Luận án tiến sĩ nghiên cứu phát triển mô hình, thuật toán ước lượng suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vô tuyến đa anten ở tần số 28 ghz và 38 ghz

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VŨ THANH QUANG

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH, THUẬT TỐN ƯỚC LƯỢNG
SUY HAO TRUYỀN SÓNG VÀ HƯỚNG SÓNG TỚI TRONG
HỆ THỐNG VÔ TUYẾN ĐA ANTEN Ở TẦN SỐ 28 GHZ VÀ 38 GHZ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Hà Nội - 2023
i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VŨ THANH QUANG

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH, THUẬT TỐN ƯỚC LƯỢNG
SUY HAO TRUYỀN SÓNG VÀ HƯỚNG SÓNG TỚI TRONG
HỆ THỐNG VÔ TUYẾN ĐA ANTEN Ở TẦN SỐ 28 GHZ VÀ 38 GHZ
Ngành: Kỹ thuật viễn thông
Mã số: 9520208

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Vũ Văn Yêm

Hà Nội - 2023

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án “Nghiên cứu phát triển mơ hình, thuật tốn ước lượng
suy hao truyền sóng và hướng sóng tới trong hệ thống vơ tuyến đa anten ở tần số 28GHz
và 38GHz” là kết quả nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình
bày trong luận án là trung thực, một phần đã được cơng bố trên các tạp chí khoa học
chuyên ngành trong và ngoài nước trong danh mục các cơng trình khoa học đã cơng bố
của luận án. Phần cịn lại chưa được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào.
Tác giả luận án

Vũ Thanh Quang

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Vũ Văn Yêm, người đã
tận tình hướng dẫn trực tiếp nghiên cứu sinh về mặt khoa học và hỗ trợ về mọi mặt để
tôi có thể hồn thành bản luận án này sau 6 năm làm nghiên cứu sinh.
Qua đây, tôi cũng xin cảm ơn Bộ môn hệ thống viễn thông, Viện Điện tử - Viễn
thông trước đây, nay là Khoa kỹ thuật truyền thông, Trường Điện - Điện tử Đại học
Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh trong quá trình
học tập, nghiên cứu.
Nghiên cứu sinh cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thành viên nghiên cứu
của RFM lab, Đại học Bách khoa Hà Nội đã đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian
nghiên cứu vừa qua.
Cuối cùng, tôi cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã giúp
đỡ, chia sẻ, khích lệ, động viên để tối có thể hoàn thành luận án này.

Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận án

Vũ Thanh Quang

ii

năm 2023


MỤC LỤC
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ........................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................................... xii
DANH MỤC BẢNG BIỂU.............................................................................................. xvi
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG VÀ KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN ĐA ANTEN Ở DẢI
SĨNG MILIMET .......................................................................................................... 6
1.1 Truyền sóng ở dải sóng milimet ................................................................................. 6
1.2 Các mơ hình suy hao truyền sóng ở dải sóng milimet .............................................. 8

1.2.1 Mơ hình suy hao truyền sóng trong khơng gian tự do ....................................... 8
1.2.2 Mơ hình 3GPP TR 38.900 .................................................................................. 9
1.2.3 Mơ hình Stanford University Interim Model (SUI model) .............................. 12
1.2.4 Mơ hình suy hao NYU ..................................................................................... 13

1.3 Kênh vơ tuyến ở dải sóng mm .................................................................................. 16

1.3.1 Bộ dị kênh vơ tuyến ......................................................................................... 16
1.3.2 Mơ phỏng kênh vô tuyến .................................................................................. 17
1.4 Các vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết .......................................................... 24
1.5 Kết luận chương ......................................................................................................... 28

CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG ƯỚC LƯỢNG MƠ
HÌNH SUY HAO TRUYỀN SĨNG Ở DẢI SĨNG MILIMET .............................. 29
2.1 Thuật toán học máy trong ước lượng mơ hình suy hao truyền sóng dải sóng
milimet………. .................................................................................................................. 29

2.1.1 Thuật tốn Hồi quy tuyến tính .......................................................................... 29
2.1.2 Thuật tốn K-Nearest Neighbor ....................................................................... 31
2.2 Mơ phỏng mơi trường truyền sóng .......................................................................... 34

2.2.1 Mơ phỏng mơi trường truyền sóng ................................................................... 34
2.2.2 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng bằng hai thuật toán đề xuất .... 35
2.2.3 So sánh với kết quả của 3GPP và NYU Wireless ............................................ 53
2.3 Thuật tốn xử lý dữ liệu trong mơ hình suy hao truyền sóng ở dải sóng milimet53

2.3.1 Thuật tốn CoIEE ............................................................................................. 53
2.3.2 Phương pháp 1: Sử dụng các số mũ suy hao truyền sóng tham chiếu ............. 54
iii


2.3.3 Phương pháp 2: Nội suy từ bộ dữ liệu các số mũ suy hao truyền sóng của các
điểm thu………………………………………………………………………………56
2.3.4 Phương pháp 3: Nội suy từ bộ dữ liệu suy hao truyền sóng và khoảng cách TxRx của các điểm thu .................................................................................................... 68
2.3.5 Phương pháp 4: Minimum Mean Square Error (MMSE) ................................ 80

2.3.6 So sánh kết quả của 4 phương pháp ................................................................. 83
2.4 Kết luận Chương 2 ..................................................................................................... 84

