Xử lý anten mảng theo không gian - Thời gian trong thông tin vô tuyến di động

2)( jw = ( ) 2)()( cos)1(exp(),...,cosexp(,1 TjxBjx dMjdj φχφχ − = ( ) )()( kjHj ww = BM i ii Mww B =∑ =1 * (4.9) -110- Để đơn giản hoá phân tích này, giả sử rằng tổng nhiễu của (4.7) là phân bố Gauss [24, 26, 50, 52]. Giả thiết này đã cho thấy sự chính xác, kể cả với các giá trị K nhỏ khi BER bằng 10-3 hoặc lớn hơn. Do đó, khai triển kết quả của [24,26] để bao hàm kỹ thuật tạo búp, biến thiên của mỗi đại lượng nhiễu trên “nhánh” RAKE thứ n, có điều kiện về tham số pha-đing )( jnβ , có thể viết là: ( )2)( jsinσ = ( ) )( 1 2)()()( }{|||| 4 j l L nl l jjjj n sb REw N TE Ω∑ ≠= β (4.10) ( )2)( jmai n σ = ( ) )( 1 2)()()( 1 }{|||| 6 k l K jk k jkkj n L l sb REw N TE Ω∑∑ ≠= = β (4.11) ( )2)(2 . 4 j n os NT βσ = (4.12) trong đó )(klΩ biểu diễn công suất tín hiệu trung bình của dường truyền l thu được từ người dùng k. Đại lượng tổng nhiễu trở thành: ( ) ( )( )∑ = ++= R qnn L n j mai j siT 1 22)(2)(2 σσσσ (4.13) trong đó LR biểu diễn số nhánh của máy thu RAKE. Hơn nữa, đầu ra tín hiệu mong muốn của máy thu phối hợp RAKE có thể được viết là: ( )∑ = = R L n j n jsb S w TEU 1 2)()( |||| 2 β (4.14) Trong công thức trên, ta giả sử rằng máy thu RAKE sẽ khôi phục thành phần đa đường LR mạnh nhất (tức là công suất tín hiệu thu trung bình lớn nhất). Để thuận tiện, và không làm mất tính tổng quát, thành phần đa đường mạnh nhất này được coi là thành phần tới máy thu đầu tiên. Sự thay đổi của các tham số pha-đinh của mỗi người dùng gây nhiễu E{ ( )2)( jnβ } bằng công suất tín hiệu trung bình thu được từ người dùng đó )(klΩ . -111- Sự thay đổi này tạo ra do các quá trình tán xạ vật lý xảy ra ở máy di động. Ảnh hưởng của mảng được gói gọn trong tham số tương quan không gian này (được giảm thiểu nếu mảng triệt búp ở một hướng tín hiệu đa đường gây nhiễu cụ thể tới trạm gốc, bằng cách giảm thiểu công suất tín hiệu thu được trong bình từ thành phần nhiễu đa đường). Giả thiết rằng thành phần đa đường này được đặc trưng hoá bởi đặc tính mật độ đa đường (MIP) theo hàm mũ [26], nghĩa là )(k lΩ = dlk e δ)1()(1 −−Ω , 0>dδ (4.15) trong đó )(1kΩ là cường độ tín hiệu trung bình tương ứng với đường tới đầu tiên của người dùng k và δd là tỉ lệ suy hao công suất trung bình. Với điều chế nhất quán, BER có điều kiện trên SNR tức thời S có thể được biểu diễn như sau [56] ).( 0| sQP Se σ= (4.16) trong đó Q(x) = ∫∞ −x t dte 2/221π là hàm-Q [15]. SNR đầu ra (như định nghĩa trong(4.8)) có thể được viết theo dạng yêu cầu của (4.16) là: ∑ = = R L n j nS 1 2)( )(β (4.17) và ( )  Ω= ∑ ≠= )( 1 2)( 0 }{2 1 j l L nl l ji RE N σ ( ) 12)(0 1 )( 1 2)( ||||2 }{ 3 1 − ≠= =     +Ω+ ∑∑ j b K jk k k l L l jk wE NRE N (4.18) giả thiết ||w(k)||2 bằng nhau với mọi k. Để thu được BER trung bình, (4.16) phải được lấy trung bình trên hàm mật độ xác suất của S. Phân bố của S phải đáp ứng các giá trị khác nhau của tham số pha-đinh m cho các đường thu khác nhau. Nếu ta giả sử rằng biên độ của pha-đinh )( jnβ là phân bố Nakagami, công suất ( )( jnβ )2 của biên độ pha -112- định tín hiệu thu được sẽ là phân bố gamma. Từ (4.17) ta thấy cần có hàm mật độ xác suất của tổng LR biến ngẫu nhiên phân bố gamma để tính tỉ lệ lỗi trung bình. Hàm mật độ xác suất tổng quát cho tổng số lượng tuỳ ý các biến ngẫu nhiên phân bố gamma tương quan được đưa ra, và ta có: pS(s) = ∫∞∞− −Φ dtet itsS )(21π (4.19) trong đó Φs(t) là hàm đặc trưng. BER cho hệ thống tạo búp có 1 máy thu RAKE bây giờ có thể biểu điễn như sau: Pe = ∫∞∞− dsspP SSe )(| (4.20) Biển thức này có thể giải được bằng các phương pháp số. Với trường hợp đặc biệt khi tham số pha-đinh Nakagami của mọi thành phần đa đường là phân bố Rayleigh và bằng nhau, nghĩa là {ml}=1, và cường độ tín hiệu trong bình {Ωl} = Ω, (4.19) rút gọn thành: )/exp( )!1( 1)( 1 Ω−Ω−= − ss L sp R R L L R S (4.21) Hơn nữa, ta thấy rằng (4.16) có thể rút gọn thành             −+= −1 0 3 )1( 2 N K E NQP b e (4.22) cho trường hợp điều kiển công suất hoàn hảo, không truyền dẫn đa đường và sử dụng anten đẳng hướng. Điều này phù hợp với kết quả thu được bởi Prusley [50] ở điều kiện tương tự. 4.2.2. Chỉ tiêu kỹ thuật phân tập thu Trong phần này, chỉ tiêu BER của hệ thống phân tập thu kết hợp tỉ lệ cực đại với pha-đinh bất kỳ trên mỗi nhánh máy thu sẽ được đề cập. Ở kỹ thuật tạo búp ta giả thiết rằng một tập hợp L thành phần đa đường không tương quan hoàn toàn giống nhau tới các phần tử của mảng tạo búp. Như vậy, -113- sự tương quan giữa các đường bao tín hiệu tại mỗi phần tử trong mảng đều bằng 1 do mỗi tín hiệu đa đường đều bao gồm chính xác L tín hiệu không tương quan. Với hệ thống phân tập, tình trạng trên thay đổi do các phần tử của mảng phân tập cách nhau xa hơn. Nghĩa là L tín hiệu đa đường không tương quan đến phần tử thứ nhất của mảng phân tập không giống thành phần đa đường không tương quan ở các phần tử khác của mảng. Thực tế, khi một số phần tử của mảng phân tập được đặt cách xa nhau (20λ hoặc lớn hơn), thì L tín hiệu đa đường không tương quan thu được ở một phần tử trong mảng phân tập hoàn toàn khác với L tín hiệu đa đường thu được ở các phần tử khác. Ý nghĩa vật lý của điều này là vùng tán xạ phát ra các phản hồi đa đường cho 1 phần tử của mảng phân tập hoàn toàn khác vùng tán xạ phát ra cá thành phần đa đường ở một phần tử bất kỳ khác của mảng. Ngoài ra, khi có từ 2 phần tử phân tập trở lên bắt đầu thu Ls (Ls < L) thành phần đa đường giống nhau, sự tương quan giữa các đường bao pha-đinh cấu thành thu được tăng từ 0 đến một giá trị nhỏ hơn 1. Nếu Ls=L thì sự tương quan giữa các đường bao pha- đinh cấu thành thu được tại mỗi phần tử của hệ thống phân tập sẽ bằng 1. Để xác định BER của hệ thống phân tập kết hợp tỉ lệ cực đại, cần phải xác định phân bố hàm mật độ xác suất của tỉ số tín hiệu trên tạp SNR tại đầu ra của máy thu kết hợp tỉ lệ cực đại. Hàm mật độ xác suất của SNR phụ thuộc vào: + Đặc tính của thành phần tín hiệu thu được ở mỗi nhánh phân tập (giá trị hiệu dụng của tham số pha-đinh Nakagami m). Người ta đã chứng minh được rằng các thành phần đa đường không tương quan, kết hợp nhất quán có tham số pha-đinh