Các yếu tố truyền MMwave trong hệ thống thông tin di động 5G

32 5 0
  • Loading ...
1/32 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/03/2020, 11:02

LỜI MỞ ĐẦU Ngày , với tốc độ phát triển ngày mạnh mẽ hệ thống thông tin, nguồn tài nguyên tần số hữu hạn, nhu cầu trao đổi thông tin liên lạc người với nhiều hơn, yêu cầu người cần biết khai thác cách triệt để ứng dụng lĩnh vực khoa học công nghệ ngày Các hệ thống thông tin di động 2G , 3G 4G tới 5G đời để đáp ứng cho nhu cầu Hiện nay, giới dần cập nhật mạng di động công nghệ thứ (5G) trở thành mạng thương mại phổ biến Mạng 5G có ưu điểm vượt trội so với mạng hệ trước đồng thời mang nhược điểm rõ ràng Các công nghệ nghiên cứu phát triển để giải hiệu nhược điểm Một công nghệ nghiên cứu mũi nhọn 5G sử dụng sóng millimeter wave để truyền dẫn tín hiệu Đây cơng nghệ với điểm ưu việt phù hợp để ứng dụng 5G Đó động lực để chúng em tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu sóng MMwave cơng nghệ Beamforming Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Cường, người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em việc thực đồ án Do thời gian tìm hiểu hiểu biết chúng em hạn chế nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo để đề tài hoàn thiện MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG NGÀY NAY I Giới thiệu: - Truyền thông di động phát minh công nghệ thành công lịch sử đại Sự kết hợp đột phá công nghệ đề xuất giá trị hấp dẫn khiến truyền thông di động trở thành phần thiếu sống tỷ người Do phổ biến ngày tăng điện thoại thông minh khác thiết bị liệu di động netbook đầu đọc ebook, lưu lượng liệu di động tăng trưởng chưa thấy Một số dự đoán cho thấy liệu di động tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng gộp hàng năm 108% (CAGR) [1] với mức tăng nghìn lần 10 năm tới Để đáp ứng tăng trưởng theo cấp số nhân này, việc cải thiện công suất giao diện khơng khí phân bổ phổ điều tối quan trọng - Phổ di động mức GHz băng tần bị thiếu hụt trầm trọng theo kịp phát triển mạnh mẽ lưu lượng truy cập di động tương lai gần, yêu cầu tìm kiếm giải pháp sáng tạo để kích hoạt kỹ nguyên 5G , mmWave truyền thơng, với khả tốc độ liệu gigabit giây, thu hút quan tâm lớn ứng cử viên cho băng thông rộng 5G mạng lưới thông tin di động Tuy nhiên, đặc tính hồn chỉnh liên kết mmWave cho mạng khơng dây 5G khó nắm bắt có nhiều thách thức lĩnh vực nghiên cứu cần phải giải Trong công việc này, tơi thảo luận số yếu tố để kích hoạt mmWave thơng tin liên lạc 5G: • Đặc điểm kênh liên quan đến mmWave suy giảm tín hiệu lan truyền khơng gian tự do, khí mưa giải thích • Beamforming lai (kỹ thuật số cộng tương tự) kiến trúc hệ thống mmWave • Hiệu ứng phong tỏa giao tiếp mmWave thâm nhập cách tiếp cận trình bày • Ứng dụng truyền mmWave với chùm hẹp giao tiếp thiết bị không trực II giao đề xuất Khái quát phát triển thông tin di động ngày nay: - Truyền thông di động đạt đổi công nghệ thương mại to lớn thành công qua nhiều hệ tiến hóa Mạng di động hệ thứ đề cập đến hệ thống tương tự cho giọng nói với “điện thoại cục gạch” Mạng 2G kỹ thuật số dẫn đến bùng nổ tăng sử dụng điện thoại di động Chất lượng giọng nói cải thiện nhiều dịch vụ tin nhắn ngắn (SMS) cung cấp Ứng dụng liệu đơn giản chẳng hạn email duyệt web cung cấp với tốc độ 9,6kb / giây, 19,2kb / giây Điển hình Tiêu chuẩn 2G bao gồm GSM (Hệ thống tồn cầu cho thơng tin di động) dựa TDMA (nhiều truy cập phân chia thời gian) IS-95 (Tiêu chuẩn tạm thời 95) dựa CDMA (mã phân chia nhiều truy cập) - Khi sử dụng 2G điện thoại ngày lan rộng, nhu cầu liệu (ví dụ: truy cập Internet) tăng lên Chuyển từ 2G sang 3G giới thiệu khác thay đổi mang tính cách mạng, giới thiệu chuyển mạch gói thay chuyển mạch truyền liệu Cơng nghệ 3G có cho phép tốc độ truyền liệu nhanh (144kb / giây cho tính động cao, 384kb / giây cho người 2Mb / giây cho nhà), mạng lớn dung lượng dịch vụ mạng tiên tiến chẳng hạn truyền phát video âm Các hệ thống 3G đại diện bao gồm UMTS (Universal Hệ thống viễn thông di động) CDMA2000 Sự phát triển dài hạn (LTE) tiêu chuẩn thuộc hệ thứ tư hệ thống thông tin di động Với ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM), Nhiều đầu vào Nhiều đầu (MIMO), mã tiếp cận dung lượng, mạng lõi gói tinh khiết công nghệ khác, Mạng 4G nhằm mục đích cung cấp tốc độ liệu từ 100Mb / s đến 1Gb / s, cung cấp hiệu suất mạnh mẽ cho ứng dụng cần nhiều băng thông nhất, chẳng hạn truyền phát video chất lượng cao Gặp IMT-Advanced (Di động quốc tế Yêu cầu viễn thông, LTE-A (LTE-Advanced), 3GPP (Dự án đối tác hệ thứ ba) Phiên 10, nâng cao tiêu chuẩn LTE cải thiện lực phạm vi bảo hiểm, liệu cao giá thông qua tổng hợp nhà cung cấp, đảm bảo công người dùng LTE-A hỗ trợ không đồng mạng với macrocells, picocell tồn xương đùi nút chuyển tiếp đưa mạng đến gần với người dùng cuối cách thêm nút nút nguồn thấp - Theo Liên minh Viễn thơng Quốc tế (ITU), tính đến tháng năm 2013 có 6,8 tỷ thuê bao di động tồn giới Điều tương đương với 96 phần trăm giới dân số gia tăng lớn từ 6.0 tỷ thuê bao di động năm 2011 5,4 tỷ 2010 Với nhiều người dùng di động, có tăng trưởng đáng kể lưu lượng di động vài năm qua với phát minh thông minh điện thoại, thiết bị máy tính bảng thiết bị di động khác hỗ trợ loạt ứng dụng dịch vụ bao gồm truyền phát video Theo nhu cầu để dung lượng truyền thông băng rộng di động tăng lên đáng kể năm, nhà mạng không dây phải chuẩn bị để hỗ trợ lên đến tăng gấp ngàn lần tổng lưu lượng truy cập di động Năm 2020, yêu cầu tìm kiếm giải pháp sáng tạo để kích hoạt kỷ ngun 5G Truyền thơng sóng minimet (mmWave), với khả tốc độ liệu gigabit giây, thu hút ý lớn công nghệ ứng cử viên cho 5G hệ thống khơng dây • Kết thúc chương : - Trong chương này, tìm hiểu tổng quan hệ thống di động ngày nhu cầu phát triển hệ thống thông tin di động Trên sở này, ta hiểu rõ tầm quan trọng sóng mmWave tập trung tìm hiểu cơng nghệ sóng mmWave 5G CHƯƠNG : CƠNG NGHỆ SĨNG MMWave: Giới thiệu sóng mmWave : Hình Băng tần sóng mmWave - Dải mmWave thường đề cập đến dải tần từ 30 GHz đến 300 GHz, gọi tần số cực cao (EHF), đài phát xạ điện từ cao băng tần Phổ tần 3- 30 GHz thường gọi băng tần siêu cao (SHF) Vì sóng vơ tuyến SHF băng tần EHF có chung đặc điểm lan truyền tương tự, phổ tần 3- 300 GHz gọi chung gọi dải mmWave có bước sóng dao động từ đến 100mm Có vài động lực lợi để sử dụng tần số mmWave mạng 5G tương lai: - Đầu