, xe thiết giáp. 99 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1. Nguyễn Đức Trƣờng, Lê Kỳ Biên, Nguyễn Huy Hoàng (2018), “Xây dựng mô hình đánh giá tƣơng tác nhiễu điện từ mạnh với các phƣơng tiện vô tuyến”, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quân sự, Số đặc san, 8-2018, tr. 117-125. 2. Nguyễn Đức Trƣờng, Trần Văn Nghĩa, Bùi Minh Tuấn, Nguyễn Đức Thế (2019), “Xác suất gián đoạn hoạt động, mật độ nút trong mạng không dây và quan hệ của chúng để tƣơng thích lựa chọn” Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quân sự, 4-2019. 3. Nguyễn Đức Trƣờng, Trần Văn Nghĩa, Bùi Hải Đăng (2019), “Tác động của nhiễu điện từ có tính đến yếu tố kênh truyền pha-đinh và lọc tuyến tính đến xác xuất gián đoạn hoạt động trong mạng không dây” Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quân sự, 6-2019. 4. Truong, N.D., Nghia, T.V., Chinh, B.D. and Quy, H.Q., (2019), “Combination of Metal Shielding and Distance Estimation for Electromagnetic Compatibility Guarantee” Journal of Electromagnetic Analysis and Applications, Vol.11 No.9 of JEMAA in September, 2019. 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Phan Anh, “Trường điện từ và truyền sóng” NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2002. [2] Tăng Tấn Chiến, Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu xây dựng mô hình ghép để mở rộng dải thông của tế bào TEM”; mã số: B2005-15-54, Năm 2006. [3] Tăng Tấn Chiến, Đề tài cấp Bộ “Mô phỏng sự truyền của Trường điên từ bằng phương pháp TL ”; mã số: B2001-15-11, Năm 2002. [4] Nguyễn Tiến Tài, Phạm Khắc Hoan, Phạm Trọng Hùng “Tương thích điện từ trường”; NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội, Năm 2011. [5] Trần Văn Khẩn, Đỗ Quốc Trinh, Đinh Thế Cƣờng “Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến”, Học viện KTQS, Năm 2006. Tiếng Anh: [6] C.R. Paul, “Introduction to Electromagnetic Compatibility”, Wiley- Interscience, New Jersey (2006). [7] Hoehin Alfred J, “Methods for calculation distance separation for noninterfering transmissions” - IEEE Transaction on Electromagnetic compatibility, 1994, VOL, EMC- 24, No/11, P.18 – 29. [8] Lustgarten M.N, Madision J.A, “An Empirical propagation Model” (EPM - 87). IEEE Transaction on Electromagnetic compatibility 1997, Vol EMC - 29, No/3, P 202 - 209. [9] William C . Diff , Donald R.J. White, “EMI Predictiion anh Analysis Techniques”. Ch.J.Antenna models for EMI prediction, 1992, p.49 - 57. [10] Sosin B.M.HF Communication Receive Performance Requirements and Recelization. - The Radio and Electronic Engineer, 2007 V.32, No/3. [11] S. Weber and J. G. Andrews, “Transmission Capacity of Wireless Networks” Now Publishers, 2012, 174p. 101 [12] M. Franceschetti, M. D. Migliore and P. Minero, “The Capacity of Wireless Networks: Information-Theoretic and Physical Limits” IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 8, pp. 3413–3424, Aug. 2009. [13] S. Weber, J. G. Andrews and N. Jindal, “An Overview of the Transmission Capacity of Wireless Networks” IEEE Transactions on Communications, vol. 58, no. 12, pp. 3593–3604, Dec. 2010. [14] M. Hanggi and R. K. Ganti, “Interference in Large Wireless Networks” Now Publishers, 2009, 126p. [15] R. Vaze, “Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Energy Harvesting Nodes” 2013 IEEE Global Conference on Signal and Information Processing, pp. 353-358, Dec. 2013. [16] E.S. Sousa, Performance