Nakagami hiệu dụng meff tính bằng: [24,56] meff = ∑ = RL l lm 1 (4.23) -114- Nếu một phần tử anten trong mảng phân tập thu 3 tín hiệu đa đường, mỗi tín hiệu có tham số pha-đinh Nakagami ml = 1 và bộ kết hợp RAKE được sử dụng để kết hợp nhất quán các tín hiệu này, thì tín hiệu pha-đinh tổng hợp sẽ có tham số Nakagami hiệu dụng là meff = 3. Giả sử mọi nhánh phân tập khác đều thu và kết hợp tối ưu số thành phần đa đường không tương quan như nhau, thì mỗi phần tử của mảng phân tập sẽ đều thu một tín hiệu đa đường tổng hợp có tham số pha-đinh Nakagami meff = 3 + Sự tương quan giữa các tín hiệu thu được ở các nhánh. Sự tương quan giữa các đường bao pha-đinh tổng hợp thu được ở mỗi nhánh phân tập là một hàm phụ thuộc vào độ cao anten và môi trường tán xạ. Xuất phát từ phần trình bày định tính ở trên, biến quyết định của hệ thống phân tập có thể được viết là: ∑ = = D D D M m j m j 1 )()( ζζ (4.24) trong đó: )()( j m j m DD S=ζ + )( jsi DmI + )( jmai DmI + Dmη (4.25) và biểu diễn đầu ra của máy thu RAKE trên một nhánh phân tập cụ thể. Đầu ra của nhánh phân tập này có dạng giống như đầu ra của bộ tạo búp mô tả trong (4.7), với LR=1, MB=1 và m=meff. Từ (4.25), rõ ràng là đầu ra của MD máy thu RAKE lại được phối hợp nhất quán như được thực hiện bởi bộ phối hợp RAKE dùng trong bộ tạo búp. Như vậy, kết quả phân tích của BER trình bày trong phần 2 vẫn có giá trị. Do đó, từ [6] và (4.16), cũng có thể tính BER điều kiện của hệ thống phân tập bằng: ).( 0| sQP Se σ= (4.26) -115- trong đó biến ngẫu nhiên công suất tín hiệu thu được S sẽ có hàm mật độ xác suất khác với ở công thức (4.16). Với pha-đinh Rayleigh (tham số pha-đinh Nakagami m =1) có độ lớn đường truyền bằng nhau (Ω=Ωl) và tương quan bằng nhau, trường hợp đặc biệt cho hàm mật độ xác suất của S là như sau: ×   ΩΓΩ= −1 22 )( 1)( DM D S s M sp )1()1( )1)(1( ,,1. )1( exp )1( 212 D M D D D M M spMMFs D ρρρ ρρρρ +−−     Ω+−−   Ω−− − (4.27) trong đó MD là số nhánh phân tập của bộ kết hợp tỉ lệ cực đại. So sánh với (4.26), các biến chưa biết cần thiết để xác định chỉ tiêu BER của hệ thống phân tập là đại lượng nhiễu σo và ma trận tương quan. Đại lượng nhiễu đã được xác định trong (4.18) cho CDMA dùng kỹ thuật tạo búp. Tuy nhiên, như đã trình bày, phân tích này có giá trị tương đương cho phân tập thu với MB =1 phần tử. Sử dụng hàm mật độ xác suất mô tả bởi (4.19) cùng với (4.26), chỉ tiêu BER có thể được xác định bằng phương pháp trình bày trong phần 2 và phép tích phân số. 4.2.3. Đề xuất phối hợp kỹ thuật tạo búp và phân tập cho hệ thống W- CDMA Về mặt định tính, do phân tập thu dựa trên việc kết hợp các tín hiệu không tương quan (do pha-đinh không tương quan) thu được từ các phần tử khác nhau của anten mảng, hệ thống phân tập không làm tăng chỉ tiêu trong môi trường AWGN. Hơn nữa, khi mức nhiễu đa truy nhập trong hệ thống CDMA cao thì nhiễu đa truy nhập là tác nhân chính ảnh hưởng đến chỉ tiêu BER và kênh sẽ tiến tới xấp xỉ kênh Gauss (giả thiết là Gauss chuẩn) nên ảnh hưởng của hệ thống phân tập giảm. Trái lại, hệ thống tạo búp (hay thậm chí hệ thống sec-tơ hoá) sẽ làm giảm mức nhiễu bằng cách “loại bỏ” nhiều người dùng khỏi hệ thống, làm cho chỉ tiêu BER tốt hơn. Khi số người dùng ít và kênh bị pha-đinh mạnh (như trường hợp truyền sóng ở điều kiện không nhìn -116- thẳng: NLOS), hệ thống tạo búp không cải thiện được tín hiệu thu do không bổ sung được thông tin mới nào vào tín hiệu thu được, mà chỉ hạn chế được nhiễu đa truy nhập. Do đó, hệ thống tạo búp không làm tăng chỉ tiêu nhiều. Trong khi đó, hệ thống phân tập kết hợp được một số tín hiệu bị pha-đinh mạnh sẽ làm cải thiện chỉ tiêu hệ thống, đặc biệt khi pha-đinh có tác động mạnh hơn ảnh hưởng của nhiễu đa truy nhập. Chính vì vậy có thể nói rằng kỹ thuật tạo búp cho chỉ tiêu tốt hơn trong môi trường nhiều người dùng (nhiễu đa truy nhập lớn), pha-đing ít, còn kỹ thuật phân tập cho chỉ tiêu tốt trong môi trường ít người dùng pha đinh mạnh. Một hệ thống phối hợp cả tạo búp và phân tập sẽ có được ưu điểm của việc giảm nhiễu búp sóng mà vẫn có được phân tập thu đặc biệt là trong môi trường pha đinh khi tín hiệu tới các phần tử anten mảng không bao giờ có thể là tương quan hoàn toàn. Ở hệ thống phối hợp, mỗi bộ tạo búp sẽ là một nhánh của hệ thống phân tập, nhiễu tác động lên phần tử tạo búp sẽ được sử dụng để tạo ra tăng ích phân tập ở hệ thông phân tập. Ý tưởng này chính là đề xuất của phần này để áp dụng kỹ thuật phối hợp tạo búp và phân tập cho hệ thống W-CDMA. Chỉ tiêu BER cụ thể của hệ thống sẽ tiếp tục được phân tích sau đây. Như đã phân tích trong phần 3, chỉ tiêu BER của hệ thống phân tập kết hợp tỉ lệ cực đại tương tự chỉ tiêu BER của bộ tạo búp sóng, chỉ khác phần nhiễu. Như vậy để xác định chỉ tiêu BER của 1 hệ thống kết hợp tạo búp và phân tập, phương trình (4.26) và (4.17) vẫn có thể dược sử dụng. Khi đó, từng nhánh trong số MD nhánh phân tập bao gồm một bộ tạo búp MB phần tử. Như vậy, khi thành phần nhiễu tác động lên mỗi phần tử trong hệ thống tạo búp được xác định thì công thức (4.17) được sử dụng. Sau đó phần nhiễu thu được này lại dược sử dụng trong (4.26) cho từng nhánh trong số MD nhánh phân tập. Hơn nữa, với hệ thống kết hợp phân tập và tạo búp, hàm mật độ phân bố -117- xác suất của SNR đầu ra là một phân bố gamma với MD bậc tự do và trong đó tham số Nakagami mỗi nhánh được xác định bằng (4.23). Giả thiết mỗi bộ tạo búp gồm 2 phần tử anten (MB =2) và một bộ tạo búp hoàn chỉnh là 1 nhánh của hệ thống phân tập, tổng số 2x2 anten được sử dụng. Kết quả mô phỏng tính BER cho kỹ thuật phối hợp phân tập và tạo búp so với hệ thống hoặc tạo búp hoặc phân tập được đưa ra ở phần sau. 4.3. Kết quả mô phỏng Bảng 4.2. Các tham số đầu vào để đánh giá chỉ tiêu BER Tham số Giá trị Môi trường Tham số pha-đinh không nhìn thẳng của mỗi thành phần đa đường (Nakagami) Số tín hiệu đa đường Số người dùng Số RAKE fingers Số phần tử tạo búp Không nhìn thẳng m=1 L=5 K=10 LR=2 MB =2 Do chênh lệch chỉ tiêu BER giữa các hệ thống, tạo búp, phân tập và kết hợp cả tạo búp và phân tập, ta sẽ phải lựa chọn một kỹ thuật cho tăng ích lớn nhất ở điều kiện cụ thể nào đó. Các tham