NGHIÊN CỨU TRIỆT TẦN SỐ DOPPLER VÀ KHỬ NHIỄU ICI TRONG HỆ THỐNG VÔ TUYẾN ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO
Kỹ thuật viễn thông
Luận án tập trung nghiên cứu giải pháp triệt tần số Doppler và khử nhiễu liên sóng mang (ICI) trong hệ thống vô tuyến đường sắt tốc độ cao (HSR). Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ sự phát triển nhanh chóng của HSR trên toàn cầu, cùng với nhu cầu tích hợp các ứng dụng thành phố thông minh, Internet vạn vật (IoT) và trí tuệ nhân tạo (AI), đòi hỏi một hệ thống thông tin vô tuyến băng rộng, tin cậy và hiệu quả. Các hệ thống thông tin di động hiện tại như 3G, WiFi, WiMax, 4G, GSM-R hay TETRA không đáp ứng được yêu cầu về băng thông, chất lượng và tốc độ cao cho HSR, đặc biệt khi tàu di chuyển tốc độ cao gây ra dịch tần Doppler lớn. Hiệu ứng này đặc biệt nhạy cảm với kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao (OFDM) của LTE, vốn được lựa chọn làm công nghệ tiếp theo cho HSR, dẫn đến nhiễu ICI, chuyển giao thường xuyên và fading nhanh.
Mục tiêu của luận án là đề xuất giải pháp triệt dịch tần Doppler và các thuật toán khử nhiễu liên sóng mang (ICI) trong hệ thống vô tuyến cho đường sắt tốc độ cao, với phạm vi nghiên cứu bao gồm tốc độ tàu lên tới 550 Km/h, sử dụng công nghệ OFDM và dải tần UHF. Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu từ lý thuyết, giải tích đến mô phỏng (Matlab).
Các đóng góp chính của luận án bao gồm: 1) Xây dựng và phân tích đường cong Doppler trong 4 trường hợp thay đổi vận tốc điển hình của đường sắt, đánh giá hiệu năng hệ thống qua tỷ số lỗi bit (BER) trước và sau khi bù dịch tần Doppler. 2) Đề xuất hai mô hình triệt dịch tần Doppler sử dụng anten định hướng đặt ở các vị trí đầu, đuôi, giữa tàu và cơ chế lựa chọn anten làm việc, giúp triệt dịch tần Doppler tới 95%. 3) Đề xuất mô hình bù CFO bằng cách thay đổi cấu trúc phần cứng thiết bị chuyển tiếp trên tàu, cải thiện chất lượng hệ thống với đường cong BER sau khi bù gần trùng với lý thuyết. 4) Đề xuất thuật toán ước lượng và bù CFO kép để triệt ICI, cho thấy BER sau khi bù trùng khít với BER lý thuyết khi tỷ số tín hiệu trên nhiễu (Eb/No) lớn. Đề tài này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang nghiên cứu xây dựng tuyến đường sắt tốc độ cao.