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH HƯỚNG SĨNG TỚI CỦA NGUỒN TÍN
HIỆU VƠ TUYẾN Ở DẢI SĨNG MM...................................................................... 85
3.1 Hệ thống thu đa anten dựa trên kiến trúc máy thu định nghĩa chức năng bằng
phần mềm để xác định hướng sóng tới của tín hiệu vơ tuyến ở dải sóng mm ............ 85

3.1.1 Kiến trúc hệ thống ............................................................................................ 85
3.1.2 Xử lý tín hiệu và ước lượng hướng sóng tới .................................................... 86
3.1.3 Kết quả mô phỏng ............................................................................................ 89
3.2 Đề xuất hệ thống thu đa anten dựa trên kiến trúc máy thu trung tần số kết hợp bộ
di pha 90 độ để xác định hướng sóng tới của tín hiệu vơ tuyến ở dải sóng mm ......... 92

3.2.1 Kiến trúc hệ thống ............................................................................................ 92
3.2.2 Xử lý tín hiệu và ước lượng hướng sóng tới .................................................... 93
3.2.3 Kết quả mô phỏng ............................................................................................ 95
3.3 Đề xuất giải pháp xác định hướng sóng tới của tín hiệu vơ tuyến tương quan ở dải
sóng mm sử dụng giải pháp phân đoạn không gian và làm mịn không gian .............. 96

3.3.1 Phân đoạn và làm mịn không gian ................................................................... 96
3.3.2 Kết quả mô phỏng ............................................................................................ 98
3.4 Kết luận chương 3 .................................................................................................... 101
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................... 102
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ .................................................... 104
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 105

iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

1

ADC

Analog to Digital Converter

Bộ chuyển đổi tương tự - số

2

ABF

Adaptive Beam-Forming

Tạo búp sóng thích nghi

3

AOA

Angle of Arrival

Hướng sóng tới

4

AR

Auto Regressive

Tự hồi quy

5

ARMA

Autoregressive Moving
Average

Tự hồi quy trung bình động

6

AWGN

Additive White Gaussian
Noise

Tạp âm Gauss trắng cộng

7

BER

Bit Error Rate

Tỷ lệ lỗi bít

8

BPF

Band Pass Filter

Bộ lọc thơng dải

9

CDF

Cumulative Distribution
Function

Hàm phân bố tích luỹ

10

CFO

Carrier Frequency Offset

Dịch tần số sóng mang

11

CIR

Channel Impulse Response

Đáp ứng xung của kênh

12

CNR

Carrier to Noise Ratio

Tỷ số cơng suất sóng mang trên
tạp âm

13

CSI

Channel State Information

Thông tin trạng thái kênh

14

CSM

Coherent Signal Subspace
Method

Phương pháp không gian con tín
hiệu tương quan

15

DFS

Direction Finding System

Hệ thống định hướng

16

DFT

Discrete Fourier Transform

Biến đổi Fourier rời rạc

17

DIV

Diversity

Phân tập

18

DOA

Direction Of Arrival

Hướng sóng tới

19

DOD

Direction Of Departure

Hướng sóng đi

20

DS

Discrete Source

Nguồn rời rạc

v


Viết tắt

STT

Tiếng Anh

Tiếng Việt

21

DSP

Digital Signal Processing

Xử lý tín hiệu số

22

EGC

Equal Gain Combining

Kết hợp tăng ích đều

23

ES

Extended Source

Nguồn mở rộng

24

ESPRIT

Estimation of Signal
Parameters via Rotational
Invariance Techniques

Ước lượng tham số tín hiệu dựa
vào kỹ thuật bất biến quay

25

FBSS

Forward-Backward Spatial
Smoothing

Làm mượt miền không gian
thuận nghịch

26

FDD

Frequency Division Duplex

Song công phân chia theo tần số

27

FPGA

Field Programmable Gate
Array

Mảng cổng logic khả trình
trường

28

FFT

Fast Fourier Transform

Biến đổi Fourier nhanh

29

ICI

Inter Carrier Interference

Nhiễu liên sóng mang

30

IDFT

Inverse Discrete Fourier

Transform

Biến đổi Fourier ngược rời rạc

31

IFFT

Inverse Fast Fourier
Transform

Biến đổi Fourier ngược nhanh

32

IF

Intermediate Frequency

Trung tần hay tần số trung gian

33

ISI

Inter Symbol Interference

Nhiễu liên ký hiệu

34

ISM

Industrial, Scientific and
Medical

Y tế, khoa học và công nghiệp

35

LMMSE

Linear Minimum Mean
Square Error

Lỗi bình phương tối thiểu tuyến
tính

36

LMS

Least Mean Square

Trung bình bình phương nhỏ
nhất

37

LNA

Low Noise Amplifier

Bộ khuếch đại tạp âm thấp

38

LNB

Low Noise Block

Khối tạp âm thấp và hạ tần

39

LOS

Line Of Sight

Tầm nhìn thằng
vi


STT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Bình phương cực tiểu

40

LS

Least Squares

41

MAI

Multiple Antenna Interference Nhiễu đa ăng ten

42

MIMO

Multiple Input Multiple
Output

43

MISO

Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra

44

ML

Maximum Likelihood

Khả năng lớn nhất

45

MLSE

Maximum Likelihood
Sequence Estimation

Phương pháp ước lượng chuỗi
khả năng lớn nhất

46

MMSE

Minimum Mean Square Error Lỗi bình phương trung bình tối
thiểu

47

MPC

Multi- Path Components

Các thành phần đa đường

48

MRC

Maximum Ratio Combing

Kết hợp tỷ số tối đa

49

MSE

Mean Square Error

Lỗi bình phương trung bình

50

MSS

Modified Spatial Smoothing

Phương pháp làm mượt miền
khơng gian cải tiến

51

MUSIC

MUltiple SIgnal

Classification

Phân loại tín hiệu đa đường

52

OFDM

Orthogonal Frequency
Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao

53

PDF

Probability Density Function

Hàm mật độ xác suất

54

PSD

Power Spectrum Density

Mật độ phổ công suất

55

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

56

RF

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

57

RMS

Root Mean Square

Căn quân phương

58

RMSE

Root Mean Square Error

Lỗi căn quân phương

59

RT

Ray Tracing

Thuật tốn tìm tia

60

SC

Selection Combining

Kỹ thuật kết hợp lựa chọn
vii

Nhiều đầu vào nhiều đầu ra


STT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

61

SDR

Software Defined Radio

Vô tuyến định nghĩa chức năng
bằng phần mềm

62

SIR

Signal to Interference Ratio

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

63

SISO

Single Input Single Output

Một đầu vào một đầu ra

64

SM

Spatial Multiplexing

Ghép kênh khơng gian

65

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

66

SDMA

Space Division Multi Access

Đa truy nhập phân chia theo
không gian

67

SS

Spatial Smoothing

Kỹ thuật làm mịn miền khơng
gian

68

SVD

Singular Value
Decomposition

Phân tích giá trị riêng

69

TDD

Time Division Duplex

Song công phân chia theo thời
gian

70

TDMA

Time Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo thời
gian

71

TLS

Total Least Squares

Tổng bình phương cực tiểu

72

TOPS

Test of orthogonality of
projected subspaces

Kiểm tra tính trực giao của
khơng gian con hình chiếu

73

UE

User Equipment

Thiết bị đầu cuối

74

ULA

Uniform Linear Array

Dàn ăng ten đồng dạng tuyến

tính

75

ZF

Zero Forcing

(Bộ lọc) ép không

WLAN

Wire Local Area Network

Mạng cục bộ không dây

76

viii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
STT

Kí hiệu

1

L

Suy hao hệ thống

2

𝑛

Số mũ suy hao

3



Đơn vị

m

Mơ tả

Bước sóng

4



Hằng số truyền sóng

5



Hằng số Pi = 3.14

6
7

8
9
10
11
12

13

14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

W

Công suất phát

W

Công suất nhận được tại máy thu

𝐺𝑟

𝑑𝐵

Độ tăng ích của anten thu

𝑃𝐿𝑝

𝑑𝐵

Suy hao log-distance

𝑃𝑡
𝑃𝑟

𝐺𝑡

𝑃𝐿𝐹𝑆

𝑑𝐵
𝑑𝐵

Độ tăng ích của anten phát
Suy hao truyền sóng trong khơng gian tự do

m

Khoảng cách tham chiếu

𝑑

m

Khoảng cách truyền nhận từ trạm phát đến trạm
thu

𝑓𝑐

GHz

Tần số trung tâm

m/s

Vân tốc ánh sáng

𝑑0
𝑋𝑠
𝑐

ℎ𝐵𝑆

ℎ𝑈𝑇

𝑃𝐿𝑆𝑈𝐼
𝛾

ℎ 𝑇𝑋
𝐶ℎ
𝐶𝑠

𝑃𝐿𝐶𝐼
𝑋𝜎𝐶𝐼
𝑛̅

σ

𝑁

𝑃𝐿𝐹𝐼

Biến xác suất ngẫu nhiên theo phân phối
Gaussian

m

Chiều cao anten tại BS

m

Chiều cao anten tại UT

𝑑𝐵

Suy hao truyền sóng theo mơ hình SUI
Path loss exponent

m

Chiều cao anten phát

𝑑𝐵

Hệ số hiệu chỉnh cho chiều cao anten thu

𝑑𝐵
𝑑𝐵

Hệ số điều chỉnh cho shadowing
Suy hao CI
Biến ngẫu nhiên Gauss
Số mũ suy hao trung bình
Độ lệch chuẩn
Số điểm dữ liệu suy hao
Suy hao truyền sóng theo mơ hình FI
ix


STT

Kí hiệu

Đơn vị

30

𝛼

𝑑𝐵

Tham số đánh chặn

𝑃𝐿

𝑑𝐵

Giá trị suy hao

31
32
33

𝛽

𝑋σ

Mơ tả
Tham số độ dốc phụ thuộc khoảng cách
Biến xác suất ngẫu nhiên thể hiện shadow fading
Hệ số kênh MIMO giữa anten phát thứ m và
anten thu thứ k đối tần số sóng mang phụ f

34

hm,k(f)

35

p

Thành phần đa đường thứ p

36

Φ

Pha của các thành phần đa đường

37

τ

s

Trễ lan truyền

dT

m

Khoảng cách giữa các anten liền kề nhau trong
mảng anten của bên phát TX, được tính theo bước

sóng mang

dR

m

Khoảng cách giữa các anten liền kề nhau trong
mảng anten của bên thu RX, được tính theo bước
sóng mang

38

39
40

φ

Góc phương vị phát AOD

41

ϕ

Góc phương vị tới AOA hay DOA

42
43
44

45

46
47
48
49
50
51
52
53
54

55

𝑁𝑘 (𝑥)
𝐷

E1, E2
𝛥𝜓

Lân cận của x được xác định bởi 𝑘 điểm gần 𝑥𝑖
Khoảng cách Euclidean
Biên độ của tín hiệu

Sự sai khác pha của tín hiệu thu được tại hai máy
thu

HT

Biến đổi Hilbert

𝐸[. ]