số mô phỏng được cho trong Bảng 4.2. Cả 2 hệ thống đều có số anten như nhau (MB = MD =4), nghĩa là chi phí thực hiện 2 hệ thống này là bằng nhau. Trước tiên, với chỉ tiêu của hệ thống phân tập, rõ ràng là sự tương quan giữa các phần tử phân tập có ảnh hưởng đến chỉ tiêu BER. Do đó, khi thiết kế hệ thống phân tập, không thể sử dụng giả thiết các tín hiệu thu ở các phần tử là không tương quan nhau trong tính toán BER. Cụ thể, có tương quan giữa các đường bao pha-đinh của tín hiệu thu ở các nhánh phân tập khác nhau sẽ làm tăng chỉ tiêu BER. Chỉ tiêu hệ thống tạo búp, kết quả BER với MB =4 anten tốt hơn nhiều so với hệ thống phân tập MD =4 anten. -118- Ở điều kiện không nhìn thẳng, giá trị BER kém hơn do pha-đinh mạnh hơn, mặc dù chỉ tiêu bộ tạo búp bị tác động nhiều hơn nhưng vẫn tốt hơn chỉ tiêu phân tập. So sánh hệ thống tạo búp và hệ thống kết hợp cả tạo búp và phân tập được trình bày trong Hình 4.7. Cả hai hệ thống đều sử dụng 4 anten. Bộ tạo búp dùng mảng tuyến tính cách đều với MB =4 phần tử, còn ở hệ thống phối hợp MB = 2 phần tử. Có thể thấy ngay rằng hệ thống phối hợp 2 kỹ thuật nhạy cảm hơn với các giá trị tương quan lớn – trái ngược với hệ thống phân tập chuẩn đề cập ở trên. Tiếp đến là bộ tạo búp vẫn tiếp tục có chỉ tiêu tốt hơn hệ thống phối hợp ở các giá trị Eb/No nhỏ. Ở các giá trị Eb/No lớn hơn 8 dB, cơ cấu phối hợp tạo búp và phân tập thực hiện tốt hơn so với bộ tạo búp. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 0.01 0.1 Pe Eb/No DIV BF PhoihopDB Hình 4.7. Kết quả mô phỏng đối với phân tập MD = 4 anten, hệ thống tạo búp MB = 4 anten và hệ thống phối hợp cả phân tập và tạo búp ở môi trường không nhìn thẳng -119- 4.4. Đo kiểm hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W- CDMA 4.4.1. Giới thiệu hệ thống thử nghiệm Hệ thống anten thông minh cho W-CDMA IMT-2000 được phát triển dựa trên ba khối chức năng: khối tài nguyên dịch vụ, điều khiển dịch vụ và quản lý dịch vụ. Để kiểm tra hoạt động của các khối này một cách hiệu quả, Viện nghiên cứu ETRI đã phát triển một hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W-CDMA. Trong hệ thống này, thiết bị đầu cuối của người dùng (UE) được sử dụng là thiết bị thương mại có trên thị trường, phần thiết bị thử nghiệm tập trung chủ yếu vào phần mạng truy nhập vô tuyến [27]. Một trạm của hệ thống anten thông minh cho W-CDMA cũng gồm có 3 séc-tơ để có thể triển khai dễ dàng với hệ thống W-CDMA IMT-2000 hiện có. Mỗi séc-tơ có một hệ thống anten mảng gồm 8 phần tử - tạo ra tối đa 12 búp sóng. Sự khác nhau của đặc tính truyền sóng giữa các đường truyền giữa các phần tử anten và máy thu được định cỡ trong hệ thống. Với đường xuống từ Nút-B tới UE, dạng búp là cố định; còn với đường lên từ UE đến Nút-B, búp sóng được tạo lập thích nghi với môi trường thay đổi. hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W-CDMA có giao diện Uu theo tiêu chuẩn của Dự án đối tác hệ thống thế hệ thứ 3 (3GPP). Các dịch vụ được cung cấp là dịch vụ chuyển mạch kênh như thoại 12,2 kbps và hình H.263 384 kbps. Kỹ thuật điều khiển công suất vòng mở và vòng kín đều được sử dụng và hỗ trợ cả chuyển giao mềm và mềm hơn. Chỉ tiêu của hệ thống di động CDMA bị hạn chế bởi các đặc tính của kênh vô tuyến như nhiễu, sự che khuất, pha-đinh, trễ, trải phổ.v.v. Để vượt qua được các giới hạn về chỉ tiêu nhiễu, các kỹ thuật bù kênh như điều khiển công suất, máy thu RAKE, anten phân tập .v.v. đã được sử dụng. Tuy nhiên, vẫn khó đạt được yêu cầu của các hệ thống thông tin di động tương lai (cung -120- cấp cả các dịch vụ đa phương tiện với các mức chất lượng dịch vụ khác nhau) bằng những kỹ thuật này. Anten thông minh là một trong những kỹ thuật có triển vọng nhất có thể đáp ứng những yêu cầu này. Hệ thống anten thông minh cho W-CDMA được phát triển để cải thiện chỉ tiêu của hệ thống W-CDMA IMT-2000. Hệ thống W-CDMA này hiện cung cấp chất lượng dịch vụ không được tốt lắm, đặc biệt là cho các dịch vụ thông tin di động tốc độ truyền dữ liệu cao. Cấu trúc của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 của một nhà khai thác có thể sẽ sử dụng hệ thống W- CDMA thông thường làm cơ sở (triển khai rộng khắp) và hệ thống anten thông minh cho W-CDMA để phủ sóng các điểm nóng, nới yêu cầu nhiều dịch vụ chất lượng cao (cấu trúc như vậy cũng đã được đề xuất sử dụng ở Hàn Quốc). Hệ thống anten thông minh cho W-CDMA chấp nhận cả kỹ thuật tạo búp sóng thích nghi (ABF) và chuyển búp sóng (SBF). Để kiểm tra mọi khả năng của hệ thống anten thông minh cho W-CDMA một cách hiệu quả, hệ thống thử nghiệm được thiết kế đơn giản tối đa. 4.4.2. Anten mảng thông minh Hình 4.8. Cấu hình hệ thống anten thông minh MÁY PHÁT Rx A/D Rx A/D Rx A/D Định cỡ B ộ tạ o bú p số G ia o di ện -I ub & D em . Điều khiển G ia o di ện -I ub & M od . B ộ tạ o bú p số Điều khiển Tx A/D Tx A/D Tx A/D Định cỡ MÁY THU -121- Anten thông minh sử dụng một mảng các phần tử anten, mỗi anten có một véc-tơ tín hiệu riêng. Bằng cách lấy trọng số các véc-tơ tín hiệu khác nhau, ta có thể tạo ra nhiều búp sóng và điều khiển hướng của mỗi búp sóng. Búp sóng mong muốn có thể được tạo lập sao cho tỉ số tín hiệu-trên-tạp âm (SNR) của tín hiệu mong muốn tăng đáng kể. Anten thông minh thường được lắp đặt tại trạm gốc (Nút-B), vì khó có thể lắp anten mảng ở máy đầu cuối do hạn chế về kích thước. Ở đây ta sẽ chỉ xem xét trường hợp anten thông minh lắp ở trạm gốc. Ở đường xuống từ trạm gốc tới máy đầu cuối, Trạm gốc phát tín hiệu cho máy đầu cuối theo hướng mong muốn. Để điều khiển hướng phát, Trạm gốc được trợ giúp bởi tín hiệu thu từ máy đầu cuối. Ở đường lên từ máy đầu cuối tới Trạm gốc, Trạm gốc sẽ điều khiển hướng búp sóng về phía tín hiệu thu được và tách ra tín hiệu mong muốn. Ở các hai đường, máy thu, máy đầu cuối hoặc trạm gốc có thể thu tín hiệu mong muốn của riêng nó mà không bị nhiễu bởi các đướng truyền tín hiệu khác. Như vậy, dung lượng hệ thống sẽ tăng lên khi số búp sóng và SNR tăng. Cấu trúc anten thông minh bao gồm: - Mảng anten: Hình 4.9. Mảng anten 1/2 λ(63mm) Duplexer -122- Anten dùng nhiều phần tử để thiết lập mẫu búp sóng mong muốn. Khi số phần tử