Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu Xác định xác suất dừng của mạng vô tuyến nhận thức với ràng buộc can nhiễu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÁC ĐỊNH XÁC SUẤT DỪNG CỦA MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC VỚI RÀNG BUỘC CAN NHIỄU SVTH : NGUYỄN CHÂN TÂM – 12141196 SVTH : LÊ VĂN TƢỞNG – 12141420 Khóa : 2012 Ngành : ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG GVHD: TS PHẠM NGỌC SƠN Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 LỜI CẢM ƠN ể ho n th nh ề tài này, chúng em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa o tạo chất lượng cao, Trường ại Học Sư Phạm Kỹ Thu t TP Hồ Chí Minh ã t n tình truyền ạt kiến thức năm chúng em học t p ặc biệt, chúng em xin ch n th nh cảm ơn Thầy Phạm Ngọc Sơn ã t n t nh hướng ẫn v tạo iều kiện thu n lợi cho chúng em suốt thời gian th c án tốt nghiệp Bên cạnh , chúng em c ng xin cảm ơn anh, chị kh a trước c ng ạn sinh viên lớp 12141CLVT ã nhiệt t nh ng g p ý kiến v chia sẻ kinh nghiệm ể giúp chúng em ho n th nh ề t i n y Cuối cùng, kiến thức cịn hạn hẹp nên khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong nh n ược s ng g p ý kiến quý thầy cô bạn ể hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ng y 13 tháng năm 2017 Nhóm sinh viên th c Nguyễn Chân Tâm Lê Văn Tưởng iv TÓM TẮT Ngày này, tốc ộ phát triển truyền thông vô tuyến tăng trưởng nhanh chóng Nó phục vụ số lượng lớn thiết bị th ng minh Hơn nữa, iện thoại thơng minh tiêu thụ ăng th ng nhiều thiết bị iện thoại truyền thống Cùng với s phát triển ngày nhanh cơng nghệ, tốn phân bổ phổ tần số cách hiệu ã v ang trở thành vấn ề thiết yếu ể giải vấn ề cạn kiệt nguồn tài nguyên, khái niệm vô tuyến nh n thức ời Trong vô tuyến nh n thức, có hai loại người dùng ược phân cấp l người dùng sơ cấp v người dùng thứ cấp Gần y, người ta ề nghị m h nh Un erlay ể giải vấn ề s dụng phổ liên tục cho người dùng thứ cấp Trong mơ hình Underlay hay cịn gọi mơ hình dạng nền, người dùng thứ cấp s dụng tần số lúc với người ùng sơ cấp, miễn can nhiễu tạo từ hoạt ộng người dùng thứ cấp ến người ùng sơ cấp phải nhỏ mức giới hạn cho phép ể tăng cường hoạt ộng m h nh n y, người ta s dụng giao thức truyền thông hợp tác ể chống lại vấn ề giới hạn công suất truyền, c ng vấn ề fading kênh truyền Trong th c tế mạng vô tuyến nh n thức dạng ều phát sinh can nhiễu, lu n van xem xét vấn ề can nhiễu từ ưa nh n xét nhằm tối ưu h a can nhiễu mạng vô tuyến nh n thức Lu n văn cáo n y ánh giá xác suất dừng mạng vô tuyến nh n thức với s hợp tác người dùng thứ cấp tảng mơ hình mạng vơ tuyến nh n thức (Underlay), không làm ảnh hưởng tới người ung chính, c nghĩa l giới hạn v iều tiết ược lượng nhiễu mà người dùng chấp nh n ược thông tin truyền i kh ng ị ảnh hưởng v ABSTRACT Today the speed of development of wireless communications rapid growth Moreover, even the smart phone may consume more bandwidth than the traditional telephony equipment Along with the increasingly rapid development of technology, the problem