Tốn tử kì vọng

𝑥(𝑛)𝐻
𝑹𝑆𝑆

Phép biến đổi Hermitien
Ma trận hiệp phương sai tín hiệu

2
𝜎𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒

Cơng suất của tạp âm

𝑎(𝜑𝑖 )

Vecto chỉ phương

𝑰

Ma trận đơn vị

𝜑𝑖

Góc tới hay hướng sóng tới

𝐴

V

Ma trận chứa thơng tin về góc pha của tín hiệu tới

Ma trận có chứa các véc tơ riêng của tín hiệu 𝑉𝑠
và vector riêng của tạp âm 𝑉𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒
x


STT

Kí hiệu

57

𝑉𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒

58

D

56

59
60
61
62

𝑉𝑠

𝑅𝑥𝑥
K

𝐹 (𝜑 )

PMUSIC

Đơn vị

Mơ tả
Véc tơ hợp thành của M-K véc tơ riêng tương
ứng với giá trị riêng nhỏ nhất
Véc tơ hợp thành của K giá trị riêng lớn nhất
Ma trận vector đường chéo với các giá trị riêng
thực
Ma trận hiệp phương sai
Tín hiệu tới (tương ứng với K hướng sóng tới)
Hàm độ lệch hay hàm phân loại
Hàm phổ giả MUSIC

xi


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Quy ước khoảng cách trong mơ hình suy hao đề xuất bởi 3GPP .....................9
Hình 1.2 Phổ công suất AOA hay DOA tại tần số 28 GHz ..........................................18
Hình 1.3 Phổ cơng suất AOD tại tần số 28 GHz. ..........................................................19
Hình 1.4 PDP định hướng với cơng suất cao nhất tại tần số 28 GHz ...........................19
Hình 1.5 PDP đẳng hướng tại tần số 28 GHz. ...............................................................20
Hình 1.6 PDP ứng với 2 anten tại tần số 28 GHz ..........................................................20
Hình 1.7 Suy hao đường truyền tại tần số 28 GHz........................................................21
Hình 1.8 Phổ công suất AOA tại tần số 38 GHz ...........................................................21

Hình 1.9 Phổ cơng suất AOD tại tần số 38 GHz ...........................................................22
Hình 1.10 PDP định hướng với cơng suất cao nhất tại tần số 38 GHz .........................22
Hình 1.11 PDP đẳng hướng tại tần số 38 GHz ..............................................................23
Hình 1.12 PDP ứng với 2 anten tại tần số 38 GHz ........................................................23
Hình 1.13 Suy hao đường truyền tại tần số 38 GHz. ....................................................24
Hình 2.1 Sơ đồ dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng sử dụng thuật tốn Hồi quy
tuyến tính .......................................................................................................................31
Hình 2.2 Sơ đồ dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng sử dụng thuật tốn KNN .........33
Hình 2.3 Mơ hình mơ phỏng mơi trường truyền sóng khu đơ thị Times City ..............34
Hình 2.4 Mơ hình mơ phỏng mơi trường truyền sóng trường THPT Nguyễn Huệ ......34
Hình 2.5 Dạng dữ liệu thu được sau khi mơ phỏng ở phần mềm WirelessInsite..........35
Hình 2.6 Mơ hình suy hao truyền sóng tần số 28 GHz cho LOS với chiều cao anten
phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................37
Hình 2.7 Mơ hình suy hao truyền sóng tần số 28 GHz cho NLOS với chiều cao anten
phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................37
Hình 2.8 Mơ hình suy hao truyền sóng tần số 38 GHz cho LOS với chiều cao anten
phát 7 m, cơng suất máy phát 35 dBm ..........................................................................38
Hình 2.9 Mơ hình suy hao truyền sóng tần số 38 GHz cho NLOS với chiều cao anten
phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................38
Hình 2.10 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 28 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m
khi giá trị k tăng .............................................................................................................39
Hình 2.11 Độ lệch chuẩn của NLOS ở tần số 28 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7
m khi giá trị k tăng .........................................................................................................40
xii


Hình 2.12 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 38 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m
khi giá trị k tăng .............................................................................................................40
Hình 2.13 Độ lệch chuẩn của NLOS ở tần số 38 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7
m khi giá trị k tăng .........................................................................................................41

Hình 2.14 Mơ hình suy hao truyền sóng tần số 28 GHz cho LOS với chiều cao anten
phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................46
Hình 2.15 Mơ hình suy hao truyền sóng tần số 28 GHz cho NLOS với chiều cao anten
phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................46
Hình 2.16 Mơ hình suy hao truyền sóng tần số 38 GHz cho LOS với chiều cao anten
phát 7 m, cơng suất máy phát 35 dBm ..........................................................................47
Hình 2.17 Mơ hình suy hao truyền sóng tần số 38 GHz cho NLOS với chiều cao anten
phát 7 m, công suất máy phát 35 dBm ..........................................................................47
Hình 2.18 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 28 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m
khi giá trị k tăng .............................................................................................................48
Hình 2.19 Độ lệch chuẩn của NLOS ở tần số 28 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7
m khi giá trị k tăng .........................................................................................................49
Hình 2.20 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 38 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m
khi giá trị k tăng .............................................................................................................49
Hình 2.21 Độ lệch chuẩn của LOS ở tần số 38 GHz, anten phát 35 dBm, chiều cao 7 m
khi giá trị k tăng .............................................................................................................49
Hình 2.22 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........60
Hình 2.23 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................60
Hình 2.24 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................60
Hình 2.25 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................60
Hình 2.26 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................61
Hình 2.27 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=2.456 ...............................................61
Hình 2.28 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........62
Hình 2.29 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................62
Hình 2.30 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................62
Hình 2.31 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................63
Hình 2.32 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................63
Hình 2.33 Đồ thị hết quả mơ phỏng với giá trị p=55.93 ...............................................63
Hình 2.34 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........64
xiii