tăng, chỉ tiêu hệ thống tăng do góc búp sóng nhỏ. Thông thường, người ta chỉ sử dụng từ 4-12 phần tử anten – có kiểu cách đều tuyến tính hoặc hình tròn cách đều. - Máy thu phát vô tuyến: Số máy thu phát vô tuyến cho 1 séc-tơ bằng số phần tử anten. Ở đường xuống, tín hiệu RF phát được đi qua các khối như bộ khuyếch đại công suất cao, bộ đổi tần lên từ băng gốc,... Ở đường lên, tín hiệu RF thì đi qua bộ khuyếch đại tạp âm thấp, bộ đổi tần xuống băng gốc,... - Bộ tạo búp sóng: Các véctơ trọng số cho mỗi anten được tính toán ở khối này để thiết lập mẫu búp sóng mong muốn. Thông thường với kỹ thuật chuyển búp sóng, số búp sóng là cố định và véctơ trọng số là không đổi. Tuy nhiên với kỹ thuật tạo búp thích nghi, các véc-tơ trọng số thay đổi động tuỳ theo mẫu búp sóng mong muốn. Các véc-tơ trọng số được đánh giá dựa trên hướng tới hoặc tham chiếu thời gian. Các véc-tơ này phải được xử lý trong thời gian thực, do đó yêu cầu khả năng tính toán phải rất nhanh. - Khối định cỡ RF: Để đảm bảo chỉ tiêu yêu cầu của anten thông minh, các phần tử anten phải có đặc tính giống nhau. Chỉ cần một khác biệt nhỏ cũng gây ra ảnh hưởng lớn lên cường độ hoặc độ trễ của sóng mang. Khối định cỡ RF có nhiệm vụ bù trừ những khác biệt đó sao cho các phần tử anten có chỉ tiêu giống hệt nhau. 4.4.3. Cấu hình hệ thống và điều kiện đo Hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W-CDMA đã được phát triển để đo kiểm các khả năng của hệ thống anten thông minh cho W-CDMA một cách hiệu quả. Hệ thống thử nghiệm anten thông minh có bốn phần -123- chính: thiết bị người dùng (UE), phân hệ RF (RFS); phân hệ xử lý số (DPS) và phân hệ mô phỏng mạng (NSS). Các phân hệ này được thực hiện dựa trên mô hình tham chiếu hệ thống chuẩn của Dự án đối tác hệ thống thế hệ thứ 3 - 3GPP . Các giao thức mạng và báo hiệu tuân thủ theo cấu trúc của Dự án đối tác hệ thống thế hệ thứ 3 . Hình 4.10. Hệ thống anten thông minh thử nghiệm tại Viện Nghiên cứu ETRI Hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W-CDMA IMT-2000 được sử dụng dể đo kiểm tại Viện Nghiên cứu ETRI có những đặc trưng chính sau: [27] + Khối RF/IF: o Định cỡ tức thời o IF kỹ thuật số -124- SA-RTS ABFCC #0 Sect. 1 BFNC Sect. 2 BFNC SPDM (PC) Sector 1 Sect. 3 BFNC ... ANT # 8 ANT # 1 ABFCC #1 Hub BF Display (PC) SMAT Commercial UE CKURECAU RECU (8way) TRCU (8way) TRCAU CALU (8way) RFFU (8way) Sector 2 Sector 3 1 2 3 4 5 6 7 8 RF/IF Digital UE thương mại o 8 anten/ séc-tơ (4 tần số (FA)/séc-tơ) + Khối xử lý số o Đường xuống: bộ chuyển búp sóng, 12 búp cố định / 1 séc-tơ o Đường lên: Bộ tạo búp thích nghi, sử dụng thuật toán Trung bình Bình phương Nhỏ nhất chuẩn o Bộ giải điều chế: mỗi nhánh có thể hoạt động ở ba chế độ: tạo búp thích nghi, chuyển búp sóng và phân tập 2 anten. + Điều kiện đo kiểm: o Bộ mô phỏng thiết bị đầu cuối người sử dụng (UE): Công cụ phân tích modem anten thông minh o Máy đầu cuối W-CDMA thương mại của Samsung o Bộ mô phỏng lớp 2/3 ở trạm gốc BS: Khối giám sát phân tích chỉ tiêu anten thông minh (SPDM) Hình 4.11. Cấu hình hệ thống anten thông minh cho W-CDMA sử dụng trong đo kiểm Hình 4.11 trình bày cấu trúc khối chức năng của hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W-CDMA. UE là một máy cầm tay thương mại do Samsung sản xuất. Phân hệ RF bao gồm: bộ khuyếch đại công suất cao, bộ -125- khuyếch đại tạp âm thấp, bộ đổi tần phát (TRCU), Bộ đổi tần thu (RECU), và bộ định cỡ (CALU); Bộ đổi tần lên và xuống tương ứng trong Bộ đổi tần phát và Bộ đổi tần thu. Bộ lọc đáp ứng impulse hữu hạn cho tín hiệu I- và Q- băng gốc được lắp trong Bộ định cỡ CALU. Mỗi bộ khuyếch đại công suất cao và bộ khuyếch đại tạp âm thấp tương ứng với một Bộ đổi tần phát và Bộ đổi tần thu. Mỗi hệ thống hỗ trợ tối đa 4 tần số (FA) hoặc anten; Một bộ định cỡ hỗ trợ một tần số. Do mảng 8 anten được sử dụng và mỗi séc-tơ hỗ trợ tối đa 4 tần số, nên 8 bộ khuyếch đại công suất cao, 8 Bộ đổi tần phát, 8 bộ khuyếch đại tạp âm thấp, 8 Bộ đổi tần thu và 4 Bộ định cỡ CALU sẽ được lắp đặt trong một séc-tơ. Hệ thống anten thông minh cho W-CDMA hỗ trợ tối đa 3 séc-tơ và lên tới 192 tín hiệu băng gốc (2 tín hiệu băng gốc/anten x 8 anten/séc-tơ x 4 tần số x 3 séc-tơ), với tốc độ 30,72 Mcps (384 kcps x 8 bít/chip) được truyền từ khối xử lý số qua đường báo hiệu vi sai điện áp thấp (LVDS). Hình 4.12. Cạc kênh của Bộ tạo búp thích nghi (hỗ trợ 3 séc-tơ x 8 anten) -126- Phân hệ xử lý số bao gồm bộ điều khiển mạch tạo búp sóng, hệ thống modem, bộ điều khiển modem, và bộ xử lý trung tâm (DCPU). Bộ điều khiển mạch tạo búp sóng định truyến tín hiệu băng gốc giữa Bộ định cỡ và hệ thống modem. Hệ thống modem trong hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W-CDMA được thực hiện nhờ vi mạch có thể lập trình và sẽ có kiểu chíp là mạch tổ hợp riêng cho ứng dụng (ASIC). Bộ điều khiển modem và bộ xử lý trung tâm được thực hiện bằng cách sử dụng bộ xử lý tín hiệu số và cạc kênh tương ứng. Bộ xử lý chính của cạc kênh xử lý các bản tin báo hiệu giữa UE và Phân hệ mô phỏng mạng. Một bộ điều khiển mạch tạo búp sóng hỗ trợ 1 séc- tơ và truyền tải tối đa 64 tín hiệu băng gốc 30,72 Mcps. Với một tần số, 12 búp sóng được tạo lập trong 1 séc-tơ và có thể đáp ứng tối đa 360 người sử dụng đàm thoại đồng thời trong 1 sec-tơ. Mỗi cạc kênh hỗ trợ tối đa 64 kênh, và cần 6 cạc kênh để hỗ trợ 1 séc-tơ có 1 tần số. Có thể trang bị tối đa 18 cạc kênh trong một giá xử lý số - ứng với 3 séc-tơ x tần số. - Định cỡ: + Mục đích: bù đắp những phần không trùng khít của các đường truyền đẫn RF để tạo lập búp sóng một cách chính xác. + Đặc điểm: Đánh giá mỗi hàm truyền bằng một tín hiệu định cỡ khác nhau. Tính toán hiệu quả định cỡ phức từ các hàm truyền đã được đánh giá bằng bộ điều khiển DSP. Ghép các tín hiệu phát hoặc tín hiệu thu dựa vào hiệu quả định cỡ. + Thực hiện tương ứng trên máy phát và máy thu Phân hệ mô phỏng mạng bao gồm Khối giao diện mạng, Khối quản lý lưu lượng, bộ xử lý trung tâm và khối giao diện người sử dụng. Nền của phân hệ mô phỏng mạng là một máy tính PC và các nhiệm vụ đều được thực hiện bằng phần mềm. Khối giao diện mạng được nối với bộ xử lý