of a Spread Spectrum Packet Radio Network Link in a Poisson Field of Interferers, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 38, no. 6, pp. 1743-1754, Nov. 1992. [17] V. Mordachev, “Mathematical Models for Radiosignals Dynamic Range Prediction in Space-Scattered Mobile Radiocommunication Networks”, IEEE VTC Fall, Boston, Sept. 24-28, 2000. [18] M. Haenggi, “On Distances in Uniformly Random Networks”, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 51, no. 10, pp. 3584-3586, Oct. 2005. [19] J. Ilow, D. Hatzinakos, “Analytic Alpha-Stable Noise Modeling in a Poisson Field of Interferers or Scatterers”, IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 46, no. 6, pp. 1601-1611, Jun. 1998. [20] J. Ilow, D. Hatzinakos, A. Venetsanopoulos, “Performance of FH SS Radio Networks with Interference Modeled as a Mixture of Gaussian and AlphaStable Noise”, IEEE Transactions on Communications, vol. 46, no. 4, pp. 509-520, Apr. 1998. 102 [21] S. P. Weber et al, “Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks With Outage Constraints”, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 51, no. 12, pp. 4091-4102, Dec. 2005. [22] S. P. Weber et al, “Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks With Successive Interference Cancellation”, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 53, no. 8, pp. 2799-2814, Aug. 2007. [23] A. Hunter, J. G. Andrews and S. Weber, “Capacity scaling of ad hoc networks with spatial diversity,” IEEE Int’l Symposium on Information Theory, pp. 1446-1450, Jun. 2007. [24] G. L. Stuber, Principles of Mobile Communication (4-th Ed.), Springer, 2017. [25] G. Samorodnitsky, M. S. Taqqu, “Stable Non-Gaussian Random Processes”, Chapman&Hall/CRC, Boca Raton, 1994. [26] C. A. Balanis, “Antenna Theory: Analysis and Design”, Wiley, New York, Dec. 2015. [27] M. Haenggi, “A Geometric Interpretation of Pha-đinh in Wireless Networks: Theory and Applications”, arXiv:0711.1890v1, Feb. 2008. [28] D.N.C. Tse and P. Viswanath, “Fundamentals of Wireless Communications”, Cambridge University Press, 2005. [29] Wentao Xiong ; Mei Jiang ; Mingcheng Zhu ; Boyuan Zhu ; Junwei Lu, “Analysis of electromagnetic shielding of IC package with thin absorbing material coating inside in two different configurations”, 2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC), 2018, Page s: 1216 – 1221. [30] Jong Tae Hwang ; Young Bong Han ; HyunHo Park ; WanSoo Nah ; So YoungKim,“Radiated electromagnetic immunity analysis of VCO using IC stripline method” 2015 10th International Workshop on 103 the Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits (EMC Compo),Year: 2015, Page s: 147 - 151 IEEE Conferences. [31] Tang Tan Chien ; Bui Thi Minh Tu ; Tran Nguyen Do, “Improvement of shielding for electromagnetic compatibility” 2016 International Conference on Electronics, Information, and Communications (ICEIC), Year: 2016, Page s: 1 – 4, IEEE Conferences. [32] K. Yamamoto ; M. Fujishima ; K. Hoh “Optimization of shield structures in analog integrated circuits” Proceedings of the 2003 International Symposium on Circuits and Systems, 2003. ISCAS '03. Year: 2003 , Volume: 1, Page s: I – I, IEEE Conferences. [33] Alexander S. Antipin ; Vasiliy E. Frizen ; Fedor N. Sarapulov ; Maksim A. Kondratev “Power and energy parameters of the inductor with an electromagnetic shield” 2017 15th International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems (ELMA), Year: 2017, Page s: 406 - 409, IEEE Conferences. [34] K.Siwiak. Radiowave Propagation and Antennas for Personal Communications. Artech House, Boston, 1995. [35] Prediction Methods for the Terrestrial Land Mobile Service in the VHF and UHF Bands. Rec. ITU-R P.529-2, 1995. [36] W.Honcharenko, H.L.Bertoni, J.L.Dailing, J.Quan, H.D.Yee.Mechanisms governing UHF propagation on single floors in modern office buildings. IEEE Transactions On Vehicular Technology, vol.41, pp.496-504, November 1992. [37] M.J.Feuerstein, K.L.Blackard, T.S.Rappaport, S.Y.Seidel, H.H.Xia. Path loss, delay spread, nd outage models as functions of antenna height for microcellular system design. IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol.43, pp.487-498, August 1994. 104 [38] D.D.Weiner. Nonlinear interference effects in EMC. Proceedings of the Tutorial Lectures at the 10-th Zurich Symp.on EMC, pp.114-127, March 1993. [39] V.I.Mordachev. Environmental safety of cellular networks taking into consideration electromagnetic background produced by systems of public information service. 2007 7th International Symposium on Electromagnetic Compatibility and Electromagnetic. [40] V.I.Mordachev. Identification of Nonlinear Interference Sources with the Use of the Discrete Technique. IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Denver, Colorado, Aug. 24-28, 1998, pp. 882-887. [41] V.I.Mordachev. Statistical Characteristics of Electromagnetic Environment in Space-Scattered Groupings of Radioelectronic Devices. Report No 02880034534, State Registr. USSR No 01870010932, 180 p, Minsk 1987. [42] Vladimir Mordachev “Mathematical Models for Radiosignals Dynamic Range Prediction In Space-Scattered Mobile Radiocommunication Networks” 2:904 - 911 vol.2 · February 2000 Conference: Vehicular Technology Conference, 2000. IEEE VTS-Fall VTC 2000. 52nd, Volume: 2. [43] “CISPR-22”, edition 6.0, 2009. [44] “Electromagnetic Compatibility Design Guide”, TECKNIT. [45] Cristian Morari, Ionut Balan, “Methods for determining shielding effectiveness of materials”, Electrotehnica, Electronica, Automatica, vol.63, 2015. [46] Peng Huang, Zhiguo Liu, Jiancheng Qi, “Simulation Analysis of Electromagnetic Shielding Effectiveness in Ventilation Window of Waveguide”, Journal of Residuals Science & Technology, Vol. 13, No. 7, 2016. [47] Mathew N.O. Sadiku, “Principles of Electromagnetics”, Oxford University Press, 2009. 105 [48] Leland H. Hemming,“Architectural Electromagnetic Shielding Handbook: A Design and Specification Guide”, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., 1992. [49] “EMxpert EHX User Manual”, EMSCAN Tiếng Nga: [50] Михайлов, А.С. Справочник по расчету электромагнитных экранов / А.С. Михайлов. – М. : Энергоатом изд-во, 1988. – 244 с. [51] Апорович А.Ф. “Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств”. Минск “Бестпринт” 2003. [52] Н.А. Малков, А.П. Пудовкин, “Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств”, Тамбов: Изд-во Тамб.гос. техн. ун-та, 2007. – 88 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-0659-2. [53] С.П. Куксенко, А.М. Заболоцкий, А.О. Мелкозеров, Т.Р. Газизов , “Новые Возможности Системымоделирования электромагнитной совместимости TALGAT”, Доклады ТУСУРа, № 2 (36), июнь 2015. [54] Князев А.Д. “Элементы Теории и Практики обеспепения Электромагнитной совместимое радиоэлетронных средсть”. м, радио и свиязь, 1984 - 336 c. [55] Егороь Е. И. , Калашникоь Н.