Hình 2.35 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................64
Hình 2.36 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................65
Hình 2.37 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................65
Hình 2.38 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................65
Hình 2.39 Đồ thị hết quả mơ phỏng với giá trị p=25.08 ...............................................66
Hình 2.40 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........66
Hình 2.41 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................67
Hình 2.42 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................67
Hình 2.43 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................67
Hình 2.44 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................67
Hình 2.45 Đồ thị hết quả mơ phỏng với giá trị p=50.38 ...............................................68
Hình 2.46 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........71
Hình 2.47 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................72
Hình 2.48 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................72
Hình 2.49 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................72
Hình 2.50 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................72
Hình 2.51 Đồ thị hết quả mơ phỏng với giá trị p=888.3 ...............................................73
Hình 2.52 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........73
Hình 2.53 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................74
Hình 2.54 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................74
Hình 2.55 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................74
Hình 2.56 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................74
Hình 2.57 Đồ thị hết quả mô phỏng với giá trị p=32160 ..............................................75
Hình 2.58 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần ...........76
Hình 2.59 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................76
Hình 2.60 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................76
Hình 2.61 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................76
Hình 2.62 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................77

Hình 2.63 Đồ thị hết quả mơ phỏng với giá trị p=11950 ..............................................77
Hình 2.64 Đồ thị sự biến thiên của giá trị Silhouette trung bình khi p tăng dần...........78
Hình 2.65 Đồ thị sự biến thiên của số cụm khi p tăng dần ...........................................78
Hình 2.66 Đồ thị giá trị của số mũ suy hao trung bình khi p tăng dần .........................78
xiv


Hình 2.67 Đồ thị sự biến thiên của tổng sai số số mũ khi p tăng dần ...........................78
Hình 2.68 Đồ thị sự biến thiên của độ lệch chuẩn khi p tăng dần .................................79
Hình 2.69 Đồ thị hết quả mơ phỏng với giá trị p=19930 ..............................................79
Hình 2.70 Đồ thị hết quả mơ phỏng với giá trị p=44560 ..............................................79
Hình 2.71 Kết quả mơ phỏng suy hao truyền sóng dùng phương pháp MMSE ...........80
Hình 2.72 Kết quả mơ phỏng suy hao truyền sóng dùng phương pháp MMSE ...........81
Hình 2.73 Kết quả mơ phỏng suy hao truyền sóng dùng phương pháp MMSE ...........82
Hình 2.74 Kết quả mơ phỏng suy hao truyền sóng dùng phương pháp MMSE ...........82
Hình 3.1 Hệ thống thu đa anten xác định hướng sóng tới trong mặt phẳng phương vị
của tín hiệu vơ tuyến ở dải sóng mm dựa trên kiến trúc máy thu trung tần số .............85
Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống được mơ hình hóa và mơ phỏng ............................................89
Hình 3.3 Kết quả RMSE theo tỷ số tín hiệu trên tạp âm ............................................ 101

xv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Bảng suy hao truyền sóng trong từng điều kiên môi trường khác nhau đề xuất
bởi tổ chức kiểm định viễn thông Châu Âu 3GPP [22]. ...............................................10
Bảng 3.1 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28
GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật tốn
Hồi quy tuyến tính ...................................................................................................... 112
Bảng 3.2 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28

GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN
.................................................................................................................................... 112
Bảng 3.3 kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 38
GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật tốn KNN
.................................................................................................................................... 112
Bảng 3.4 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28
GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 7 m cơng suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật tốn
Hồi quy tuyến tính ...................................................................................................... 113
Bảng 3.5 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28
GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN
.................................................................................................................................... 113
Bảng 3.6 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 38
GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN
.................................................................................................................................... 114
Bảng 3.7 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28
GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật tốn
Hồi quy tuyến tính ...................................................................................................... 114
Bảng 3.8 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28
GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật tốn KNN
.................................................................................................................................... 114
Bảng 3.9 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 38
GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật toán KNN
.................................................................................................................................... 115
Bảng 3.10 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28
GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật tốn
Hồi quy tuyến tính ...................................................................................................... 115

xvi

Bảng 3.11 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 28
GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật toán KNN
.................................................................................................................................... 116
Bảng 3.12 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực Times City, tần số 38
GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật tốn KNN
.................................................................................................................................... 116
Bảng 3.13 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 7 m cơng suất máy phát 35 dBm sử
dụng thuật tốn hồi quy tuyến tính ............................................................................. 117
Bảng 3.14 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật
tốn KNN .................................................................................................................... 117
Bảng 3.15 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 7 m cơng suất máy phát 35 dBm sử dụng thuật
tốn KNN .................................................................................................................... 117
Bảng 3.16 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 7 m cơng suất máy phát 43 dBm sử
dụng thuật tốn hồi quy tuyến tính ............................................................................. 118
Bảng 3.17 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 7 m cơng suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật
tốn KNN .................................................................................................................... 118
Bảng 3.18 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 7 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng thuật
toán KNN .................................................................................................................... 119
Bảng 3.19 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử
dụng thuật toán Hồi quy tuyến tính ............................................................................ 119
Bảng 3.20 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 17 m cơng suất máy phát 35 dBm sử dsụng
thuật tốn KNN ........................................................................................................... 119

