Luận án GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG HỆ THỐNG TRUYỀN SÓNG MILIMET QUA SỢI QUANG CHO MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG

Tên luận án:

GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG HỆ THỐNG TRUYỀN SÓNG MILIMET QUA SỢI QUANG CHO MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG

Ngành:

Kỹ thuật Viễn thông

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung vào giải pháp nâng cao hiệu năng của hệ thống truyền sóng milimet qua sợi quang (MMW/RoF) cho mạng truy nhập vô tuyến băng rộng, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ 5G. Nghiên cứu này xuất phát từ những hạn chế của các hệ thống RoF hiện có, bao gồm việc chưa đồng thời tính đến tán sắc và méo phi tuyến, cũng như tính thiếu linh hoạt và chi phí cao khi triển khai.

Mục tiêu chính của luận án là phân tích đồng thời các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống MMW/RoF trong các kịch bản ứng dụng khác nhau và đề xuất các giải pháp kỹ thuật để cải thiện hiệu năng. Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết truyền thông và công cụ toán học với mô phỏng phần mềm để đánh giá hiệu năng một cách trực quan.

Luận án được bố cục thành bốn chương. Chương 1 trình bày tổng quan về vấn đề, các tham số hiệu năng, các yếu tố ảnh hưởng và tổng kết các công trình nghiên cứu liên quan, từ đó vạch ra hướng nghiên cứu. Chương 2 khảo sát hiệu năng của hệ thống MMW/RoF bằng cách xây dựng mô hình giải tích toàn diện, xem xét đồng thời các tham số của đường truyền quang, thiết bị thu phát quang và vô tuyến cho các kịch bản kết nối người dùng di động và backhaul.

Chương 3 đề xuất các giải pháp cải thiện hiệu năng cho hệ thống MMW/RoF đơn hướng, bao gồm sử dụng ghép kênh phân cực kết hợp MIMO và sợi quang đa lõi kết hợp MIMO để tăng dung lượng kênh. Các kết quả khảo sát cho thấy tầm quan trọng của việc lựa chọn chỉ số điều chế tối ưu để tránh suy giảm dung lượng do méo phi tuyến.

Chương 4 tập trung vào việc đề xuất mô hình hệ thống MMW/RoF chuyển tiếp song hướng cho mạng truy nhập vô tuyến, sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp dựa trên mã hóa mạng tương tự (ANC). Kiến trúc này đơn giản, hiệu quả về chi phí, chỉ yêu cầu một sợi quang, một bước sóng và một tần số MMW cho truyền dẫn hai hướng. Hiệu năng của hệ thống được phân tích dưới ảnh hưởng của nhiễu, tán sắc sợi quang và fading kênh vô tuyến, chứng minh tính khả thi và lợi ích về thông lượng.

Các đóng góp chính của luận án bao gồm việc xây dựng mô hình giải tích đánh giá hiệu năng MMW/RoF dưới tác động đồng thời của cả hai phân hệ quang và vô tuyến; đề xuất giải pháp ghép kênh không gian trong sợi quang và phân tập không gian trong đường truyền vô tuyến; và đề xuất sử dụng mã hóa mạng để cải thiện hiệu năng hệ thống hai hướng bán song công. Hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào các kịch bản ứng dụng cấp thiết như mạng cho đường sắt cao tốc, tàu điện ngầm và các tầng hầm.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