of distribution of frequency spectrum efficiently has become a critical issue To solve the problem of resource depletion, cognitive radio concept was born In cognitive radio, there are two kinds of users are the primary users and secondary users Recently we were proposed Underlay model to slove the problem using continue spectrum for secondary users In underlay model, also known as model substrate, the secondary user can use the same frequency with primary user, as long as the interference generated from the operation of the secondary user to user profile level must be less than a limit allows To enhance the operation of this model, we use the communication protocol of co-operation to combat the problem of limited transmission capacity, as well as the problem of fading channel In fact cognitive radio networking platform types are emitted interference, this thesis consider the problem of interference from which to make comments to optimize interference in cognitive radio network This thesis reviews the outage probability the cognitive radio network with the co-operation between secondary users on the platform model cognitive radio network ( Underlay), did not affect the primary user, that is the limit and regulate the mount of noise that the primary user can accept and transmit information is not affected vi MỤC LỤC Trang bìa NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH x Chƣơng I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Lý chọn ề tài: 1.3 ối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Bố cục án Chƣơng II: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 2.1 Mạng vô tuyến nh n thức CR 2.2 Các mơ hình vơ tuyến nh n thức 2.2.1 Truyền theo kỹ thu t Overlay 10 2.2.2 Truyền dẫn theo kỹ thu t Underlay 10 2.3 Các kỹ thu t ược s dụng vô tuyến nh n thức 11 2.3.1 Spectrum sensing 12 2.4 Phương pháp tuyền tín hiệu truyền thông hợp tác 16 2.4.1 Khuếch ại chuyển tiếp (AF) 16 2.4.2 Giải mã chuyển tiếp (DF) 17 2.5 Ưu, nhược iểm truyền thông hợp tác 18 2.5.1 Ưu iểm 18 2.5.2 Nhược iểm 18 2.6 Nhiễu ồng kênh (Co-channel interference) 19 vii 2.6.1 ịnh nghĩa 19 2.6.2 Nguyên nhân gây nhiễu ồng kênh 20 2.6.3 Can nhiễu hạn chế 21 2.6.4 Một số giải pháp hạn chế nhiễu ồng kênh 21 2.6.5 Nguyên lý tái s dụng tần số 21 2.6 Fading 22 2.7 Noise 22 2.8 Mạng vô tuyến nh n thức với can nhiễu hạn chế 23 Chƣơng III: MƠ HÌNH HỆ THỐNG 25 3.1 Giới thiệu mơ hình hệ thống 25 3.1.1 Mơ hình truyền liệu mạng vơ tuyến nh n thức 25 Chƣơng IV: PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT 28 4.1 Xác suất dừng 28 4.2 S thay ổi tăng số lượng Relay: 31 Chƣơng V: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 34 5.1 Xác suất dừng phụ thuộc vào tỉ lệ công suất truyền nhiễu 34 5.2 Xác suất dừng phụ thuộc vào tỉ lệ can nhiễu nhiễu 36 5.3 Xác suất dừng phụ thuộc vào số Relay 37 Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 39 6.1 Kết lu n 39 6.2 Hướng phát triển 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CRN Cognitive Relay