trung tâm của phân hệ xử lý số qua mạng Ethernet. Lưu lượng được xử lý trong Khối quản -127- lý lưu lượng mạng. Bộ xử lý trung tâm là bộ xử lý chính của phân hệ mô phỏng mạng và làm nhiệm vụ xử lý các bản tin báo hiệu. Khối giao diện người sử dụng cung cấp cho người dùng dịch vụ thoại hoặc hình. Chức năng của Khối quản lý lưu lượng mạng, bộ xử lý trung tâm, và Khối giao diện người sử dụng tương ứng với lớp 2, lớp 3, và lớp ứng dụng của giao thức của Dự án đối tác hệ thống thế hệ thứ 3 . Các khối chức năng này liên tục với khối giao thức tương ứng của UE. - Bộ điều chế: + Kênh không truyền dẫn: Kênh hoa tiêu chung - CPICH, Kênh đồng bộ - SCH, Kênh báo chiếm kênh - AICH, Kênh báo nhắn tin - PICH + Tối đa 32 kênh truyền dẫn: kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp - PCCPCH, kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp - SCCPCHs, kênh vật lý dành riêng - DPCHs + Mỗi kênh kênh vật lý dành riêng DPCH có thể hoạt động ở cả chế độ phân tập và chế độ tạo búp sóng chuyển mạch + Tạo búp sóng đường xuống: 12 búp sóng cố định (số búp sóng trên một séc-tơ là 12). - Bộ giải điều chế: + Cấu trúc dùng chung nhánh + Mỗi nhánh có thể hoạt động ở 3 chế độ: tạo búp sóng thích nghi, tạo búp sóng cố định, 2 anten phân tập + Thuật toán Trung bình bình phương nhỏ nhất chuẩn được sử dụng cho ABF ở đường lên + Tín hiệu tham chiếu chuẩn để đánh giá kênh, bám thời gian, đánh giá SIR và ABF là kênh điều khiển vật lý dành riêng-DPCCH ở đường lên. - Bộ dò tìm: -128- + Bộ dò tìm ban đầu: của sổ tìm kiếm là 256 chíp, chỉ ở chế độ phân tập (đẳng hướng) + Bộ dò tìm đa đường: dò trễ và búp sóng (chuyển búp sóng)- của sổ dò tìm là 64, số búp sóng là 12; Kết quả tìm kiếm có thể được sử dụng cho kỹ thuật Chuyển búp sóng ở đường xuống; có thể hoạt động cả ở chế độ phân tập (đẳng hướng) - Khối xử lý số: + Mã hoá và giải mã kênh truyền dẫn: Turbo/Viterbi + Giao diện với lớp cao hơn qua bộ xử lý trung tâm + Điều khiển modem: điều khiển thủ tục kênh truy nhập ngẫu nhiên, điều khiển công suất ban đầu, điều khiển Chuyển búp sóng đường xuống, điều khiển ABF đường lên, thuật toán phân bổ nhánh cho đường lên. Hình 4.13. Mẫu búp sóng cố định đường xuống -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80-20 -15 -10 -5 0 5 10 Độ Công suất 8 phần tử anten, 12 búp sóng, khoảng cách:63mm, 2000 MHz -129- 4.4.4. Kết quả đo kiểm trên hệ thống thử nghiệm Kết quả giám sát búp sóng ở đường lên và đường xuống của hệ thống thử nghiệm. Hình 4.14. Dạng búp sóng đường xuống (chuyển mạch búp sóng) và đường lên (búp sóng thích nghi) Kết quả đo kiểm chỉ tiêu: Hình 4.15 và Hình 4.16 giới thiệu chỉ tiêu hệ thống khi dùng ABF trong hệ thống thử nghiệm. Trong Hình 4.15, ta thấy tỉ số tín hiệu trên tạp âm tăng thêm khoảng 3,5-4,5dB khi dùng ABF 8-anten so với khi sử dụng phân tập 2 -130- anten (DIV). Hình 4.16 cho thấy sự cải thiện thêm 1,2dB khi dùng ABF 8- anten thay cho DIV 2-anten. Như vậy, tổng thể chỉ tiêu của hệ thống được cải thiện khoảng 5,5 đến 6 dB khi dùng ABF 8-anten so với DIV 2-anten. Hình 4.15. Kết quả đo kiểm SNR trên Hệ thống thử nghiệm theo giá trị SIRtarget đặt trước Hình 4.16. Kết quả đo kiểm BLER cho ABF 8-anten và DIV 2-anten 1 2 3 4 5 6 7 -2 0 2 4 6 8 3.5 dB 3.5 dB 4.5 dB M ea su re d SN R Target SIR(For ABF) ABF DIV -4 -3 -2 -1 0 1 0.01 0.1 1 1.2 dB U pl in k BL ER Target SIR(ABF and DIV respectively) ABF DIV -131- Qua việc phát triển hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W-CDMA, chúng ta có thể khẳng định rằng hệ thống anten thông minh sẽ làm tăng đáng kể dung lượng hệ thống. Trong hệ thống thử nghiệm, 12 búp sóng được tạo lập trong 1 séc-tơ và dung lượng hệ thống tăng khoảng 4 lần. 4.5. Xử lý kết quả đo kiểm và so sánh với kết quả mô phỏng Để có thể so sánh kết quả đo kiểm và kết quả mô phỏng, trước tiên ta cần chuyển đổi từ kết quả đo BLER theo SIR sang BER theo Eb/No. Trong cấu trúc đường lên W-CDMA, kênh vật lý dành riêng - DPCH gồm kênh dữ liệu vật lý dành riêng - DPDCH (với các hệ số trải phổ có thể là: 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256) và kênh điều khiển vật lý dành riêng - DPCCH (chỉ với hệ số trải phổ là 64). Hai kênh này tuỳ theo hệ số trải phổ của mình sẽ có công suất tương ứng là βd, và βc. Đại lượng tỉ số công suất được định nghĩa là β= c d β β . Đề xuất công thức chuyển đổi Eb/No và SIRtarget: Trong hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W-CDMA, luồng bít thông tin được mã hoá với tỉ lệ 1/3 cho điều chế ký hiệu, như vậy năng lượng bít thông tin bằng 3 lần năng lượng ký hiệu kênh DPDCH, tính bằng dB: Eb=Es|DPDCH + 10log3= Es|DPDCH+4,77 (dB) (4.28) Theo tỉ lệ tuyến tính: Es|DPDCH = β2.Es|DPCCH. 256 |DPDCHfactS (4.29) Định nghĩa: χ = 256 |DPDCHfactS (4.30) Es|DPDCH tính bằng dB có thể được tính theo công thức sau: -132- 0 1 2 3 4 5 6 7 1E-5 1E-4 1E-3 0.01 0.1 5 dB BE R Eb/No ABF DIV Es|DPDCH = β2 + Es|DPCCH + χ (dB) (4.31) Thay (4.31) vào (4.28), Eb có thể được tính theo công thức sau (tính bằng dB) Eb = β2 + Es|DPCCH + χ + 4,77 (dB) (4.32) Trong hệ thống thử nghiệm sử dụng trong đo kiểm, Sfactor của DPDCH = 64, Sfactor của DPCCH = 256, như vậy χ = 64/256 = ¼ (hay bằng –6dB). βd =15, βc=8 nên β =15/8, Như vậy: β2(dB) = 5,45 dB Với SIRtarget = t DPCCHS I E | = 1dB (trong đó It là tổng nhiễu) thì Eb/No bằng: Eb/No = 5,45 + 1 – 6 + 4,77 = 5,22 dB (4.33) Nói cách khác, có thể chuyển đổi Eb/No = SIRtarget + 4,22 dB (4.34) Với hệ thống W-CDMA, tỉ lệ lỗi bít khối BLER thấp hơn BER khoảng 10 lần (nghĩa là nếu BLER =10-2 thì BER xấp xỉ cỡ 10-3) [33]. Như vậy, kết quả đo có thể được biểu diễn lại như Hình 4.17. Hình 4.17. Tỉ lệ lỗi bít BER đo được với ABF 8-anten và DIV 2-anten -133- Kết quả đo chỉ tiêu cho trường hợp DIV 2-anten rất giống với kết quả mô phỏng cho kỹ thuật phân tập. Còn trường hợp ABF 8-anten chỉ tiêu đo được tốt hơn kết quả mô phỏng do hệ thống đo kiểm sử dụng 8 anten để tạo búp trong khi kết quả mô phỏng được thực hiện cho chỉ 4 anten. 