  • 1.1 HỆ THỐNG TRUYỀN TÍN HIỆU VÔ TUYẾN Ở BĂNG TẦN MILIMET QUA SỢI QUANG
  • 1.2 CÁC THAM SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG
    • Tỉ số công suất tín hiệu trên nhiễu, SNR
    • Tỉ lệ lỗi bit, BER
    • Dung lượng kênh, C
    • Thông lượng
  • 1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG
    • Các nguồn nhiễu
    • Suy hao sợi quang
    • Tán sắc sợi quang
    • Các hiệu ứng quang phi tuyến
    • Ảnh hưởng của kênh vô tuyến
  • 1.4 CÁC THÁCH THỨC TRONG VIỆC NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG MMW/RoF
  • 1.5 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
    • 1.5.1 Các công trình nghiên cứu trong nước
    • 1.5.2 Các công trình nghiên cứu ngoài nước
      • 1.5.2.1 Các nghiên cứu về kiến trúc và công nghệ được sử dụng trong hệ thống MMW/RoF
      • 1.5.2.2 Các nghiên cứu về đánh giá hiệu năng hệ thống MMW/RoF
      • 1.5.2.3 Các nghiên cứu về giải pháp cải thiện hiệu năng của hệ thống
  • 1.6 HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
    • 1.6.1 Nhận xét về công trình nghiên cứu của các tác giả khác
      • a) Hạn chế trong các nghiên cứu về cấu trúc hệ thống
      • b) Các nghiên cứu về phân tích và đánh giá hiệu năng
      • c) Các nghiên cứu về cải thiện hiệu năng
    • 1.6.2 Hướng nghiên cứu của luận án
  • 1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

• CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG MMW/RoF

  • 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
  • 2.2 CÁC THAM SỐ ẢNH HƯỞNG LÊN HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG
    • Các tham số bộ thu: các nguồn nhiễu, phi tuyến
    • Các tham số kênh quang: suy hao, tán sắc, phi tuyến
    • Các tham số kênh vô tuyến: suy hao, fading
  • 2.3 KHẢO SÁT HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG MMW/RoF
    • 2.3.1 Mô hình hệ thống lai ghép MMW/RoF
    • 2.3.2 Tỉ lệ lỗi bit BER
    • 2.3.3 Tỉ số công suất tín hiệu trên nhiễu
    • 2.3.4 Tỉ số công suất tín hiệu trên nhiễu gây ra bởi méo
    • 2.3.5 Ảnh hưởng của kênh vô tuyến
    • 2.3.6 Kết quả khảo sát hiệu năng hệ thống
  • 2.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

• CHƯƠNG 3: CẢI THIỆN HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG MMW/RoF ĐƠN HƯỚNG

  • 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
  • 3.2 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MMW/RoF SỬ DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CỰC KẾT HỢP MIMO
    • 3.2.1 Kiến trúc đường xuống của hệ thống MIMO MMW/RoF
    • 3.2.2 Tỉ số công suất tín hiệu trên nhiễu và nhiễu gây ra bởi méo
    • 3.2.3 Dung lượng kênh
    • 3.2.4 Kết quả khảo sát dung lượng kênh
  • 3.3 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG MMW/RoF SỬ DỤNG MCF KẾT HỢP MIMO
    • 3.3.1 Giới thiệu chung
    • 3.3.2 Mô hình hệ thống MMW/RoMCF
    • 3.3.3 Phân tích hiệu năng hệ thống
    • 3.3.4 Kết quả khảo sát hiệu năng hệ thống
  • 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

• CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNG MMW/RoF CHUYỂN TIẾP SONG HƯỚNG CHO MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN

  • 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG
  • 4.2 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNG MMW/RoF CHUYỂN TIẾP SONG HƯỚNG CHO MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
  • 4.3 KHẢO SÁT HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG MMW/RoF CHUYỂN TIẾP SONG HƯỚNG SỬ DỤNG ANC
    • 4.3.1 Hệ số kênh
    • 4.3.2 SNR đường xuống
    • 4.3.3 SNR đường lên
    • 4.3.4 Thông lượng hệ thống
    • 4.3.5 Kết quả khảo sát hiệu năng của hệ thống MMW/RoF sử dụng ANC
  • 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4

• KẾT LUẬN

• Hướng nghiên cứu tiếp theo

• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

  • BÀI BÁO KHOA HỌC
  • HỘI NGHỊ KHOA HỌC