Networks Vô tuyến nh n thức hợp tác CON Conventional Relay Networks Mạng hợp tác truyền thống SNR Signal To Noise Ratio SUS Secondary Source Máy phát thứ cấp SUD Secondary Destination Máy thu thứ cấp PURX Primary Receiver Máy thu sơ cấp OP Outage Probability Xác suất dừng Tỉ lệ cơng suất tín hiệu nhiễu ix DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Hình 2.1 J Mitola .4 H nh 2.2 M h nh ản truyền thông hợp tác Hình 2.3 Các khoảng phổ s dụng ược biểu diễn miền thời gian miền tần……………………………………………………………………………………8 Hình 2.4 Những khoảng truy c p ộng ược biểu diễn miền thời gian miền tần số………………………………………………………………………………… Hình 2.5 S dụng phổ tần ba mơ hình Vơ tuyến nh n thức……… Hình 2.6 Chia sẻ phổ tần theo phương pháp Spectrum Underlay…………………11 Hình 2.7 Chu kỳ cảm biến Tp ảnh hưởng ến người ùng sơ cấp…………… 13 Hình 2.8 Khoảng cách cho phép ể người dùng thứ cấp phát phổ tần với người ùng sơ cấp………………………………………………………….14 Hình 2.9 S kết hợp người dùng thứ cấp với nhau…………………… 16 Hình 2.10 Phương pháp khuếch ại chuyển tiếp………………………… .17 Hình 2.11 Phương pháp giải mã chuyển tiếp………………………………… 17 Hình 2.12 Nhiễu ồng kênh…………………………………………………… ….19 Hình 3.1 Mạng truyền dẫn hợp tác chuyển tiếp mạng vô tuyến nh n thức un erlay…………………………………………………………………………… 25 Hình 5.1 Xác suất dừng phụ thuộc vào tỉ lệ công suất truyền nhiễu .34 Hình 5.2 Xác suất dừng phụ thuộc vào tỉ lệ can nhiễu nhiễu……………… 36 Hình 5.3 Xác suất dừng phụ thuộc vào số Relay……………………………… 37 x Chƣơng I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung Hiện nay, với việc bùng nổ nhu cầu, ứng dụng viễn thông, vấn ề tối ưu h a ăng th ng ang ược quan t m B i toán ăng th ng ã c thể giải với mạng vô tuyến nh n thức CR, tồn nhiều vấn ề cần giải ể ứng dụng thức tiễn Với ề t i n y, người viết ánh giá giao thức truyền dẫn s dụng relay chuyển tiếp s dụng mô hinh mạng Underlay Trong giao thức ược ề xuất sau y, nguồn phát thứ cấp ược s dụng ể truyền gói thơng tin n ến ích thứ cấp thơng qua s trợ giúp tiếp sóng (relay) thứ cấp ược l a chọn phù hợp với mơ hình truyền dẫn, truyền bị giới hạn công suất ịnh khơng ảnh hưởng ến người dùng chính, từ ta lấy ược xác suất dừng Ngo i ề tài so sánh mạng nh n thức chuyển tiếp (Cognitive Relay Networks - CRN) mạng chuyển tiếp truyền thống (Conventional Relay Networks – CON) Từ ề tài ta rút ược ặc iểm hai loại mạng ảnh hưởng yếu tố khoảng cách 1.2 Mụ i nghi n ứ Nghiên cứu ý niệm, sở lý thuyết an ầu việc áp dụng mạng truyền dẫn s dụng kết hợp s dụng relay chuyển tiếp mơ hình mạng underlay Lu n văn n y nghiên cứu ánh giá hiệu mạng vô tuyến nh n thức thức s dụng phương thức truyền hợp tác người dùng thứ cấp tảng un erlay, ảm bảo không ảnh hưởng ến người ùng sơ cấp Lu n văn n y ưa iểu thức xác tiệm c n ưới xác suất dừng, tiêu chuẩn l a chọn relay tốt Các biểu thức n y ược biểu diễn ưới dạng tường minh, giúp cho nhà thiết kế dễ dàng tính tốn, tối ưu v quy hoạch mạng lưới 1.3 Lý chọn đề tài: Cùng với s phát triển ngày nhanh khoa học cơng nghệ, tốn phân bổ phổ tần số