tiên, lượng lớn quang phổ mmWave tần số, bao gồm dịch vụ phân phối đa điểm cục 28 - 30 GHz Băng tần khơng có giấy phép 60 GHz băng tần E 71 - 76 GHz, 81-86 GHz 92 - 95 GHz , hệ thống di động GHz có phổ đông đúc khan - Thứ hai, thông tin liên lạc mmWave, suy giảm cao khơng gian trống thâm nhập, tần số sử dụng lại khoảng cách gần - Thứ ba, kích thước vật lý anten tần số mmWave nhỏ trở nên thiết thực để xây dựng phức tạp mảng ăng ten tích hợp thêm vào chip PCB (bảng mạch in) - Thứ tư, tính bảo mật quyền riêng tư vốn có mmWave truyền tải tốt hạn chế phạm vi truyền tải tương đối hẹp chiều rộng chùm đạt - Để kích hoạt Truyền thông mmWave di động 5G tương lai mạng, nhiều thách thức lĩnh vực nghiên cứu cần giải Trong viết tơi thảo luận yếu tố để kích hoạt mmWave truyền thông 5G Đầu tiên yếu tố có liên quan đến truyền mmWave đặc điểm: đặc điểm kênh mmWave; công nghệ Beamforming, hiệu ứng phong tỏa lan truyền sóng MMwave Mối quan tâm phát sinh từ việc áp dụng truyền thông mmWave vào tình mạng 5G điển hình: mmWave truyền thơng D2D Đặc điểm kênh MMwave ( Sóng Minimet ): - Mặc dù băng thông mmWave đạt thành công lớn cho hệ thống di động 5G, có nhiều mối quan tâm đặc điểm truyền tần số cao vậy, đặc biệt suy giảm tín hiệu lan truyền khơng gian tự do, khí khí mưa Chúng tơi tập trung vào ba khu vực để thảo luận đặc điểm kênh mmWave • Theo truyền thống, luật truyền dẫn Friis đưa phương trình sau : (Pr/Pt) =Gt.Gr.(λ/4piR)^2 + Trong đó: Pr Pt cơng suất nhận phát lượng, tương ứng; Gt Gr ăng ten lợi ích việc truyền nhận tín hiệu anten, tương ứng; l bước sóng; R khoảng cách tính mét máy phát người nhận Một kết trực tiếp việc truyền Friis định luật đường dẫn không gian tự đạt tỷ lệ λ^2, đường phát triển tần số sóng mang với truyền phát đẳng hướng nhận anten (Gt = Gr = 1) + Do đó, cho dải mmWave, tần số sóng mang cao, truyền thơng mmWave bị ảnh hưởng đường cao Tuy nhiên, tuyên bố thực dựa giả định hiệu diện tích độ ăng ten tăng theo bước sóng (giảm theo tần số sóng mang), khơng cơng cho việc so sánh tần số khác nhau, cố định kích thước độ vật lý, mức tăng anten tỷ lệ với bình phương tần số với bước sóng ngắn, có nhiều ăng ten đóng gói vào khu vực hiệu Anten phát thu tần số cao gửi nhận thêm lượng thơng qua chùm hướng hẹp Sự mát lan truyền thực tế giống cho hai lần truyền tần số sóng mang Khi ăng ten mảng sử dụng hai truyền nhận kết thúc tốc độ truyền 30 GHz, công suất nhận thực cao 20 dB trường hợp ăng ten vá GHz Các yếu tố gây tổn thất đến truyền sóng MMwave: - Trong hệ thống sóng vơ tuyến, suy hao truyền tải tính chủ yếu không gian tự Tuy nhiên, dải sóng milimet yếu tố thêm vào chơi, chẳng hạn tổn thất khí mưa mơi trường truyền i Ảnh hưởng khí mưa đến sóng MMwave: - Liên quan đến tổn thất khí mmWave truyền phân tử oxy (O2) hấp thụ nước (H 2O), thực số tần số mmWave, hấp thụ dẫn đến suy giảm cao tín hiệu radio Dải 57- 64 GHz hấp thụ oxy cực đại (suy giảm khoảng 15 dB / km) băng tần 164 - 200 GHz hấp thụ nước cực đại (suy giảm khoảng 20 âm30 dB / km) Hình Sự suy giảm hấp thụ khí sóng điện từ - Đối với tần số hấp thụ oxy nước, suy giảm cao tín hiệu vơ tuyến dẫn đến khoảng cách truyền ngắn Tuy nhiên, vượt qua đỉnh hấp