4.6. Tổng kết chương Chương này đã đề xuất một kỹ thuật phối hợp cho chép có được ưu điểm của cả hai kỹ thuật phân tập và tạo búp cho hệ thống W-CDMA. Hệ thống này sẽ tận dụng được ưu điểm của việc giảm nhiễu búp sóng mà vẫn có được phân tập thu, đặc biệt là trong môi trường pha đinh khi tín hiệu tới các phần tử anten mảng không bao giờ có thể là tương quan hoàn toàn. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng trong môi trường nhiều người dùng, pha-đinh mạnh, kỹ thuật phối hợp cả tạo búp và phân tập cho chỉ tiêu tốt hơn hệ thống tạo búp ở giá trị Eb/No lớn hơn 8dB, mặc dù dưới giá trị này chỉ tiêu của hệ thống tạo búp vẫn lớn hơn. Như vậy, có thể thấy rằng kỹ thuật phối hợp được luận án đề xuất sẽ đặc biệt có ý nghĩa để triển khai các dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ cao, đòi hỏi có tỉ số Eb/No lớn. Kết quả đo kiểm trên hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W- CDMA tại Viện nghiên cứu ETRI cho trường hợp DIV 2-anten và ABF 8- anten đã được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của các kết quả mô phỏng. Để có thể so sánh kết quả mô phỏng và đo kiểm, công thức chuyển đổi giữa SIRtarget và Eb/No cho hệ thống W-CDMA cũng đã được xây dựng. Qua đó, ta thấy rằng kết quả mô phỏng phù hợp với các kết quả đo kiểm và chứng tỏ được độ tin cậy của phương án đề xuất. -134- KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận 1. Thuật toán tạo búp thích nghi kết hợp trung bình bình phương nhỏ nhất và hằng số theo khối trên cả kênh hoa tiêu và kênh lưu lượng được sử dụng cho đường lên hệ thống DS-CDMA có tốc độ hội tụ nhanh hơn nhờ phép cập nhật trọng số kết hợp. Thuật toán kết hợp này hoàn toàn dựa trên hai thuật toán kinh điển, không làm tăng độ phức tạp tính toán và phù hợp với khả năng xử lý của các thiết bị hiện nay. 2. Việc ứng dụng anten thông minh chuyển búp sóng ở các hệ thống thông tin di động GSM hiện tại (N=4) có thể làm dung lượng hệ thống tăng thêm 30% so với anten dẻ quạt, và lớn gấp 3 lần (khi số búp sóng của anten là 12) so với anten đẳng hướng. Việc sử dụng mẫu tái sử dụng tần số mới N=3 được đề xuất trong luận án có thể tiếp tục làm tăng dung lượng hệ thống lên thêm 30% nữa. 3. Mẫu tái sử dụng tần số mới N=3 cho hệ thống GSM khi sử dụng anten thông minh là khả thi do tỉ số CIR hiện tại được tính toán, so sánh đã bao gồm mức dự trữ công suất từ 7,5dB đến 8,5dB đủ dự phòng cho các ảnh hưởng của pha-đinh và che khuất. Hơn nữa, hiệu suất phổ khi dùng anten chuyển búp sóng so với anten đẳng hướng trong môi trường pha-đinh và che khuất đã được chứng minh là lớn hơn trong không gian tự do. 4. Trong môi trường pha-đinh, tín hiệu tới các phần tử anten mảng không bao giờ là tương quan hoàn toàn. Kỹ thuật phối hợp tạo búp và phân tập được đề xuất cho hệ thống W-CDMA tận dụng được ưu điểm của việc làm giảm nhiễu búp sóng mà vẫn có được phân tập thu. Kết quả mô phỏng cho thấy trong môi trường nhiều người dùng, pha-đinh mạnh, kỹ thuật phối hợp tạo -135- búp và phân tập cho chỉ tiêu tốt hơn hệ thống tạo búp ở giá trị Eb/No lớn hơn 8dB – phù hợp để triển khai các dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ cao. 5. Kết quả đo kiểm trên hệ thống thử nghiệm anten thông minh cho W- CDMA tại Viện nghiên cứu ETRI - Hàn Quốc cho thấy chỉ tiêu tổng thể của hệ thống được cải thiện khoảng 5,5 đến 6 dB khi dùng anten tạo búp sóng thích nghi so với anten phân tập thông thường, tương ứng dung lượng hệ thống có thể tăng khoảng 4 lần. Thông qua công thức chuyển đổi giữa SIRtarget và Eb/No được xây dựng cho hệ thống W-CDMA, kết quả đo kiểm giống kết quả mô phỏng cho trường hợp phân tập và trường hợp tạo búp, chứng tỏ kết quả mô phỏng kỹ thuật phối hợp tạo búp và phân tập cho hệ thống W-CDMA cũng đáng tin cậy. Hướng phát triển tiếp theo: 1. Triển khai áp dụng vào thực tiễn thuật toán tạo búp kết hợp trung bình bình phương nhỏ nhất và hằng số theo khối cho hệ thống W-CDMA. 2. Đánh giá ảnh hưởng của pha-đinh và che khuất khi sử dụng anten thông minh cho các điều kiện địa hình, thành phố cụ thể khi triển khai. 3. Nghiên cứu cấu trúc anten mảng phù hợp cho kỹ thuật phối hợp tạo búp và phân tập đã đề xuất cho hệ thống W-CDMA. 4. Nghiên cứu bài toán áp dụng anten mảng nhiều phần tử cả ở trạm gốc và máy di động - MIMO cho W-CDMA với kỹ thuật mã hoá không gian-thời gian. -136- Bài báo, Công trình đã công bố 1. Nguyễn Quang Hưng và Đặng Đình Lâm, “Phát triển thuật toán tạo búp sóng thích nghi cho hệ thống CDMA trải phổ trực tiếp”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Tập 43 - Số 45, 11/2005. 2. Đặng Đình Lâm, Nguyễn Minh Dân, Chu Ngọc Anh, Il Guy Kim, Nguyễn Quang Hưng. “Phối hợp kỹ thuật tạo búp sóng và phân tập cho hệ thống W- CDMA trong môi trường pha-đinh”, Tạp chí BCVT&CNTT, Chuyên san các Công trình nghiên cứu-triển khai viễn thông và Công nghệ thông tin, Hà Nội, Số 13, tháng 12/2004. 3. Dang Dinh Lam, Nguyen Minh Dan, Chu Ngoc Anh, and Nguyen Quang Hung, “Capacity improvement of cellular systems by switched beam antennas” Proceedings of Vietnam Conference on Radio&Electronics (REV’04), Hanoi, 11/2004. 4. Nguyen Quang Hung and Dang Dinh Lam, “Capacity improvement of GSM systems by switched beam antennas”, Proceedings of The 9th International Conference on CDMA, Seoul, Korea, 25-28/10/2004. 5. Đặng Đình Lâm và Nguyễn Quang Hưng, “Nâng cao dung lượng hệ thống thông tin di động băng hẹp bằng anten thông minh chuyển mạch búp sóng”, Tạp chí BCVT&CNTT, Chuyên san các Công trình nghiên cứu-triển khai viễn thông và Công nghệ thông tin, Hà Nội, Số 10, tháng 10/2003. 6. Đặng Đình Lâm và Nguyễn Quang Hưng, “Xây dựng cấu trúc mạng thông tin di động 3G”, Kỷ yếu Hội thảo khoa học quốc gia lần thứ nhất về Nghiên cứu, Phát triển và Ứng dụng Công nghệ thông tin và Truyền thông (ICT.rda), trang 401-410, Hà Nội, 03/2003. 7. Nguyen Quang Hung et.al. ”Comparisons of investment scenarios for mobile networks toward 3G in Vietnam”, Asian info-communications Council (AIC) 28th Conference, Manila, Philippines, 11/2002. 