cách hiệu ã v ang trở thành vấn ề thiết yếu Bởi ăng tần tài ngun có giới hạn, v y òi hỏi cần phải có giải pháp hiệu ể tái thiết s dụng lại phổ tần chia sẻ ăng tần mạng vô tuyến Vô tuyến nh n thức với khả nh n biết ược m i trường xung quanh, từ iều chỉnh tham số truyền phát n ể tối ưu hệ thống, ồng thời vơ tuyến nh n thức cịn có khả cảm nh n phổ chia phổ tần từ c thể giải ược toán phân bổ phổ tần y l lý o thứ chọn hướng nghiên cứu vô tuyến nh n thức Trong a m h nh ản vô tuyến nh n thức: mơ hình xen kẽ (Interweave), mơ hình chia sẻ tần số (Overlay) mơ hình dạng (Un erlay) Trong m h nh Interweave c nhược iểm hoạt ộng mạng thứ cấp phụ thuộc vào mạng sơ cấp, o chất lượng dịch vụ mạng thứ cấp kh ng ược ảm bảo Trong mô hình Overlay, mạng sơ cấp mạng thứ cấp hoạt ộng ăng tần nên nhược iểm hệ thống n y l máy thu sơ cấp phải ược trang bị kỹ thu t loại trừ can nhiễu từ máy phát thứ cấp phức tạp Trong mơ hình Underlay mạng sơ cấp mạng thứ cấp c ng hoạt ộng ăng tần, nhiên công suất phát máy phát thứ cấp bị giới hạn ể không gây can nhiễu cho máy thu sơ cấp Với ưu iểm l kh ng òi hỏi kỹ thu t loại trừ can nhiễu phức tạp máy thu sơ cấp, mạng Un erlay ang ược nhà nghiên cứu quan tâm nhiều y l lý o thứ hai chọn mạng Underlay mơ hình vơ tuyến nh n thức Và lý cuối cùng, nghiên cứu trước y th tác giả ã ề xuất v ánh giá hiệu mơ hình truyền a chặng vơ tuyến nh n thức dạng Tuy nhiên ã ề c p trên, mơ hình s dụng s truyền tr c tiếp ể chuyển tiếp liệu chặng Vì v y, hiệu mơ hình khơng cao Trong lu n văn n y, truyền thông cộng tác ược s dụng chặng ể n ng cao ộ tin c y chuyển tiếp chặng Hơn nữa, truyền th ng tăng cường c ng ược s dụng ể nâng cao hiệu phổ s truyền liệu chặng PS | hSk | Pk | hkD | k Ck log 1 , log 1 N N o o (2) Trong cơng thức số (2), ½ ăng th ng từ chế ộ truyền a hop khe thời gian N o varian nhiễu Ngoài can nhiễu gây máy phát sơ cấp ược xem ằng 27 Chƣơng IV: PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT 4.1 Xác suất dừng Trước tiên ta xem xét lại tiêu chí l a chon relay xác suất dừng mạng hợp tác truyền thống (CON) Các tiêu chí l a chọn l cách ể tối ưu h a khả giảm thiểu xác suất dừng mạng CON [1] Tiêu chuẩn max-min, y l tối ưu h a tỉ lệ SNR ( signal-to-noise ratios ) nhỏ kênh truyền relay kênh truyền nhiễu Từ tiêu chí l a chọn relay mạng CON ược ịnh nghĩa l [1]: l * arg max | hSk |2 ,| hkD |2 (3) Trong 𝑙 * hệ số relay ược l a chọn dùng mạng hợp tác truyền thống Như v y, relay ược chọn d a ộ lợi kênh kênh truyền chứa thành phần relay ( kênh truyền relay) Do , theo giả ịnh th người dùng s dụng công suất truyền c c ại, xác suất dừng d a hệ số k relay v ược ịnh nghĩa l o PConv ,k e Sk kD .UT / P UT No 22CT 1 CT l , ộ lợi ăng th ng [1] Từ xác suất dừng mạng vô tuyến hợp tác truyền thống áp dụng tiêu chuẩn l a chọn relay là: K o Conv P 1 e k 1 Sk kD .UT / P o Từ (4) thấy PConv hàm c (4) ại lượng khoảng cách kênh truyền relay Thêm v o , việc giảm thiểu xác suất dừng tương ương với hệ số nhỏ λSk + λkD, xác suất dừng có giá trị ối xứng với λSk λkD Từ tiêu chí l a chọn (3) ể giảm thiểu xác suất dừng, suy từ (4) relay có vị 28 trí xác nằm nguồn v ích l iểm có nhiều khả ược chọn Ngược lại với mạng hợp tác truyền thống, việc thêm công suất nhiễu, can nhiễu tồn mạng vô tuyến nhân thức hợp tác, làm nên tiêu chí l a chọn relay phù hợp cho mạng vơ tuyến nhân thức hợp tác Ví dụ, relay có chất lượng kênh truyền tốt kể kênh từ nguồn-relay relay- ích ược l a chọn cho mạng truyền thống Nhưng relay gây can nhiễu lớn làm ảnh hưởng ến ùng kh ng ược l a chọn Do , tiêu chuẩn max-min dành cho tối a h a hiệu suất truyền, tiêu chuẩn l a chọn relay phải ược ịnh nghĩa lại phải xem xét can nhiễu công suất truyền sau 2 I I k arg max min , P hSk , , P hkD k hSk P hkP * arg max u1,k , u2,k arg max U k k k (5) 𝑘∗ số relay ược l a chọn mạng vô tuyến nh n thức hợp tác Trường hợp 1: s dụng xác suất dừng mạng th ng thường, o PConv ,k e Sk kD .UT / P , xác suất dừng mạng nh n thức chuyển tiếp sau s dụng tiêu chí l a chọn relay, ã ược mơ tả (5) ược ịnh nghĩa sau [1]: o P PConv , k k K o CR Trong k 1 (6) k s gia tăng xác suất dừng can nhiễu gây : 29 k e Sk kD UT P e Sk 1,k kD 2,k n I U e Sk 1,k n I U e kD 2,k n 2, k T 1, k T (7) I U I U 1, k T 2, k T Với n I / P , 1,k SP \ Sk (dSP / dSk ) 2,k kP \ kD (dkP / dkD ) Chứng minh: (5), o tác ộng can nhiễu, U k min{u1,k ,u 2,k } khơng cịn biến ngẫu nhiên theo hàm mủ Do ước ầu tiên xác ịnh s phân bố u = I / | hx | , P | hy | xác xuất dừng sau 2 Pr u U T xI P x.UT I y 0 e y I P U 1 e y T I UT Với f xy ( x, y) x y e f xy x, y d y d x I P x 0 P UT P y 0 f xy x, y d y d x g u x , y ( x x y y ) (8) x y S dụng công thức (8), xác suất dừng d a hệ số k relay PCRo ,k Pr Ck CT Pr U k UT ,có thể ịnh nghĩa l o PCR , k Pr u1, k UT Pr u2, k UT 1 gu SP , Sk 1 gu kP , kD Vì xác suất dừng ược ịnh nghĩa PCRo Pr uk* UT v tr nh y sau sD ,k I P sk1 ,k I P e e o e ( sk kD )UT PCR 1 1 1 1,k I UT 2,k I U T k 1 K P (9) 30 Từ trường hợp 1: thấy hệ số k relay xác suất dừng mạng nhân thức chuyển tiếp ược s dụng bao gồm xác suất dừng mạng thông thường o PConv , k , phần can nhiễu k , k P tiến Ngồi P tiến tới vơ k 1, k 2,k I UT 1, k I UT 2,k I UT k tiến I tiến tới vô cùng, I tiến Ta thấy k ao ộng khoảng ≤ k ≤ Vì v y, nói xác suất dừng mạng nh n thức chuyển tiếp (CRN) lu n lu n tương ương tốt mạng chuyển tiếp thơng thường ( CON) Ngồi ra, từ công thức (9) ta thấy xác suất dừng không phụ thuộc vào khoảng cách kênh truyền can nhiễu, lại phụ thuộc vào tỉ lệ khoảng cách kênh truyền can nhiễu kênh truyền chuyển tiếp iều n y c nghĩa l tỉ lệ ảnh hưởng tới xác suất dừng nhiều so với khoảng cách kênh truyền can nhiễu 4.2 Sự hay đổi ăng số lƣợng Relay: Phần nói s a l a chọn relay mạng lưới vô tuyến nh n thức với mạng vô tuyến truyền thống ể ơn giản, giả thiết ộ lợi kênh l nhau, Sk SR 2 /2 , kP RP 2 /2 , kD RD kP RP cho tất k [24], [25], giả thiết cung cấp cách ơn giản ể ph n tích m kh ng thay ổi nhiều thứ t Với giả ịnh này, o PConv , k k lấy trung bình cho tất k cho giá trị P Conv Như v y, xác suất dừng mạng vô tuyến