thụ, quang phổ vùng mmWave không bị ảnh hưởng nhiều tổn thất khí Ví dụ, khí 28 GHz khơng đáng kể hấp thụ O2 0,02 dB / km độ hấp thụ H2O khoảng 0,09 dB / km tần số Hình Đặc tính lan truyền mmWave dải tần khác - Qua cho thấy, băng tần 28 GHz 38 GHz phạm vi 200m bị suy giảm mưa hấp thụ oxy thấp, hiệu ứng chúng đáng kể băng tần 60 GHz 73 GHz Bên cạnh đó, thấy việc truyền tín hiệu theo NLOS gây nhiều tổn thất so với truyền tín hiệu theo LOS bốn dải băng tần - Mưa mối quan tâm khác liên quan đến mmWave , hạt mưa đại khái kích thước với bước sóng vơ tuyến gây tán xạ tín hiệu vơ tuyến Mưa chia thành loại theo tỷ lệ mưa: mưa nhẹ có lượng mưa với tốc độ 0,25mm-1mm giờ; vừa phải mưa có lượng mưa 1mm - 4mm giờ; mưa lớn có lượng mưa trận 4mm - 16mm giờ; mưa lớn mô tả lượng mưa 16mm 50mm Do đó, mưa tác động tối thiểu đến lan truyền mmWave cho cấu trúc tế bào nhỏ ii Suy hao không gian tự do: - Suy hao truyền sóng milimet tính chủ yếu khơng gian trống Quan niệm sai lầm tổn thất lan truyền không gian tự phụ thuộc vào tần số, tần số cao lan truyền tần số thấp Lý cho quan niệm sai lầm giả định thường sử dụng sách giáo khoa kỹ thuật vô tuyến mà đường tính tần số cụ thể hai anten đẳng hướng có hiệu tăng theo bước sóng (giảm theo tần số sóng mang) Một ăng ten với kích thước lớn với mức tăng độ lợi lớn ăng ten nhỏ thu nhiều lượng từ truyền sóng vơ tuyến - Tuy nhiên, với bước sóng ngắn hơn, nhiều ăng ten đóng gói vào khu vực Đối với khu vực có kích thước ăng ten tương tự, bước sóng ngắn (tần số cao hơn) nên khơng có nhược điểm so với bước sóng dài (tần số thấp hơn) mặt suy hao không gian tự iii Hiện tượng đa đường : - Trong hệ thống thông tin vô tuyến, sóng xạ điện từ thường khơng truyền trực tiếp đến anten thu Sự mát phản xạ nhiễu xạ phụ thuộc lớn vật liệu bề mặt Mặc dù phản xạ nhiễu xạ làm giảm phạm vi sóng milimet, tạo điều kiện cho giao tiếp phi tuyến - Trong tín hiệu tần số thấp xâm nhập dễ dàng qua tòa nhà, tín hiệu milimet khơng xun qua phần lớn vật liệu tốt Hình Kiến trúc kỹ thuật số Beamforming - Tuy nhiên, chùm tia kỹ thuật số khơng phải lúc phù hợp lý tưởng cho việc triển khai thực tế liên quan đến ứng dụng 5G Độ phức tạp cao yêu cầu liên quan đến phần cứng làm tăng đáng kể chi phí, tiêu thụ lượng tích hợp phức tạp thiết bị di động - Beamforming kỹ thuật số phù hợp để sử dụng trạm sở, hiệu suất vượt trội tính di động trường hợp Beamforming kỹ thuật số phù hợp với truyền đa luồng phục vụ đồng thời nhiều người dùng, trình điều khiển cơng nghệ - Đối với nhận (nhưng khơng truyền), có khác biệt định dạng chùm tương tự kỹ thuật số Ví dụ: có 100 phần tử cảm biến, phương pháp "định dạng chùm kỹ thuật số" đòi hỏi tín hiệu số 100 tín hiệu qua chuyển đổi tương tự sang số để tạo 100 luồng liệu số Sau đó, luồng liệu thêm vào kỹ thuật số, với yếu tố tỷ lệ dịch pha thích hợp, để có tín hiệu tổng hợp Ngược lại, phương pháp "chùm tia tương tự" đòi hỏi phải lấy 100 tín hiệu tương tự, chia tỷ lệ dịch pha chúng phương pháp tương tự, tổng hợp chúng, sau thường số hóa luồng liệu đầu iii Kỹ thuật lai tia (Hydrid Beamforming): - Hybrid Beamforming đề xuất giải pháp khả thi, kết hợp lợi kiến trúc chùm tia tương tự kỹ thuật số - Giảm chi phí đáng kể đạt cách giảm số chuỗi RF hoàn chỉnh Điều dẫn đến mức tiêu thụ điện thấp Vì số lượng chuyển đổi thấp đáng kể so với số lượng ăng-ten, nên có mức độ tự cho xử lý băng sở kỹ thuật số Do đó, số lượng luồng hỗ trợ đồng thời bị giảm so với định dạng chùm kỹ thuật số đầy đủ Khoảng cách hiệu suất kết dự kiến tương đối thấp đặc điểm kênh cụ thể dải sóng milimet Hình Kiến trúc kỹ thuật lai tia Beamforming - Kiến trúc sơ đồ máy phát dạng chùm lai thể Hình Tiền mã hóa phân chia miền tương tự kỹ thuật số Về lý thuyết, khuếch đại kết nối với phần tử xạ Lợi ích Beamforming: • • • • Tối ưu hóa mạng WiFi, giảm thiểu điểm chết Mang lại kết nối WiFi ổn định để gọi video HD Chất lượng WiFi tốt Giảm can thiệp RF không cần thiết Beamforming mmWave: - Sự đường truyền mmWave tương đương với dải tần số di động điển hình anten phát thu sử dụng để tạo mức tăng dạng tia Các mảng ăng ten định hướng cao mong đợi hệ thống truyền thơng mmWave, nhờ vào nhỏ bước sóng tín hiệu mmWave, thu dạng chùm lớn thơng qua mảng ăng ten lớn đóng gói thành kích thước nhỏ - Trong hệ thống thông tin di động truyền thống, định dạng chùm tiền mã hóa (định dạng chùm với nhiều luồng liệu để cải thiện hiệu suất phổ) thực dải sở Tuy nhiên, hệ thống mmWave, phần tử ăng ten bổ sung thường không tốn việc xử lý tín hiệu số bổ sung chí rẻ hơn, phần tử tần số vô tuyến (RF) đắt tiền - Trong định dạng chùm kỹ thuật số, thành phần ăng ten máy phát máy thu, cần có chuỗi RF chun dụng hồn chỉnh, bao gồm khuếch đại nhiễu thấp, chuyển đổi giảm chuyển đổi tương tự sang số, v.v Hơn nữa, ăngten thị cao, đa đường thưa thớt dải mmWave, dẫn đến mức tăng đa dạng thấp có từ định dạng chùm tiền kỹ thuật số - Tương ứng, hệ thống truyền thông mmWave, kiến trúc định dạng chùm lai với kết hợp lai định dạng chùm tương tự tiền mã hóa kỹ thuật số khả thuận lợi Hybrid Beamforming cung cấp thỏa hiệp tốt tất cấu trúc chùm tia kỹ thuật số tương tự - Định dạng chùm tương tự áp dụng hệ số phức tạp để điều khiển tín hiệu RF cách điều khiển dịch pha / khuếch đại khuếch đại biến đổi nhằm mục đích bù cho tổn thất truyền lớn dải mmWave, định dạng kỹ thuật số thực dạng tiền mã hóa kỹ thuật số nhân hệ số với tín hiệu băng sở điều chế chuỗi RF để tối ưu hóa công suất kỹ thuật MIMO khác - Beamforming kỹ thuật số linh hoạt có hiệu suất tốt Nhưng đầu cần phải có chuỗi RF chuyên dụng, có phức tạp chi phí tăng lên Mặt khác, định dạng chùm tương tự phương pháp đơn giản hiệu để tạo mức tăng định dạng chùm cao với số lượng lớn ăng ten phép dải mmWave Do đó, đánh đổi tính linh hoạt / chi phí, đơn giản hiệu suất, thúc đẩy nhu cầu kiến trúc chùm tia lai Hình Sơ đồ Beamforming - Trong hình trên, minh họa sơ đồ định dạng chùm khác hệ thống tế bào truyền thống hệ thống mmWave Trong hệ thống tế bào truyền thống, việc tạo chùm thực dải sở với số chuỗi RF với số lượng anten phát - Trong truyền dẫn mmWave, với kích thước bước sóng nhỏ, có số lượng lớn anten phát NT với chuỗi RF chuyên dụng hạn chế NRF (NT ≥ NRF), kiến trúc chùm tia lai giải pháp khả thi Có thể có khả khác, chẳng hạn mảng ăng-ten mô-đun - Trong cấu trúc này, nhiều mảng ăng ten nhỏ đặt nhau, mảng tự điều khiển chùm tia