Xây dựng hệ thống xử lý thông minh dựa trên cơ sở của logic mờ để điều khiển công suất trong mạng đa truy nhập phân chia theo mã – CDMA

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
==========

BẠCH VĂN NAM

XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ THÔNG MINH
DỰA TRÊN CƠ SỞ CỦA LOGIC MỜ ĐỂ ĐIỀU
KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐA TRUY
NHẬP CHIA THEO MÃ - CDMA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Thái Nguyên - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
==========

BẠCH VĂN NAM

XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ THÔNG MINH
DỰA TRÊN CƠ SỞ CỦA LOGIC MỜ ĐỂ ĐIỀU
KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐA TRUY
NHẬP CHIA THEO MÃ - CDMA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã ngành: 60.52.70

Thái Nguyên - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Trang iii

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận
tình của các Thầy Cô giáo và tôi đặc biệt muốn cảm ơn Thầy giáo PGS. TS.
Nguyễn Hữu Công, Trưởng khoa Điện tử, Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệpĐại học Thái Nguyên đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện
đề tài, cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp trong thời gian
qua.
Mặc dù đã cố gắng, song do điều kiện về thời gian và kinh nghiệm thực tế còn
nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự
đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như của các bạn bè, đồng nghiệp.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả luận văn

Bùi Trọng Tuấn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Nghiên cứu công nghệ truyền thông qua đường dây điện lực ứng dụng cho hệ thống
đọc công tơ điện từ xa


Luận văn thạc sĩ

LỜI NÓI ĐẦU
Các thuật toán điều khiển trong hệ thống điều khiển tự động đã được hình
thành, phát triển và có được những kết quả rất quan trọng. Chúng ta đã biết nền
móng ban đầu đó là thuật toán điều khiển PID kinh điển, sau đó hình thành các
thuật toán PID tự chỉnh, thuật toán điều khiển tối ưu, thuật toán điều khiển thích
nghi, thuật toán điều khiển mờ… Hiện nay hệ thống xử lý và điều khiển thông
minh đã được ứng dụng nhiều trong các hệ thống điều khiển và tự động hóa.
Tuy nhiên, các ứng dụng hệ xử lý thông minh trong lĩnh vực viễn thông còn
đang hạn chế.
Với những ý nghĩa trên đây và được sự định hướng của thầy giáo PGS.TS
Lại Khắc Lãi em đã lựa chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống xử lý thông minh dựa
trên cơ sở của logic mờ để điều khiển công suất trong mạng đa truy nhập
phân chia theo mã – CDMA”.
Sau 6 tháng tìm hiểu và nghiên cứu dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn rất tận tình
của PGS.TS Lại Khắc Lãi và một số đồng nghiệp, đến nay em đã hoàn thành
luận văn của mình. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian có hạn nên
không tránh khỏi một số thiếu sót nhất định. Em rất mong nhận được ý kiến
đóng góp của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để cho luận văn hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

Bạch Văn Nam

Trường ĐH KTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3

Bạch Văn Nam



Luận văn thạc sĩ

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình
của các Thầy Cô giáo và tôi đặc biệt muốn cảm ơn Thầy giáo PGS. TS. Lại Khắc Lãi,
Trưởng ban quản lý khoa học - Đại học Thái Nguyên đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn
tôi trong thời gian thực hiện đề tài, cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè và các đồng
nghiệp trong thời gian qua.
Mặc dù đã cố gắng, song do điều kiện về thời gian và kinh nghiệm thực tế còn
nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự
đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như của các bạn bè, đồng nghiệp.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả luận văn

Bạch Văn Nam

Trường ĐH KTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4

Bạch Văn Nam



Luận văn thạc sĩ

LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Bạch Văn Nam
Sinh ngày 10 tháng 05 năm 1983
Học viên lớp cao học khoá 11 – Kỹ thuật điện tử - Trường đại học kỹ thuật Công
nghiệp Thái Nguyên.
Hiện đang công tác tại khoa Điện tử - Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp
Thái Nguyên.
Xin cam đoan: Đề tài “Xây dựng hệ thống xử lý thông minh dựa trên cơ
sở của logic mờ để điều khiển công suất trong mạng đa truy nhập phân chia
theo mã – CDMA” do PGS.TS Lại Khắc Lãi hướng dẫn là công trình nghiên
cứu của riêng tôi. Tất cả những nội dung trong luận văn đúng như nội dung trong
đề cương và yêu cầu của thầy giáo hướng dẫn, các tài liệu tham khảo đều có
nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 9 năm 2010

Trường ĐH KTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5

Bạch Văn Nam

Lun vn thc s

MC LC
Ni dung
Li núi u
Li cm n

Trang
3
4

Li cam oan
Mc lc

5
6

Danh sỏch cỏc kớ hiu, cỏc ch vit tt

9

Danh mc cỏc hỡnh v, th

11

Chng 1 : M U
1.1. Lý do la chn ti

13

1.2. Mc ớch ca ti
1.3. i tng v phm vi nghiờn cu

14
14

1.4. í ngha khoa hc v thc tin ca ti

15

Chng 2: TNG QUAN V LOGIC M
2.1. Cấu trúc của bộ điều khiển mờ
2.2. Mờ hoá
2.3. Quy luật suy diễn và cơ chế suy diễn mờ
2.3.1. Mệnh đề hợp thành