truyền thống mạng vô tuyến nh n thức K o o PConv PCR PCRo ịnh nghĩa sau PConv PCR PConv k K o PConv PConv g IC K , K (10) 31 Với K K i i g IC K P Conv , i 1 i K (11) 1, PConv Do , c thể thấy xác suất dừng với s l a chọn relay ược chia o PConv ộ tăng xác suất dừng ,k v thành hai phần xác suất mạng th ng thường , phát sinh từ can nhiễu hạn chế, g IC K Nếu xác suất dừng tỷ lệ thu n với m mà tiến tới vô cùng, , thứ t l a chọn a dạng m SNR [1] Sau , ược thể ưới trường hợp sau Trường hợp 2: mạng giao tuyến nh n thức dùng relay l a chọn ược thể hện ầy ủ nhằm a ạng K Chứng minh: mạng vô tuyến nh n thức, cần phải xem xét hai trường hơp SNR Từ hạn chế công xuất truyền (1) ầu tiên mà Pk P i.e., I hkP P , SNR 1 I No Trong công thức số (6), PCRo thấp O( 1 K ) Thứ hai, Pk I hkP i.e., I ộ lớn không hkP P , giá trị trung bình SNR 2 kP I No Từ k trường hợp 1, thấy PCR tương xứng với I N o 1 l I N o tiến tới vô I UT 22CT 1 I No Cho nên PCRo ộ lớn 1 c ng kh ng thấp O( 2 K ) , việc lụa chọn thay ổi số lượng Relay K cho tất trường hợp công suất truyền Lưu ý iều c ng giống thứ t l a chọn a ạng relay mạng vô tuyến truyền thống Do , với l a chọn ầy ủ nhằm a ạng l a chọn relay k, xác suất dừng cho mạng vô tuyến nh n thức mạng vô tuyến truyền thống thông thường giảm số lượng relay tăng Tuy nhiên, việc giảm xác suất dừng cách tăng relay mạng vô tuyến nh n thức khác so với mạng vô tuyến truyền thống Tóm lại khoảng ao ộng xác suất dừng i.e., PCR 0.5 , trường hợp cho thấy s a ạng trọng l a chọn relay 32 Trường hợp ộ lợi a ạng mạng CRN lu n lu n tương ương tốt so với mạng Conv PCR 0.5 Chứng minh: s a ạng l a chọn relay ạt ược việc tăng tổng số relay từ K-1 ến K trọng mạng CRN mạng Conv ược ịnh nghĩa GCR K 1, K PCR K 1 K PCR GConv K 1, K PConv K 1 K PConv Từ công thức (10), GCR K 1, K GConv K 1, K có quan hệ với là: GCR K 1, K GConv K 1, K g IC K 1, K g IC K g IC t , t R hàm liên tục, biến ổi gra ient ược ịnh nghĩa l Giả s g IC t ln PConv 1 (12) h t PConv PConv PConv h t t ln P ln P t Conv Conv 1 từ giá trị ln PConv h t PConv 0.5 với t >0, g IC t Vì g IC K hàm giảm dần k R Theo , g IC K 1 g IC K có giá trị khơng thấp 0, h mý GCR K 1, K GConv K 1, K (12) Từ trường hợp v trường hợp 3, ta rút ược, mạng CRN mạng CON có s a ạng l a chọn relay chuyển tiếp, xác suất dừng giảm i ằng cách tăng cường s l a chọn relay thi lớn Do xác suất dừng mạng CRN thông thường lớn mạng CON với cách l tăng số relay lên mạng CON 33 Chƣơng V: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Trong chương nay, tiến hành kiểm tra hiệu suất mạng CRN d a số xác suất dừng Quá trình mơ ược tiến h nh ể xác minh xác suất dừng công thức (9) (10) Từ hình 5.1 hình 5.3 cho thấy sư khác v thay ổi giá trị vị trí máy thu sơ cấp (1, 0), trung nh kênh ược giả ịnh nhau, Sk SR 2 /2 , kD RD 2 /2 , kP RP 2 /2 dành cho tất hệ số k, m tả Chương IV.2 5.1 Xác suất dừng phụ thuộc vào tỉ lệ cơng suất truyền nhiễu Hình 5.1 Xác suất dừng phụ thuộc vào tỉ lệ công suất truyền nhiễu Tọa ộ thành phần: SUS : x=0, y=0; 34 SUD : x=1, y=0; SUK : x=1; y=1; PURX :x=0.35; y=0.5; Trong hình 5.1 ta khảo sát ược xác suất Dừng hệ thống mạng CRN(Cog-Relay) với mạng CON (Conv-Relay) theo tỉ lệ công suất truyền c c ại nhiễu, P No Với thông số sau( I N o = 12dB, CT = 1.5 bps/Hz) Khi s dụng số lượng relay ta thấy xác suất dừng thấp số relay 2, chứng tỏ tăng số lượng relay hiệu suất tăng Ngo i s tương ồng hai mơ hình mạng CRN CON xét việc da dạng l a chọn relay cho phù hợp relay 35 5.2 Xác suất dừng phụ thuộc vào tỉ lệ can nhiễu nhiễu Hình 5.2 Xác suất dừng phụ thuộc vào tỉ lệ can nhiễu nhiễu Tọa ộ thành phần: SUS : x=0, y=0; SUD : x=1, y=0; SUK : x=0.5; y=1.5; PURX :x=0.5; y=0.5; Ở hình 5.2 , khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ can nhiễu nhiễu I N o , với thông số ( P No 40dB CT =2 bps/Hz) Từ y cho thấy ược xác suất dừng cơng suất truyền P cao, ví dụ P No 40dB Trong hình 5, cho thấy ường cong 36 cho kết tương ồng hai loại mạng tiêu chuẩn relay Vì ta thấy can nhiễu mang CRN kh ng l m thay ổi tiêu chí a relay 5.3 Xác suất dừng phụ thuộc vào số Relay Hình 5.3 Xác suất dừng phụ thuộc vào số Relay 37 Tọa ộ thành phần: SUS : x=0, y=0; SUD : x=1, y=0; SUK : x=0.5; y=1.75; PURX :x=0.5; y=0.45; Trong hình 5.2 so sánh xác suất dừng mạng vô tuyến nh n thức ( Cog Relay), mạng truyền thống (Conv-Relay), theo số lượng K relay GCR K 1, K GConv K 1, K , ại diện cho xác suất dừng giảm dần tăng số lượng Relay từ K-1 thành K hai mơ hình mạng, với thông số sau ( I P 10dB , P No 30dB , CT =5 bps/Hz) 38 Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Như v y viết ã trinh y mơ hình s dụng relay mạng vô tuyến nhân thức underlay Bài viết ã ánh giá cụ thể xác suất dừng mạng giao tuyến nh n thức s dụng Relay phù hợp Trái ngược với mạng vô tuyến truyền thống, xác suất dừng mạng nh n thức s dụng relay bị ảnh hưởng ảnh hưởng khoảng cách tỷ lệ kênh truyền can nhiễu kênh truyền relay, khoảng cách tuyệt ối Ngồi mạng vơ tuyến nh n thức dùng relay có xác suất dừng lu n cao so với mạng giao tuyến nh n thức th ng thường ảnh hưởng can nhiễu hạn chế can thiệp S khác biệt hai giao thức tùy thuộc v o ngưỡng can nhiễu công suất tối a, ược hạn chế Xác suất dừng mạng giao tuyến nh n thức với tùy chọn iểm l a chọn relay thi mạng giao tuyến th ng thường, nhiên ể giảm xác suất dừng mạng giao tuyến nh n thức cách tăng relay l hiệu so với mạng th ng thường dùng relay Chúng ta th nghiệm ảnh hưởng can nhiễu số lượng relay xác suất dừng mạng vô tuyến nh n thức v ưa nh n xét mức ộ ảnh hưởng yêu tố 6.2 Hƣớng phát triển Với nhu cầu dịch vụ viễn th ng ng y c ng tăng cao, việc tối ưu h a ăng thơng cấp thiết Mơ hình truyền dẫn giải pháp hứa hẹn ể s dụng triệt ể nguồn tài nguyên hữu hạn Tuy nhiều vấn ề phải giải ể ưa m hình vào th c tế s dụng, lu n văn ng vai trò l sở lý thuyết, ý niệm an ầu cho phát triển sâu rộng ể hoàn thiện hệ thống 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Anh [1] Jemin Lee, Hano Wang, Jeffrey G Andrews and Daesik Hong (2011), “Outage Pro a ility of Cognitive Relay Networks