Bảng 3.21 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 35 dBm sử dụng
thuật toán KNN ........................................................................................................... 120

xvii


Bảng 3.22 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, 38 GHz chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử
dụng thuật toán hồi quy tuyến tính ............................................................................. 121
Bảng 3.23 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 28 GHz, chiều cao anten phát 17 m cơng suất máy phát 43 dBm sử dụng
thuật tốn KNN ........................................................................................................... 121
Bảng 3.24 Kết quả dự đốn mơ hình suy hao truyền sóng khu vực trường THPT Nguyễn
Huệ, tần số 38 GHz, chiều cao anten phát 17 m công suất máy phát 43 dBm sử dụng
thuật toán KNN ........................................................................................................... 121
Bảng 3.25 Kết quả mơ hình suy hao truyền sóng của NYU Wireless ở tần số 28 GHz
[11].............................................................................................................................. 122

xviii


MỞ ĐẦU
Trong thời đại số, nhu cầu trao đổi thông tin không chỉ giữa người với người và
giữa máy với máy ngày càng cao, song song là yêu cầu, đòi hỏi về chất lượng dịch vụ,
di động để đáp ứng sự đa dạng các đối tượng người sử dụng khác nhau. Để đáp ứng các
yêu cầu này, truyền thông vô tuyến như thông tin di động, internet kết nối vạn vật ngày
càng phát triển trên phạm vi toàn thế giới. Trong các hệ thống vô tuyến này muốn tăng
dung lượng bắt buộc phải tăng băng thông hoặc tăng hiệu quả sử dụng phổ tần. Tuy
nhiên, phổ tần vô tuyến là hữu hạn và là tài nguyên của thế giới cũng như của mỗi quốc

gia. Vì vậy, việc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các công nghệ, kỹ thuật tiên tiến
trong truyền thông không dây để đáp ứng nhu cầu cả nâng cao chất lượng và dung lượng
của người dùng ln là một địi hỏi cấp thiết.
Các nghiên cứu trong thời gian gần đây hướng đến phát triển, ứng dụng truyền
thơng vơ tuyến ở dải sóng milimet. Tuy cơng nghệ truyền thông trên băng tần milimet
mới được đầu tư nghiên cứu trong thời gian gần đây và hướng đến các ứng dụng thông
tin vô tuyến di động, radar và định vị vô tuyến. Các nghiên cứu hướng đến và muốn chỉ
ra rằng với băng thông rất rộng chưa được sử dụng trong dải tần milimet có thể là miền
đất lý tưởng cho các mạng băng thông rộng cục bộ, mạng di động thê hệ mới 5G và 6G
để cung cấp kết nối Internet kết nối vạn vật tốc độ cao. Trong vài năm trở lại đây, nhiều
nhà sản xuất thiết bị cho mạng di động cũng đang bắt đầu đẩy mạnh nghiên cứu, thử
nghiệm, khai thác các dải tần cực rộng trên băng tần milimet. Thông tin di động thế hệ
mới sau 5G, 6G dù chưa được chính thức triển khai, nhưng với các nghiên cứu về đặc
tính cơng nghệ, kỹ thuật truyền sóng, phủ sóng được cơng bố trên các hội nghị, tạp chí
viễn thơng tồn cầu trong nhiều năm qua, cho chúng ta thấy được tiềm năng của băng
tần milimet hồn tồn có thể bước chân ra khỏi rào cản về tính chất truyền sóng và trở
thành kênh truyền chủ chốt trong môi trường thông tin di động.
Tuy nhiên dải tần số cao này vẫn đang còn nhiều vấn đề thách thức cần nghiên
cứu giải quyết như vấn đề anten, mạng anten, các mạch, thiết bị thu phát ở dải tần sóng
milimet, đặc biệt là mơ hình suy hao truyền sóng, mơ hình kênh truyền sóng [1]-[4].
Trong hệ thống thông tin, định vị vô tuyến, nhất là ở dải sóng milimet, mơi trường truyền
sóng đóng vài trị rất quan trọng đến chất lượng hệ thống và chịu nhiều tác động của các
yếu tố địa hình. Xác định, mơ phỏng, đo đạc hoặc ước lượng các tham số, các mơ hình,
các hàm tốn học của kênh vơ tuyến ở dải sóng milimet như số mũ suy hao truyền sóng,
mơ hình suy hao truyền sóng, hàm cơng suất trễ của kênh, dịch tần doppler, thời gian
truyền sóng, hướng sóng đến, hướng sóng đi vẫn là các vấn đề nghiên cứu cần phải giải
quyết.
Xác định các đặc tính, tham số của một kênh vơ tuyến trong một mơi trường
truyền sóng được thực hiện bằng cách lý thuyết mô phỏng, thực nghiệm hoặc bán thực
nghiệm (kết hợp cả mô phỏng và thực nghiệm). Đặc biệt trong môi trường đô thị phức