Trên hết, có điều khiển chung để điều khiển chùm tổng thể lại với IV Hiệu ứng phong tỏa lan truyền sóng MMWave: - Trong tín hiệu tần số thấp xâm nhập dễ dàng qua tòa nhà, tín hiệu mmWave không thâm nhập tốt vào hầu hết vật liệu rắn Do bước sóng ngắn tín hiệu mmWave, đặc điểm khác biệt truyền thông mmWave liên kết mmWave dễ bị tắc nghẽn, tường, gỗ, kính, chí thể người thiết bị khác - Ví dụ, độ suy giảm tín hiệu 40 GHz thơng qua vật liệu bê tơng có độ dày 10 cm 175 dB, độ suy giảm tín hiệu không dây mức GHz 17,7 dB - Vấn đề phá vỡ liên kết cần xử lý thông qua số sơ đồ chống chặn để truyền tín hiệu mmWave xung quanh chướng ngại vật đến đích, điều quan trọng truyền thơng mmWave để trì kết nối mạng liền mạch thơng lượng hệ thống đạt - Một cách tiếp cận khả thi để giải hiệu ứng phong tỏa thông qua sưu tập thơng tin liên lạc khơng nhìn thấy (NLOS) Mặc dù phản xạ nhiễu xạ làm giảm phạm vi truyền LOS mmWave, tạo điều kiện cho truyền thông liên kết NLOS Khi xảy cố đứt liên kết LOS, máy phát cần nhanh chóng tìm kiếm thông qua hướng chùm khác để vượt qua chướng ngại vật để máy thu thu thập số tín hiệu liên kết NLOS để trì chất lượng kênh chấp nhận - Nói cách khác, ngun mẫu định dạng chùm thích ứng cần phải thiết kế để hỗ trợ chuyển đổi từ liên kết LOS ( Line-of-Sight) sang liên kết NLOS (Non-Line-of-Sight) hiệu ứng phong tỏa Tuy nhiên, việc đường dẫn liên kết NLOS nghiêm trọng nhiều so với liên kết LOS - Ta giả định trường hợp anten trạm gốc người dùng tòa nhà xung quanh anten đặt trời khu vực nơi đường phố đặt giống mạng lưới giống Manhattan Ta có mơ hình đường dẫn cho trường hợp là: + PL(los) = 22log10(d) +28 +20log10(f) + PL(Nlos) = 36.7log10(d) + 22.7 + 26log10(f) + Trong d tính mét tần số sóng mang GHz Hình Hai cách tiếp cận để giải tượng tắt nghẽn - Một cách tiếp cận khả thi khác để giải hiệu ứng tắc nghẽn thông qua sở hạ tầng mật độ cao hoặc chuyển tiếp Các BS rơle triển khai dày đặc khu vực thị ngồi trời để liên lạc với mmWave, xảy tắc nghẽn chùm LOS liên kết NLOS không cho chất lượng kênh thỏa đáng, máy phát điều khiển hướng chùm tới mục tiêu gần BS rơle có liên kết LOS với đích đến - Các cách tiếp cận khả thi khác bao gồm phân tách mặt phẳng điều khiển liệu để đưa vào kế hoạch kiểm soát nghiêm ngặt chất lượng cao dải tần số thấp đáng tin cậy, mặt phẳng liệu u cầu băng thơng cao đặt vào dải mmWave , v.v - Cần lưu ý vấn đề tắc nghẽn môi trường triển khai thương mại điển hình cần phép đo kênh rộng rãi mơ hình hóa dải tần nhắm mục tiêu Đây lĩnh vực quan trọng đòi hỏi phải nghiên cứu thêm Ngoài ra, tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng tính chất thay đổi theo thời gian hành vi chặn kênh, cần nhiều sơ đồ truy cập kỹ thuật định dạng tia V Truyền MMwave D2D: Khái niệm D2D: - D2D ( Device to device ) giao tiếp thiết bị với thiết bị với Trong mạng di động định nghĩa giao tiếp trực tiếp hai người dùng di động mà không qua trạm gốc (BS) mạng lõi Truyền sóng MMwave: - Việc sử dụng ăng-ten định hướng truyền dẫn mmWave mang lại cho chùm tia thị hẹp tính cho hệ thống mmWave, làm giảm độ mờ, đa đường nhiễu Các mảng thích ứng với chùm hẹp làm giảm tác động nhiễu, có nghĩa hệ thống mmWave thường