8. Nguyen Quang Hung et al., “Capacity enhancements of CDMA systems by spatial processing“, The 5th Info-communications seminar between ETRI&PTIT, DaeJeon, Korea, 06/2002 9. Nguyen Quang Hung et.al., “Initial proposals for network evolution towards 3G in Vietnam”, The 5th Info-communications seminar between ETRI&PTIT, DaeJeon, Korea, 06/2002 -137- 10. Dang Dinh Lam, Nguyen Minh Dan, Chu Ngoc Anh, Nguyen Quang Hung, “Potential models toward 3G mobile network in Vietnam”, Asian info- communications Council (AIC) 26th Conference, Hanoi, Vietnam, 11/2001. 11. Nguyen Quang Hung, Chu Ngoc Anh, Nguyen Minh Dan, “ W-CDMA Radio Network Dimensioning and Co-planning with GSM”, Proceedings of The 2nd Conference on Information Technology in Asia (CITA’01), Sarawak, Maylaysia, Oct. 2001 12. Nguyen Quang Hung and Chu Ngoc Anh, “An estimation on multiple-operator interference of W-CDMA systems”, The 4th Information Technology Seminar between PTIT and ETRI, Ha Noi, Aug., 2001. 13. Nguyen Quang Hung et.al., "Simple calculations for W-CDMA radio network dimensioning”, The 4th Information Technology Seminar between PTIT and ETRI, Ha Noi, Aug., 2001. 14. Nguyen Minh Dan, Nguyen Quang Hung, and Chu Ngoc Anh, “Spatial Processing for wireless systems with smart antnennas”, The 4th Information Technology Seminar between PTIT and ETRI, Ha Noi, Aug., 2001. 15. Nguyen Quang Hung & Chu Ngoc Anh, “Studying on deployments of high speed data services on GSM networks in Viet Nam”, Asian info- communications Council (AIC) 25 Conference, Shanghai, China, 04/2001. -138- Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1]. Phan Anh, Lý thuyết và kỹ thuật anten, bản in lần 4, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2002. [2]. Lê Xuân Công, Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm hệ số suy giảm môi trường truyền sóng thông tin di động dải tần 900 MHz, Luận án Tiến sỹ, Học Viện CN Bưu chính Viễn thông, Hà Nội, 2001. [3]. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động số thế hệ 3, Nhà Xuất Bản Bưu Điện, Hà Nội, 2002. [4]. Nguyễn Quang Hưng, “Nghiên cứu kỹ thuật xử lý theo không gian cho thông tin di động”, Đề tài Học Viện CN BCVT, 12/2002. [5]. Nguyễn Quang Hưng, Chu Ngọc Anh, “Nghiên cứu ảnh hưởng của dịch vụ thoại và dữ liệu trên hệ thống GSM/GPRS”, Đề tài TCT Bưu chính Viễn thông VN, 2002. [6]. Nguyễn Quang Hưng, Lương Lý, “Nghiên cứu ứng dụng các kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến dùng anten nhiều phần tử nhằm nâng cao dung lượng, chất lượng các hệ thống thông tin di động”, Đề tài Bộ Bưu chính, Viễn thông, 2004. [7]. Đặng Đình Lâm và nnk., Hệ thống thông tin di động 3G và xu hướng phát triển, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2004. [8]. Đặng Đình Lâm, Nghiên cứu tiếp thu và phát triển công nghệ điện thoại di động 3G, Đề tài cấp nhà nước KC.01.06, Hà Nội, 2003. [9]. Phạm Minh Hà, Kỹ thuật mạch điện tử, Nhà xuất bản Khoa học&Kỹ thuật, Hà Nội 1997. [10]. “Qui hoạch Phát triển mạng viễn thông”, Viện Kinh tế Bưu Điện, Nhà xuất bản Khoa học&Kỹ thuật, 2000. [11]. Đỗ Văn Lưu, Giải Tích Hàm, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1999. [12]. Nguyễn Quốc Trung, Xử lý tín hiệu và lọc số - Tập I, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2002. [13]. Nguyễn Quốc Trung, Xử lý tín hiệu và lọc số -Tập 2 , Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2003. -139- [14]. Phạm Công Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1998. Tiếng Anh [3]. [15]. M. Abramowitz and I.Stegun, Handbook of Mathematical Functions. Dover, 1972 [Alam02] . [16]. F. Alam, Space Time Processing for Third Generation CDMA systems, Ph.D Desseration, VirginiaTech, 2002 [Al- Jazzr00]. [17]. Saleh Al-Jazzar, A report on “Smart Antennas in Wireless Communications”, University of Cincinnati, 06/2000. [Bang02]. [18]. Seung Chan Bang, et. al., “BER performance of W-CDMA/FDD and TDD based smart antenna system in vector channel model”, The 5th Information Technology Seminar between PTIT&ETRI, Daejeon, Korea, June 2002. [2]. [19]. A.O. BOUKALOV and S.G. HAGGMAN, “System aspects of smart-antenna technology in cellular wireless communications- An overview”, IEEE tran. on micr. theory and tech., vol 48, No.6, June 2000. [Choi02]. [20]. Seungwon Choi, “Experimental results from a smart antenna BTS for IS2000 1X”, The 4th smart antenna workshop for IMT-2000, Seoul, Korea, 05/2002. [Dam99] [21]. H. Dam et.al., “Performance evaluation of adpative antenna base station in a commercial GSM network”, Proceeding of VTC 1999-fall. [22]. G. Montalbano, Array Processing for Wireless Communications, Doctoral thesis, 1998. [Der02]. [23]. A Derneryd, Technology for advanced antenna systems, Ericsson ISART’02, 03/2002. [2]. [24]. G. Efthymoglou, V. Aalo, and H. Helmken, “Performance analysis of coherent DS-CDMA in Nakagami fading channel with arbitrary parameter,” IEEE Trans. Veh. Tech., vol. 46, pp. 289-297, 05/1997. [60]. [25]. P. Eggers, “TSUNAMI: Spatial radio spreading as seen by directive antennas,” Tech. Rep. COST 231 TD(94) 119, EURO-COST, 09/2004. [1]. [26]. T.Eng and L. Milstein, “Coherent DS-CDMA performance in Nakagami multipath fading”, IEEE Trans. Comm., vol.43, 02-03-04/1995. -140- [7]. [27]. ETRI, WCDMA Smart Antenna, 02/2004. [1]. [28]. L.C. GODARA, “Applications of antenna arrays to mobile communications”, Part I & II, Proceeding of the IEEE, Vol.85, No.7, July 1997. Haykin [29]. Simon Haykin, Adaptive Filter Theory, 4th Edition, Prentice Hall, 2002. [Holma01 ]. [30]. Harri Holma & Antti Toskala, W-CDMA for UMTS: Radio Access for third generation mobile communications, John Wiley & Sons, 2001. [SA]. [31]. “Smart Antennas”, IEEE Personal Communications, February 1998, Vol.5 No.1 [53]. [32]. W.C. Jakes, Microwave Mobile Communications, IEEE Press Classic Reissue, Piscatsaway, New Jersey, IEEE Press, 1994 [8]. [33]. Keiji T., W-CDMA: Mobile Communications System, John Wiley & Sons, 2002 [Kuchar9 9]. [34]. A. Kuchar et.al., “Field trial with GSM/DCS1800 Smart Antenna Base Station”, Proceeding of VTC 1999-fall. [195]. [35]. Kenvin Laird, et.al., “A-Peak-to-Average Power Reduction Method for Third Generation CDMA Reverse Links,” Pro. IEEE VTC, 1999. [5]. [36]. J. S. LIBERTI, JR and T. S. RAPPAPORT, Smart antennas for wireless communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications, Prentice