16
17
17
17

2.3.2. Mụ t mnh hp thnh
2.3.3. Luật hợp thành
2.4. Giải mờ
2.4.1. Giải mờ theo ph-ơng pháp cực đại

17
18
20

20

2.4.1.1. Nguyên lý trung bình

21

2.4.1.2. Nguyên lý cận phải
2.4.1.3. Nguyên lý cận trái
2.4.2. Ph-ơng pháp điểm trọng tâm

21
21
22

2.4.2.1. Ph-ơng pháp điểm trọng tâm cho luật hợp thành SUM- 23
MIN
2.4.2.2. Ph-ơng pháp độ cao
24
2.5. Thiết kế bộ điều khiển mờ
24
Trng H KTCN
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

6

Bch Vn Nam



Luận văn thạc sĩ

2.5.1. ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn mê tÜnh

24

2.5.2 ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn mê ®éng
2.5.2.1.ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn mê theo luËt PID

27

2.5.2.2.ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn mê theo luËt I
2.5.2.3. ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn mê theo luËt PI
2.5.2.4. ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn mê theo luËt PD

28
28
28
29

Chương 3: TÌM HIỂU VIỆC ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
TRONG MẠNG ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO
MÃ – CDMA
3.1. Tổng quan về CDMA
3.2. Đặc điểm của hệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

30
33

3.3. Trải phổ trong hệ thống thông tin di động CDMA
3.3.1. Các hệ thống thông tin trải phổ

36
36

3.3.2. Mã giả tạp âm PN

39

3.3.3. Các hệ thống DSSS-BPSK
3.3.3.1. Máy phát DS/SS- BPSK

40
40

3.3.3.2. Máy thu DS/SS- BPSK
3.3.3.3. Các hệ thống DS/SS- QPSK

41
43

3.4. Điều khiển công suất trong mạng CDMA
3.4.1. Hiệu ứng xa - gần

47
47

3.4.2. Tại sao phải điều khiển công suất

49

3.4.2.1. Điều khiển công suất mạch vòng hở trên kênh hướng

54

lên
3.4.2.2. Điều khiển công suất mạch vòng kín trên kênh hướng
lên.

56

Chương 4: XÂY DỰNG BỘ XỬ LÝ THÔNG MINH ĐIỀU
KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG MẠNG CDMA
4.1. Giới thiệu
4.2. Bài toán điều khiển công suất
4.2.1. Kiến trúc của hệ thống điều khiển công suất
Trường ĐH KTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7

58
59
59
Bạch Văn Nam




Luận văn thạc sĩ
4.2.2. Mô hình hệ thống CDMA

61

4.2.2.1. Mô hình thiết bị thu công suất tín hiệu

62

4.2.2.2. Mô hình nhiễu đa người dùng
4.2.2.3. Phân tích xác xuất cuộc gọi
4.3. Xây dựng bộ xử lý minh điều khiển công suất PI mờ
4.3.1. Nguồn gốc của các luật điều khiển mờ

63
64
65
65

4.3.2 Xây dựng mô hình điều khiển công suất trong mạng
CDMA

69

4.3.2.1. Định nghĩa các biến vào ra
4.3.2.2. Định nghĩa tập mờ (giá trị ngôn ngữ) cho các biến vào
ra

69
70

4.3.2.3. Xây dựng các luật điều khiển
4.3.2.4. Chọn thiết bị hợp thành và nguyên lý giải mờ

73
74

4.3.3 Kết quả mô phỏng

75

4.3.3 Nhận xét kết quả mô phỏng
Kết luận

78
79

Tài liệu tham khảo

80

Trường ĐH KTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8

Bạch Văn Nam



Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Code Division Mutiple
Access
Frequency Division
Mutiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

BIR
ITU

Bit Error Rate
International

Tỉ lệ lỗi bít
Liên minh viễn thông quốc tế

IMT

Telecommunication Union
International Mobile
Viễn thông di động quốc tế

CDMA
FDMA

Đa truy nhập phân chia theo tần
số

Telecommunications
GSM

Global System for Mobile
Communications

Hệ thống thông tin di động toàn
cầu

TDMA

Time Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo
thời gian
Đa truy nhập phân bố theo tần

Access
OFDMA Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access
Opportunity Driven

số trực giao
Đa truy nhập theo cơ hội

QPSK

Multiple Access
Quadrature Phase Shift
Key

Điều chế khóa dịch pha cầu
phương

DSSS

Direct-Sequence Spread

Trải chuỗi trực tiếp

ODMA

THSS

Spectrum
Frequency-Hopping
Spread Spectrum
Time-Hopping Spread

PN
BPSK

Spectrum
Pseudo Noise
Giả tạp âm
Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân

OPC

Open loop Power Control

FHSS

Trường ĐH KTCN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Trải phổ nhảy tần
Trải phổ nhảy thời gian

9

Điều khiển vòng hở
Bạch Văn Nam



data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not

read....



data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....