1


tạp, đo lường truyền sóng kết hợp với mơ phỏng để giảm chi phí và thực hiện nhiều mẫu
trên được diện rộng cần được triển khai, từ đó các tham số của kênh như mơ hình hao
kênh, số mũ suy hao truyền sóng, độ rộng ổn định về tần số, thời gian của kênh… được
xác định dựa trên số liệu đo hoặc giả lập mô phỏng. Việc lựa chọn phương pháp đo hay
dò kênh trong miền thời gian hay trong miền tần số phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể của
từng hệ thống, tuỳ thuộc vào mơi trường truyền sóng (vùng ngoại ơ, trong thành phố
hoặc trong các tồ nhà…), tuỳ thuộc vào các yếu tố khác như khả năng tài chính….Việc
dị kênh và xác định các đặc tính của kênh có thể thực hiện trong miền thời gian bằng
việc đo đáp ứng xung của kênh hoặc được thực hiên trong miền tần số bằng cách đo
hàm truyền đạt của kênh trong một băng tần lựa chọn. Đáp ứng xung của kênh khi đó
được xác định từ hàm truyền đạt này thông qua phép biến đổi Fourier ngược. Về lý
thuyết hai phương pháp này là tương đương nhau.
Ở lớp vật lý trong các hê thống vơ tuyến ở dải sóng milimet nhiều công nghệ, kỹ
thuật đang được nghiên cứu triển khai như sử dụng số phần tử anten phát và thu lớn
(massive MIMO), định dạng búp sóng (beamforming) số, kỹ thuật đa truy nhập theo
không gian SDMA (Space Division Multiple Access), công nghệ vô tuyến thông minh
nhận thức tái cấu hình, vơ tuyến định nghĩa chức năng bằng phần mềm [5]-[9]. Do tính
chất phức tạp, cơng nghệ cao nên việc thực hiện mơ phỏng để giảm chi phí trước khi
chế tạo thử nghiệm rất quan trọng. Trong hệ thống này bên cạnh các tham số kênh truyền
theo miền thời gian, miền tần số cịn phải chú ý đến miền khơng gian. Tương tự như vậy
ở bên phát và bên thu cũng cần phải nghiên cứu vấn đề xử lý tín hiệu trên miền số, vấn
đề tối ưu hóa nguồn tài nguyên, cải tiến kiến trúc hệ thống thu phát để đảm bảo hệ thống
linh hoạt, khả năng thông minh tái cấu hình trong mơi trường vơ tuyến đầy biến động.
Nghiên cứu các mơ hình suy hao kênh nhất là trong mơi trường đơ thị, kỹ thuật
xử lý tín hiệu tiên tiến đa chiều, nghiên cứu tìm ra các thuật tốn với độ phân giải cao
để ước lượng chính xác các tham số của tín hiệu như hướng sóng tới, hướng sóng đi, đề
xuất các kiến trúc hệ thống thu phát mới vẫn đang là chủ đề nghiên cứu được các nhà

khoa học trong và ngoài nước quan tâm. Ở trong nước, tại một số trường đại học, viện
nghiên cứu đang thực hiện các nghiên cứu khoa học về thiết kế anten ở dải sóng milimet,
xử lý tín hiệu, việc ước lượng kênh truyền cũng như các tham số của tín hiệu trong hệ
thống thông tin vô tuyến, di động ở dải sóng milimet. Một số nghiên cứu gần đây tập
trung vào bài tốn định dạng búp sóng, về ứng dụng mạng nơ ron, học máy, trí tuệ nhân
tạo trong xử lý tín hiệu băng cơ sở, về tối ưu xuyên lớp trong hệ thống này [10][11].
Tuy nhiên vẫn dựa trên cách tiếp cập, phương pháp sai số bình phương tối thiểu kết hợp
với một số mơ hình mạng nơ ron và chưa đề cập đến giải pháp định dạng búp sóng số,
định nghĩa chức năng bằng phần mềm. Cịn đối với bài tốn ước lượng tham số kênh vơ
tuyến vẫn chưa giải quyết vấn đề tín hiệu tương quan và chưa đề cập đến mơ hình máy
thu cụ thể.

2


Luận án tập trung nghiên cứu đề xuất các mô hình suy hao truyền sóng ở dải sóng
milimet, trước mắt tập trung ở dải tần số 28 GHz và hoặc 38 GHz dựa trên mơ hình thuật
tốn khai phá dữ liệu. Luận án cũng tập trung vào phát triển giải pháp, hệ thống, thuật
toán ước lượng các tham số hướng sóng tới của tín hiệu vơ tuyến ở dải sóng này sử dụng
các kiến trúc máy thu trung tần số với tốc độ lấy mẫu thấp.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Luận án nghiên cứu phát triển, xây dựng, ước lượng mơ hình suy hao truyền sóng
ở dải sóng milimet và đề xuất, cải tiến hệ thống, thuật toán xác định hướng sóng tới của
tín hiệu trong hệ thống vơ tuyến ở dải sóng milimet. Luận án tập trung nghiên cứu xây
dựng mơ hình cho bài tốn ước lượng suy hao truyền sóng dựa trên xử lý dữ liệu, khai
phá dữ liệu. Luận án đề xuất kiến trúc hệ thống thu vơ tuyến và thuật tốn ước lượng
hướng sóng tới của tín hiệu tương quan và khơng tương quan dùng giải thuật độ phân
giải cao trong hệ thống vô tuyến ở dải sóng milimet sử dụng nhiều anten.
Đối tượng nghiên cứu:

-

Đối tượng nghiên cứu chính của luận án là:
Hệ thống vơ tuyến đa anten ở dải sóng milimet.
Kênh truyền sóng trong hệ thống vơ tuyến đa anten ở dải sóng milimet.
Xử lý tín hiệu miền khơng gian và thời gian trong hệ thống vơ tuyến ở dải sóng
milimet.
Kỹ thuật, thuật tốn ước lượng tham số tín hiệu kênh vơ tuyến ở dải sóng milimet.

-

Phạm vi nghiên cứu của luận án:
Mơ hình suy hao truyền sóng ở dải sóng milimet trong mơi trường đơ thị.
Hướng sóng tới của tín hiệu vơ tuyến trong mặt phẳng phương vị.
Hệ thống vô tuyến ở dải sóng milimet hoạt động ở dải tần 28 GHz và 38 GHz

-

Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu của luận án bao gồm việc nghiên cứu lý thuyết, xây
dựng mơ hình, đề xuất, cải tiến các thuật tốn xử lý dữ liệu, xử lý tín hiệu kết hợp với
mơ phỏng trên máy tính.
Về lý thuyết: nghiên cứu lý thuyết về kênh vơ tuyến, các phương pháp dị kênh,
hệ thống dò kênh để xác định các tham số của kênh truyền sóng ở dải tần sóng milimet.
Nghiên cứu phát triển thuật tốn kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến cho bài toán xác định,
ước lượng các tham số kênh truyền sóng, ước lượng mơ hình suy hao kênh vơ tuyến,
hướng sóng tới của tín hiệu ở dải tần sóng milimet dựa theo hướng tiếp cận học máy và
không gian con .
Về mơ phỏng: Mơ phỏng trên máy tính sử dụng các phần mềm chuyên dụng
Matlab, phần mềm mã nguồn mở NYUSIM cho các mơ hình hệ thống, kênh vơ tuyến ở

dải sóng mm cũng như các phương thức xử lý tín hiệu, giải thuật dựa trên các mơ hình
đề xuất để khảng định tính năng, hiệu năng cũng như kết quả đã đề xuất về mặt lý thuyết.
3


Cấu trúc của Luận án:
Luận án gồm 3 chương với nội dung tóm tắt như sau:
Chương 1: Hệ thống và kênh truyền vơ tuyến đa anten ở dải sóng milimet.
Chương này trình bày về hệ thống vơ tuyến ở dải sóng milimet và ứng dụng. Trong đó
tập trung trình bày về kênh truyền sóng trong hệ thống vơ tuyến đa anten ở dải sóng mm
, các mơ hình suy hao truyền sóng ở dải sóng mm. Chương này cũng trình bày các tham
số, các hàm toán học của kênh truyền sóng ở dải sóng mm, bộ dị kênh và mơ phỏng
kênh vơ tuyến ở dải sóng mm, tập trung ở tần số trung tâm 28 GHz và 38 GHz trong
miền thời gian, miền không gian, miền tần số như đáp ứng xung, hàm truyền đạt, tần số,
dịch tần doppler, hướng sóng tới, hướng sóng đi... và vấn đề ước lượng, xác định các
tham số của tín hiệu trong hệ thống vơ tuyến đa anten ở dải sóng mm. Tiếp theo, chương
1 trình bày các đặt vấn đề nghiên cứu cần giải quyết của luận án.
Chương 2: Thuật toán xử lý dữ liệu trong ước lượng mơ hình suy hao truyền sóng
ở dải sóng mm. Trong chương này đề xuất một số giải pháp, hướng tiếp cận cũng như
thuật toán học máy trong xây dựng mơ hình suy hao truyền sóng ở tần số 28 GHz và 38
GHz; đề xuất các phương pháp xử lý dữ liệu trong mơ hình suy hao truyền sóng ở dải
sóng mm như sử dụng số mũ suy hao truyền sóng tham chiếu, nội suy dữ liệu, sai số
bình phương tối thiểu.
Chương 3: Giải pháp xác định hướng sóng tới của nguồn tín hiệu vơ tuyến ở dải
sóng mm: Đề xuất mơ hình hệ thống thu đa anten dựa trên kiến trúc máy thu vô tuyến
trung tần số định nghĩa chức năng bằng phần mềm kết hợp bộ di pha 90 độ thực hiện
phép trực giao cầu phương và thuật toán độ phân giải cao phân loại tín hiệu đa đường
cho việc ước lượng hướng sóng tới trong mặt phẳng phương vị với số lượng mẫu nhỏ.
Chương này cũng đề xuất giải pháp ước lượng hướng sóng tới đối với tín hiệu tương
quan sử dụng dàn anten kết hợp phương pháp phân đoạn làm mịn miền khơng gian để

phá vỡ sự tương quan của tín hiệu và thuật tốn phân loại tín hiệu đa đường.
Phần kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án: Trình bày tóm tắt các
kết quả nghiên cứu đạt được của luận án và nêu ra hướng phát triển tiếp theo của đề tài,
cũng như những nghiên cứu dự kiến sẽ thực hiện trong tương lai.
Những đóng góp của luận án:
Luận án có các đóng góp mới như sau:
1) Đề xuất giải pháp, thuật toán học máy hồi quy tuyến tính và K-Nearest Neighbor
trong xây dựng mơ hình suy hao truyền sóng ở tần số 28 GHz và 38 GHz; đề xuất
các phương pháp xử lý dữ liệu trong mô hình suy hao truyền sóng ở dải sóng mm
như sử dụng số mũ suy hao truyền sóng tham chiếu, nội suy dữ liệu, sai số bình
phương tối thiểu.
2) Đề xuất giải pháp, mơ hình hệ thống thu đa anten ở tần số 28 GHz và 38 GHz xác
định hướng sóng tới của tín hiệu vơ tuyến trong mặt phẳng phương vi. Hệ thống,
giải pháp đề xuất dựa trên đa kênh thu song song sử dụng kiến trúc máy thu vô
4


tuyến trung tần số định nghĩa chức năng bằng phần mềm kết hợp bộ di pha 90 độ
thực hiện phép trực giao cầu phương và thuật toán độ phân giải cao phân loại tín
hiệu đa đường có khả năng ước lượng hướng sóng tới của tín hiệu tương quan và
khơng tương quan với độ chính xác, độ phân giải cao với một số lượng mẫu nhỏ.

5