И; Михайлоь А.С. Использование “Радиочастотного спектра и Непреднамеренные Помехи”. - М. : радио и свиязь, 1983 - 400 с. [56] Михайлоь А.С. Измерение Параметров ЭМС РЭС. - М . ; свиязь, 1990 - 200 с. [57] Гост 23611-79, “Совместимоеть радиоэлектронных средсть электромагнитная”. Термины и определения. [58] Волин М.Л “Паразитные професы в радиоэлектронной аппаратуре”, M: радио и свиязь, 1991. 106 [59] Волошин В. И “Метод приближенной оценки электрон - магнитной совместимоти комплеся радиосредсть”, - радиотехника, 1986, No11. [60] “Рдиотехника”, 2008, No4, 36-47 стр. [61] “Радиотехника”, 2010, No6, 19-28 стр. [62] “Радиотехника”, 2010, No7, 54-68 стр. [63] Иванов, В.А. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств /В.А.Иванов, Л.Я.Ильинский, М.И.Фузик.-К.:Техника, 1983.- 120с. [64] Князев, А.Д. Элементы теории и практики электромагнитной местимости радиоэлектронных средств. - М.Радио и связь, 1984.- 336 с. 1 PHỤ LỤC 1 Sơ đồ mạch nguồn và mạch dao động Hình P1.1. Sơ đồ nguyên lý của mạch dao động Hình P1.2. Sơ đồ mạch in mạch dao động 2 Hình P1.3. Sơ đồ mạch in 3D mạch dao động Hình P1.4. Sơ đồ nguyên lý của mạch nguồn 3 Hình P1.5. Sơ đồ mạch in của mạch nguồn Hình P1.6. Sơ đồ mạch in 3D của mạch nguồn 4 PHỤ LỤC 2 Các khối nhôm sử dụng để che chắn 5 PHỤ LỤC 3 Các kết quả đo thử nghiệm Bảng P3.1 Dữ liệu đo mạch nguồn Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 57 5 72 10 62 15 55 20 48 27 71 30 74 50 56 Bảng P3.2. Dữ liệu đo mạch dao động Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 70 5 69 10 75 15 72 20 78 27 80 30 81 50 79 Bảng P3.3. Dữ liệu đo mạch nguồn đƣợc bọc kim Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 48 5 65 10 57 15 52 6 20 43 27 65 30 66 50 51 Bảng P3.4. Dữ liệu đo mạch dao động đƣợc bọc kim Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 62 5 64 10 71 15 66 20 73 27 72 30 75 50 71 Bảng P3.5. Dữ liệu đo mạch nguồn và mạch dao động đặt cạnh nhau không che chắn Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 72 5 84 10 72 15 70 20 78 27 81 30 86 50 73 7 Bảng P3.6. Dữ liệu đo mạch nguồn và mạch dao động đặt cách nhau 2 cm không che chắn Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 69 5 79 10 70 15 68 20 75 27 76 30 80 50 69 Bảng P3.7. Dữ liệu đo mạch nguồn và mạch dao động đặt cách nhau 5cm không che chắn Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 61 5 69 10 68 15 62 20 66 27 67 30 71 50 63 Bảng P3.8. Dữ liệu đo mạch nguồn và mạch dao động đặt cách nhau 10 cm không che chắn Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 55 5 60 8 10 56 15 57 20 55 27 58 30 62 50 52 Bảng P3.9. Dữ liệu đo mạch nguồn và mạch dao động đƣợc bọc kim đặt cạnh nhau Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 65 5 74 10 65 15 60 20 68 27 72 30 75 50 65 Bảng P3.10. Dữ liệu đo mạch nguồn và mạch dao động đƣợc bọc kim đặt cách nhau 10 cm Tần số (MHz) Biên độ (dbμV) 1 46 5 48 10 43 15 41 20 42 27 45 30 46 50 41 9 PHỤ LỤC 4 Các kết quả mô phỏng 1. Phƣơng pháp bọc kim Bảng P4.1 đến bảng P4.4 thể hiện các dữ liệu mô phỏng bài kiểm tra EMC trên CST với khoảng cách 3 m theo tiêu chuẩn CISPR-22 với một tín hiệu bức xạ điện từ khi không đƣợc che chắn và với trƣờng hợp có các lỗ hổng có kích thƣớc lần lƣợt là 3 cm x 1,5 cm, 2 cm x 1 cm và 1 cm x 0,5 cm (Hình 2.9). Bảng P4.1. Không che chắn Tần số (MHz) Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) 