xuyên hoạt động điều kiện hạn chế tiếng ồn điều kiện hạn chế nhiễu Chúng ta khai thác đặc tính mmWave vào giao tiếp thiết bị với thiết bị (D2D), cho phép thiết bị liên lạc với thiết bị khác gần trực tiếp qua liên kết D2D mà khơng có bước nhảy bổ sung thơng qua BS trung tâm - Vì truyền thơng D2D coi tảng mạng di động khơng có tài ngun kênh chun dụng, cặp D2D chia sẻ tài nguyên với số thiết bị di động (CUE) - Nhiều cặp D2D ô phép chia sẻ tài nguyên với CUE để tối đa hóa hiệu phổ - Do đó, chế độ chia sẻ đồng kênh không trực giao vậy, việc quản lý nhiễu quan trọng truyền thông D2D làm tảng cho mạng di động Ví dụ, cặp D2D chia sẻ tài nguyên di động đường xuống, can thiệp từ truyền BS cơng suất cao đến D2D bị áp đảo Ngoài ra, cặp D2D chia sẻ tài nguyên di động đường lên, cặp D2D gần với CUE, việc truyền đường lên CUE bị xáo trộn Trong đó, cặp D2D bị nhiễu mạnh từ cặp D2D đồng kênh khác Hình Truyền mmWave truyền thơng D2D không trực giao - Khi truyền mmWave áp dụng kiến trúc truyền thông D2D, truyền thông D2D thay đổi từ chế độ chia sẻ kênh không trực giao sang chế độ kênh chuyên dụng trực giao có nguồn tài ngun kênh dồi có sẵn dải mmWave Ngay truyền thông D2D chia sẻ tài nguyên vô tuyến với CUE, truyền mmWave với chùm hẹp làm giảm bớt vấn đề nhiễu đồng kênh tăng đáng kể mức tăng sử dụng lại không gian - Như hiển thị hình trên, truyền thông D2D thực với truyền mmWave, định dạng chùm tia có tính định hướng cao làm giảm nhiễu sang kênh đồng khác liên kết truyền dẫn gần - Trong đường truyền mmWave đường xuống Hình 4a, cặp D2D 1, nằm gần BS trung tâm, tồn miễn tránh búp chùm truyền BS Trong truyền dẫn mmWave đường lên Hình b, CUE hồn thành việc truyền tải có cặp D2D đồng kênh thơng tin liên lạc, cho việc truyền cặp D2D không đạo CUE - Do đó, với việc áp dụng truyền mmWave định hướng truyền thông D2D tầm ngắn, hiệu suất tái sử dụng không gian phổ toàn hệ thống cải thiện đáng kể D2D cách giao tiếp khác với mạng di động truyền thống Bản chất khơng có tế bào giao tiếp D2D đòi hỏi quy tắc kỹ thuật xem xét thiết kế mới, đặc biệt cụm mạng hoạt động mạng lưới di chuyển môi trường mạng di động truyền thống • Kết thúc chương: - Trong chương này, ta tìm hiểu cơng nghệ Beamforming mmWave với cá kỹ thuật xử lí Beamforming hiểu hiệu ứng phong tỏa lan truyền truyền sóng D2D Qua ta biết thêm lợi ích tầm ảnh hưởng sóng mmWave hệ thống thơng tin di động 5G Kết luận: - Truyền thơng sóng milimet ứng cử viên đầy hứa hẹn cho mạng không dây tương lai để đáp ứng nhu cầu thông di động Trong viết này, thảo luận yếu tố phép truyền thông mmWave mạng truyền thông di động băng rộng 5G tương lai cố gắng giải thách thức mmWave phương pháp khả thi • Đối với đặc tính kênh mmWave, giải thích với ăng ten mảng có kích thước vật lý tương tự, tổn thất lan truyền truyền mmWave tương đương với dải tần số di động điển hình Sau số đỉnh hấp thụ, vùng phổ mmWave không bị ảnh hưởng nhiều tổn thất khí Sau đó, thấy suy giảm mưa ảnh hưởng tối thiểu đến lan truyền mmWave cấu trúc tế bào nhỏ • Mơ tả kiến trúc chùm tia lai giải pháp khả thi cho việc • tạo chùm tia mmWave Để xử lý hiệu ứng tắc nghẽn, thu thập thơng tin liên lạc NLOS thông qua sở hạ tầng