LUẬN VĂN THẠC SỸ ÁP DỤNG LÝ THUYẾT HÀNG ĐỢI ĐỂ TÍNH HIỆU NĂNG HỆ THỐNGTHÔNG TIN DI ĐỘNG 3G

Trao đổi thông tin luôn là nhu cầu cấp thiết trong xã hội hiện đại. Các hệ thống thông tin di động với lợi thế giúp con người trao đổi thông tin mọi lúc, mọi nơi đang ngày càng chiếm ưu thế và khẳng định ưu điểm nổi trội. Lộ trình GSM-GPRS-EDGE-3G tỏ ra đặc biệt phù hợp với các mạng thông tin di động của nhiều nước trên thế giới. Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích đến 3G là hệ thống CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000. Tại Việt Nam, các...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
LUẬN VĂN THẠC SỸ ÁP DỤNG LÝ THUYẾT HÀNG ĐỢI ĐỂ TÍNH HIỆU NĂNG HỆ THỐNGTHÔNG TIN DI ĐỘNG 3GBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- CHU HỒNG LÂN ÁP DỤNG LÝ THUYẾT HÀNG ĐỢI ĐỂ TÍNH HIỆU NĂNG HỆ THỐNGTHÔNG TIN DI ĐỘNG 3G CHUYÊN NGÀNH :Kỹ thuật điện tử MÃ SỐ: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS TRẦN HỒNG QUÂN HÀ NỘI - 2009 MỞ ĐẦU Trao đổi thông tin luôn là nhu cầu cấp thiết trong xã hội hiện đại. Các hệthống thông tin di động với lợi thế giúp con người trao đổi thông tin mọi lúc,mọi nơi đang ngày càng chiếm ưu thế và khẳng định ưu điểm nổi trội. Lộ trình GSM-GPRS-EDGE-3G tỏ ra đặc biệt phù hợp với các mạng thôngtin di động của nhiều nước trên thế giới. Đối với các nhà khai thác mạng diđộng GSM thì cái đích đến 3G là hệ thống CDMA băng rộng (W-CDMA) theochuẩn IMT-2000. Tại Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3cũng đã và đang được các nhà khai ráo riết triển khai và đưa vào sử dụng. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 với nhiều ưu điểm vượt trội về công nghệvà dịch vụ. Nó là sự hội tụ của công nghệ, tích hợp của dịch vụ (“triple play”).Do vậy, việc nghiên cứu hệ thống này là một công việc hết sức cấp bách và cầnthiết. Bài toán đặt ra là phải trang bị phương pháp luận để tính toán, thiết kế mạngthông tin di động thế hệ 3 một cách hợp lý. Xuất phát từ ý tưởng đó, luận vănsẽ áp dụng lý thuyết hàng đợi với các mô hình Markov để đánh giá, tính toánhiệu năng của hệ thống thông tin di động thế hệ sau. Luận văn cũng là mộtbước đi khởi đầu nhằm tìm hiểu công cụ đó và từ đó trợ giúp thiết kế mạng diđộng thế hệ sau. Luận văn được chia thành bốn chương. Chương một giới thiệu về xíchMarkov, các quá trình ngẫu nhiên, lý thuyết hàng đợi, các hệ thống Markov vàcác lý thuyết cơ sở có liên quan. Chương hai tập trung vào tìm hiểu, phân tíchcác đặc điểm của hệ thống thông tin di động thế hệ 3. Chương hai cũng đưa ramô hình kênh vô tuyến 3G nhằm làm cơ sở cho việc khảo sát các hiệu năng củakênh vô tuyến 3G ở chương sau. Chương ba trình bày các loại mô hình kênh,khảo sát và so sánh chúng để tìm ra được mô hình tối ưu là mô hình Markov ẩnphục vụ việc khảo sát hiệu năng kênh vô tuyến 3G. Chương bốn trình bày cáccông cụ, hệ thống mô phỏng, đánh giá các kênh vô tuyến 3G. Tính toán cụ thểmột mô hình và so sánh kết quả tính toán với kết quả mô phỏng. CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT1. Các khái niệm cơ bản về xích Markov1.1. Một số định nghĩaĐịnh nghĩa 1 Xét một hệ thống xử lý biến đổi theo thời gian. Gọi X(t) là trạng thái của hệtại thời điểm t. Như vậy ứng với mỗi thời điểm t, X(t) chính là một biến ngẫunhiên mô tả trạng thái của hệ thống. Quá trình {X(t)}t≥0 được gọi là một quátrình ngẫu nhiên. Tập hợp các vị trí có thể có của hệ gọi là không gian trạng thái S. Trongtrường hợp trên, nếu giả sử rằng X(t) chỉ có thể nhận một trong ba giá trị 1, 2, 3với mọi t, thì S= {1, 2, 3}.Giả sử trước thời điểm s, hệ đã ở trạng thái nào đó, còn tại thời điểm si, hệ ởtrạng thái i. Chúng ta muốn đánh giá xác suất tại thời điểm t ( t>s), hệ sẽ ởtrạng thái j. Nếu xác suất này chỉ phụ thuộc vào bộ bốn (s, i, t, j), tức là:P[X(t)=j/X(s)=i]=p(s,i,t,j] là đúng với mọi i, j, s, t thì điều này có nghĩa là sựtiến triển của hệ trong tương lai chỉ phụ thuộc vào hiện tại (trạng thái của hệ tạithời điểm s) và hoàn toàn độc lập với quá khứ ( tính không nhớ). Đó chính làtính Markov. Lúc này quá trình ngẫu nhiên X(t) được gọi là quá trình Markov. Trong trường hợp trên P[X(1) = 2/X(0) =1] là xác suất có điều kiện của sựkiện X(1) = 2 (tại thời điểm t=1, hệ thống ở trạng thái 2) với điều kiện X(0) = 1(tại thời điểm t=0, hệ thống ở trạng thái 1). Nếu quá trình ngẫu nhiên có tínhMarkov thì xác suất này chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ tại thời điểm s=0và hoàn toàn độc lập với trạng thái của hệ trong quá khứ (trước thời điểm t=0).Định nghĩa 2 Nếu không gian trạng thái S gồm một số hữu hạn hoặc vô hạn đếm được cáctrạng thái thì quá trình Markov X(t) được gọi là xích Markov. Lúc này có thể kíhiệu S = {1, 2, 3, …}, tức là các trạng thái được đánh số. Hơn nữa, nếu tập cácgiá trị t không quá đếm được (chẳng hạn t=0, 1, 2, …) thì ta có xích Markovvới thời gian rời rạc, hay xích Markov rời rạc. Nếu t  [0,∞] thì ta có xíchMarkov với thời gian liên tục, hay xích Markov liên tục.Định nghĩa 3 Xét một xích Markov. Nếu xác suất chuyển trạng thái p(s, i ,t, j)=p(s+h, i,t+h, j),  i,  j,  s,  t và  h>0, thì ta nói rằng xích Markov thuần nhất theothời gian.1.2. Ma trận xác suất chuyển trạng thái và phân phối dừngĐịnh nghĩa 1 Giả sử tại thời đi ...