50 51,917 100 64,166 300 83,089 500 92,196 800 100,988 1000 105,334 Bảng P4.2. Hộp bọc kim có khe hở 3 cm x 1,5 cm Tần số (MHz) Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) 50 7,258 100 27,968 300 56,618 500 69,098 800 79,883 1000 84,702 10 Bảng P4.3. Hộp bọc kim có khe hở 2 cm x 1 cm Tần số (MHz) Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) 50 -4,432 100 16,313 300 44,947 500 57,382 800 68,051 1000 72,732 Bảng P4.4. Hộp bọc kim có khe hở 1 cm x 0,5 cm Tần số (MHz) Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) 50 -26,876 100 -6,135 300 22,484 500 34,891 800 45,493 1000 50,108 Bảng P4.5 đến P4.8 thể hiện kết quả mô phỏng trên CST cƣờng độ điện trƣờng tại vị trí cách lớp vỏ hộp bọc kim là 2 cm trong các trƣờng hợp khi không có che chắn và khi sử dụng hộp bọc kim có kích thƣớc lỗ hổng là 3 cm x 1,5 cm, 2 cm x 1 cm và 1 cm x 0,5 cm. (Hình 2.10) Bảng P4.5. Không che chắn Tần số (MHz) Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) 50 120,245 100 120,110 300 119,174 500 121,026 800 129,081 1000 133,681 11 Bảng P4.6. Hộp bọc kim có khe hở 3 cm x 1,5 cm Tần số (MHz) Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) 50 69,819 100 76,039 300 87,236 500 93,633 800 99,954 1000 103,100 Bảng P4.7. Hộp bọc kim có khe hở 2 cm x 1 cm Tần số (MHz) Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) 50 58,096 100 64,316 300 75,504 500 81,874 800 88,105 1000 91,056 Bảng P4.8. Hộp bọc kim có khe hở 1 cm x 0,5 cm Tần số (MHz) Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) 50 31,156 100 42,372 300 53,535 500 59,874 800 66,045 1000 69,935 12 2. Phƣơng pháp ƣớc lƣợng khoảng cách Bảng P4.10 thể hiện dữ liệu mô phỏng tín hiệu điện từ theo các khoảng cách khác nhau, từ 3 cm, 4 cm, 5 cm, đến 50 cm. (Hình 2.12) Bảng P4.10. Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) theo khoảng cách Khoảng cách (cm) Tần số (MHz) 50 100 300 500 800 1000 2 156,588 156,585 156,555 156,498 156,386 156,345 3 148,444 148,434 148,336 148,159 147,881 147,957 4 142,080 142,061 141,869 141,547 141,330 142,178 5 136,862 136,831 136,523 136,078 136,520 138,794 6 132,455 132,409 131,971 131,494 133,360 136,919 7 128,649 128,586 128,014 127,689 131,517 135,703 8 125,304 125,222 124,526 124,628 130,150 134,754 9 122,322 122,219 121,425 122,269 129,213 133,930 10 119,632 119,507 118,661 120,514 128,439 133,180 15 109,101 108,854 109,229 116,302 125,483 130,082 20 101,364 101,055 105,218 114,161 123,258 127,723 30 87,371 90,803 102,522 110,704 119,829 124,743 50 83,610 88,669 98,679 104,756 112,962 118,821 3. Kết hợp 2 phƣơng pháp Bảng P4.11 thể hiện cƣờng độ điện trƣờng do nguồn bức xạ nằm trong hộp bọc kim 1 gây ra đo tại lớp vỏ của hộp bọc kim thứ 2 khi khoảng cách d 13 thay đổi từ 3 cm, 4 cm, 10 cm và 15 cm (với cùng lỗ hổng và khe hở trên vỏ). (Hình 2.14) Bảng P4.11. Cƣờng độ điện trƣờng (dBμV/m) khi kết hợp 2 phƣơng pháp Khoảng cách (cm) Tần số (MHz) 50 100 300 500 800 1000 3 57,422 63,699 75,265 81,885 88,360 91,661 4 52,368 58,654 70,271 76,924 83,430 86,726 10 47,252 53,682 66,116 73,268 79,921 82,874 15 43,011 49,187 61,565 68,863 75,823 78,721 Không che chắn 120,245 120,110 119,174 121,026 129,081 133,681

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_giai_phap_danh_gia_va_dam_bao_tuong_thich.pdf
  • docThongTin KetLuanMoi LuanAn NCS NguyenDucTruong.doc
  • docTrichYeu LuanAn NCS NguyenDucTruong.doc
Luận văn liên quan