Hall, 1999. [9]. [37]. A.R. Lopez, “Performance predictions for cellular switched-beam intelligent antenna systems”, IEEE Communications Magazine, pp.152-154, 10/1996 [Manolak is00]. [38]. D.G. Manolakis et.el., Statistical and Adaptive Signal Processing, McGraw- Hill, 2000. [Martinez 01]. [39]. Ramon Martinez et.al., “Smart antennas peroformance evaluation and capacity increase for W-CDMA UMTS”. Proceeding of VTC 2001-Spring. [10]. [40]. Matlab Curriculum Series, Mastering Matlab 5.0, “A comprehensive Tutorial and Reference” [Metawa] [41]. Metawave, “CDMA solutions seminar series”, 1999-2000. [42]. E. Lindskog, Space-time processing and equalization for wireless communications, Ph.D. Dessertation, Uppsala University, 1999. -141- [43]. P. Pelin, Space-time Algorithms for Mobile Communications, Ph.D. Dessertation, Chalmers University of Technology, Sweden, 1999. [44]. T. Svantesson, Antennas and Propagation from a Signal Processing Perspective, Ph.D. Dessertation, Chalmers University of Technology, Sweden, 2001. [Nguyen0 4b] [45]. Nguyen Quang Hung, “Smart Antenna in GSM and Space-time processing in W-CDMA: problem raising” Team’s Seminar, Daejeon, Korea, 07/2004. [46]. A. Paulraj et.al., Introduction to Space-Time Wireless Communications, Cambridge University Press, 2003. [Nguyen0 4c]. [47]. Nguyen Van Yen and Nguyen Quang Hung, “3G Evolution and the trial system for VNPT network”, Symposium AP-NeGeMo’04, Hanoi, 02/2004. [94]. [48]. A.Papoulis, The Fourier Integral and its Appilcations, New York: McGraw- Hill, 1962. [3]. [49]. B. PATTAN, Robust Modulation Methods and Smart Antenna in Wireless Communications, Pretice Hall, 2000 [4]. [50]. M. Prusley, “Performance evaluation for phase-coded spread-spectrum multiple access communications – Part I: system analysis,” IEEE Trans. Commun., vol.COM-25, 08/1977. [8]. [51]. T.S. RAPPAPORT, Wireless Communications, 2nd Edition, Prentice Hall, 2002. [5]. [52]. P. van Rooyen and R. Kohno, “DS-CDMA performance with maximum ratio combining and multiple-antenna transmit diversity for capacity space-time coded DS/CDMA.” in Proc. IEEE MILCOM (Atlantic City, U.S.A.), 1999. [113]. [53]. M.S. shwartz, et.al., Communication Systems and Techniques, An IEEE Press Classic Reissue, Piscatsaway, New Jersey, IEEE Press, 1996 [Tho92]. [54]. H.J. Thomas, et.al., “A Novel Dual Antenna Measurement of the Angular Distribution of Received Waves in the Mobile Radio Environment as a Function of Position and Delay time,” IEEE Vehicular Technology Conf., Vol.1, 1992. [121]. [55]. R.G. Vaughan and J.B. Andersen, “Antenna diversity in mobile communications”, IEEE Trans. Veh. Tech. 36(4), 11/1987. [6]. [56]. A. Wojnar, “Unknown bounds on performance in Nakagami channels,” IEEE -142- Trans. Comm., vol. COM-34, pp.22-24, 01/1986. [57]. Savo G. Glisic, Adaptive WCDMA: Theory and Practice, John Wiley & Sons, 2003 [10] [58]. N.C. Beaulieu et.al., “Estimating the distribution of a sum independent log- normal random variables” IEEE Tran. Comm. Vol.43(12), pp. 2869-2873, Dec. 1995. [37] [59]. R.C. French, “The effect of fading and shadowing on channel reuse in mobile radio”, IEEE Trans. Veh. Tech., vol. VT-28(3), pp. 171-181, Aug. 1979 [88] [60]. R. Muammar and S.C.Gupta, “Cochannel interference in high-capacity mobile radio system”, IEEE Trans. Comm., vol. COM-30(8), pp. 1973-1982, Aug. 1982. [130] [61]. J.M. Wozencraft and I.M. Jacobi, Priciples of Communication Engineering, New York: John Willey&Son, 1965. [209] [62]. T. Rappaport, Wireless Communications. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1996 [250] [63]. B. Sklar, “Rayleigh fading channels in mobile digital communications systems Part I: Characterization,” IEEE Comm. Mag., pp. 90-100, July, 1997 [205] [64]. J.G Proakis, Digital communications, McGraw-Hill, 3rd Edition, 1995 [255] [65]. G.S Tuber, Fundamentals of Mobile communications, Kluwer Academic Publisher, 1998. [35] [66]. W.Brawn and U. Dersch, “ A physical mobile radio channel model”, IEEE Trans. Veh. Tech., Vol.40, pp. 472-483, May 1991. [67]. Ertel R.B. et.al., “Overview of Spatial Channel Models for Antenna Array Communication Systems”, IEEE Personal Communications 02/1998. [68]. Kohno R., “Spatial and Temporal Communication Theory Using Adaptive Antenna Array”, IEEE Personal Communications 02/1998. [69]. Paparristo G., “Array Processing Algorithms for multipath fading and co- channel interference in wireless systems”, Ph.D. thesis, University of Southern California, 12/1998. [70]. Paulraj A.J. & Boon Chong Ng, “Space-Time modems for wireless personal communications”, IEEE Personal Communications 02/1998. [71]. Reial, Andres, “Concatenated space-time coding for large antenna arrays”, -143- Ph.D. thesis, University of Virginia, 2000. [72]. Tian, Zhi, “Blind multiuser detection with space-time adaptive processing for CDMA wireless communications”, Ph.D. Desertation, George Mason university, 2000. [73]. Torlak M. and G. Xu, “Minimum distance of space-division-access channels”, Proc. IEEE Vehicular Technology Conf., vol.3, pp 2223-2227, 05/1997. [74]. Torlak M. et.al., “A capacity measure for space-division-multiple-access channels”, Proc. IEEE Asilomar Conf. On Signals, Systems, and Computers, Nov.1-4,1998 [75]. Tranter W.H., Wireless Personal Communications – Channel Modeling and Systems Engineering, Kluwer Academic Publishers, 1999 [76]. Wennstrom M., “Smart antenna implementation issues for wireless communications”, Ph.D. thesis, Uppsala University, 10/1999. Astely99 [77]. D. Astely, “Spatial and Spatio-Temporal Processing with Antenna arrays in Wireless Systems”, Ph.D Deserstation, Royal Institute of Technology, Sweden, 1999 Litva96 [78]. J. Litva and T.K-Y. Lo, Digital Beamforming in Wireless Communications, Artech House, 1996. [79]. P.R.P. Hoole and D.Phil. Oxon, Smart Antennas and Signal Processing for Communications, Biomedical and Radar Systems, WIT Press, 2001 [80]. W. H. Tranter et.al., Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications, Prentice Hall, 2004.