with Interference Constraints” [2] J Mitola, G Q Maguire (1999), "Cognitive radio: making software radios more personal", IEEE Pers Commun., vol 6, no 4, pp 13-18 [3]X Vu, N Fu and F Labeau (2014), "Relay-Based Cooperative Spectrum Sensing Framework Under Imperfect Channel Estimation", IEEE Commu Lett., vol 19, no 2, pp 239-242 [4] O Simeone, I Stanojev, S Savazzi, Y Bar-Ness, U Spagnolini, and R Pickholtz (2008), "Spectrum leasing to cooperating secondary ad-hoc networks", IEEE Journal on Sel Areas in Commun., vol 26, no 1, pp 203-213 [5] Y Guo, G Kang, N Zhang, W Zhou, and P Zhang (2010) "Outage performance of relay-assisted cognitive-radio system under spectrum-sharing constraints", Electron Lett., vol 46, no [6] I Krikidis, J Thompson, S McLaughlin, and N Goertz (2008), "Amplify– and-forward with Partial Relay Selection", IEEE Commun Lett., vol 12, no 4, pp 235–237 [7] J.N Laneman, D.N.C Tse, and G.W Wornell (2004), "Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior", IEEE Trans Inform Theory, vol 50, no.12, pp 3062 – 3080 [8] A Goldsmith, S A Jafar, I Maric, and S Srinivasa, “Breaking spectrum gridlock with cognitive radios: an information theoretic perspective," Proc IEEE, vol 97, no 5, pp 894-914, May 2009 [9] C Chang an J Chang, “Optimal esign parameters in a multihop packet radio network using random access techniques," in Proc IEEE Global Commun Conf., vol 1, pp 493-497, June 1984 [10] O Simeone, U Spagnolini, and Y Bar-Ness, “Sta le throughput of cognitive radios with and without relaying capability," IEEE Trans Commun., vol 55, no 12, pp 2351-2360, Dec 2007 [11] K Lee an A Yener, “Dừng performance of cognitive wireless relay networks," in Proc IEEE Global Commun Conf., pp 1-5, Nov 2006 40 [12] H A Suraweera, P J Smith, an N A Suro hi, “Exact outage probability of cooperative diversity with opportunistic spectrum access," in Proc IEEE Intl Conf Commun., pp 79-84, May 2008 [13] J Mietzner, L Lampe, an R Scho er, “Distri ute transmit power allocation multihop cognitive-radio systems," IEEE Trans Wireless Commun., vol 8, no 10, pp 5187-5201, Oct 2009 Tài liệ iếng Việ [14] Lu n văn thạc sỉ Trần Văn Hiếu, “ ánh giá hiệu giao thức truyền a chặng cộng tác v tuyến nh n thức ạng nền”, Nove 2014 [15] Lu n văn thạc sỉ Phùng Mạnh Quỳnh, “ ánh giá s tác ộng phần cứng kh ng ho n hảo lên hiệu mạng v tuyến nh n thức ạng nền”, September 2015 41 ... xác suất dừng mạng vô tuyến truyền thống xác suất dừng tăng lên g y can nhiễu; 3) Mạng vô tuyến nh n thức chuyển tiếp tương ương với mạng truyền thống a dạng l a chọn relay, xác suất dừng giảm mạng. .. giảm xác suất dừng mạng giao tuyến nh n thức cách tăng relay l hiệu so với mạng th ng thường dùng relay Chúng ta th nghiệm ảnh hưởng can nhiễu số lượng relay xác suất dừng mạng vô tuyến nh n thức. .. underlay Bài viết ã ánh giá cụ thể xác suất dừng mạng giao tuyến nh n thức s dụng Relay phù hợp Trái ngược với mạng vô tuyến truyền thống, xác suất dừng mạng nh n thức s dụng relay bị ảnh hưởng ảnh