mật độ cao / rơle • Với mmWave truyền thông D2D không trực giao, thảo luận lợi việc cải thiện hiệu suất tái sử dụng không gian phổ tồn hệ thống • Nhìn chung, người ta tin truyền thơng sóng milimet tính kỷ nguyên 5G CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG I Mơ mơ hình phong tỏa lan truyền mmWave: Code: clc; close all; clear all; d1=1:1:100; f=38; % tần số sóng mang % Mơ hình LOS PLlos = 22*log10(d1)+28+20*log10(f); % Mơ hình NLOS PLnlos = 36.7*log10(d1)+ 22.7 + 26*log10(f); figure(2); plot(d1,PLlos,'r',d1,PLnlos,' b'); hold on; legend('PLlos','PLnlos'); grid on; xlabel('d [m]'); ylabel('PL [dB]'); title('Mo phong cac mo hinh suy hao tai tan so 30 GHz'); • Kết sau mơ phỏng: Hình Kết mơ q trình suy hao hai mơ hình - Từ kết mơ phỏng, ta thấy liên kết NLOS tốt yếu hàng chục dB so với mơ hình liên kết LOS Giá trị suy hao tỉ lệ thuận với khoảng cách tần số 38GHz cho giá trị suy hao lớn - Mơ hình NLOS mơ hình cho suy hao lớn mơ hình LOS nên việc triển khai trạm BS rơ le khu vực cho thấy hiệu làm giảm độ suy hao liên kết LOS hay NLOS bị phá vỡ  Kết thúc chương TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Beamforming [2] https://www.rfpage.com/applications-of-millimeter-waves-future/ [3] Z Pi, F Khan, "An Introduction to Millimeter-Wave Mobile Broadband Systems", June 2011 [4] F Boccardi, "Five Disruptive Technology Directions for 5G", Feb 2014 [5] M Marcus, B Pattan, "Millimeter Wave Propagation: Spectrum Management Implications”, June 2005 [6] R Wonil et al., “Millimeter-Wave Beamforming as an Enabling Technology for 5G Cellular Communications: Theoretical Feasibility and Prototype Results,” 2014 KẾT LUẬN Trong tồn đồ án em trình bày tổng quan hệ thống thông tin di động ngày nhu cầu phát triển Giới thiệu công nghệ MMWave hệ thống thông tin di động 5G công nghệ Beamforming 5G Trình bày kỹ thuật Beamforming hiệu ứng phong tỏa lan truyền mmWave truyền sóng mmWave D2D Nêu yếu tố cho việc sử dụng sóng milimet hệ thống thơng tin di động 5G tầm quan trọng sóng mmWave cho phát triển thông tin di động ngày Trong báo cáo nhiều mặt hạn chế thiếu sót chưa thể rõ công nghệ chưa mô kỹ thuật xử lí mmWave Qua báo cáo, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Nguyễn Văn Cường hướng dẫn cho chúng em đề tài hay giúp chúng em biết cách tiếp cận lĩnh vực mới, công nghệ ngày ... hạn truyền phát video âm Các hệ thống 3G đại di n bao gồm UMTS (Universal Hệ thống viễn thông di động) CDMA2000 Sự phát triển dài hạn (LTE) tiêu chuẩn thuộc hệ thứ tư hệ thống thông tin di động. .. VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG NGÀY NAY I Giới thiệu: - Truyền thông di động phát minh công nghệ thành công lịch sử đại Sự kết hợp đột phá công nghệ đề xuất giá trị hấp dẫn khiến truyền thông di. .. hệ thống khơng dây • Kết thúc chương : - Trong chương này, tìm hiểu tổng quan hệ thống di động ngày nhu cầu phát triển hệ thống thông tin di động Trên sở này, ta hiểu rõ tầm quan trọng sóng mmWave
- Xem thêm -

Xem thêm: Các yếu tố truyền MMwave trong hệ thống thông tin di động 5G, Các yếu tố truyền MMwave trong hệ thống thông tin di động 5G

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn