(Tóm tắt luận văn thạc sĩ) nghiên cứu đánh giá hiệu năng hệ thống truyền dẫn hợp tác noma có sử dụng chuyển tiếp eh với sự hỗ trợ của các phần tử irs

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Thị Hồng ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN HỢP TÁC NOMA CÓ SỬ DỤNG CHUYỂN TIẾP EH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÁC PHẦN TỬ IRS Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật Viễn thông 8.52.02.08 TÓM TẮT ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2023 ii Đề án tốt nghiệp hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Thị Anh PGS.TS Lê Nhật Thăng Phản biện 1: Phản biện 2: Đề án tốt nghiệp bảo vệ trước Hội đồng đề án tốt nghiệp Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu đồ án tốt nghiệp tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng i LỜI CAM ĐOAN Tôi, Nguyễn Thị Hồng, cam đoan đề án thạc sĩ mang tựa đề “Nghiên cứu đánh giá hiệu hệ thống truyền dẫn hợp tác NOMA có sử dụng chuyển tiếp EH với hỗ trợ phần tử IRS” trình bày cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn TS Lê Thị Anh PGS.TS Lê Nhật Thăng Tôi xin cam đoan thông tin liệu đề án trung thực thu thập cách đáng tin cậy Tôi cam đoan vi phạm quy định đạo đức nghiên cứu khoa học trình thực đề án Các tài liệu tham khảo trích dẫn nguồn gốc sử dụng cách hợp lý Tôi hiểu rõ phát sai sót, vi phạm gian lận đề án mình, tơi chịu trách nhiệm trước pháp luật bị xem xét lại cấp đạt Tôi viết cam đoan tơi hồn tồn chịu trách nhiệm tính xác trung thực cơng trình nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2023 TÁC GIẢ Nguyễn Thị Hồng MỞ ĐẦU Trong mạng di động hệ thứ năm 5G xa B5G, để đạt mức tăng dung lượng gấp 1.000 lần kết nối khơng dây phổ biến cho hàng trăm tỷ thiết bị, nhiều công nghệ mạng đề xuất nghiên cứu kỹ lưỡng thập kỷ qua, bật phải kể đến mạng siêu dày đặc (UDN), nhiều đầu vào nhiều đầu (MIMO) giao tiếp sóng milimet (mmWave) Tuy nhiên, vấn đề lượng tiêu thụ mạng chi phí phần cứng vấn đề quan trọng nhiều thách thức hệ thống thực tế [2] Mặt khác, phát triển thêm số lượng lớn thiết bị hoạt động trạm gốc hay trạm chuyển tiếp gây vấn đề nhiễu phục vụ Do vậy, nghiên cứu tập trung hai mặt hiệu lượng hiệu phổ tần với chi phí phần cứng thấp điều bắt buộc nhằm đạt tính bền vững hiệu lượng (xanh) mạng không dây 5G xa [3] Để thực yêu cầu nhiều công nghệ mạng viễn thông tiên tiến nghiên cứu, áp dụng hệ thống mạng không dây công nghệ Đa truy cập không trực giao (NOMA) [4][5], công nghệ thu thập lượng (EH) [6], [7], bề mặt phản xạ thông minh (IRS) Trong đó, bề mặt phản xạ thơng minh giải pháp tiềm để đạt mục tiêu giải pháp xanh giảm chi phí lượng nêu Và kết hợp kỹ thuật mạng không dây tiên tiến để tận dụng lợi kỹ thuật phương thức cải tiến chất lượng hệ thống có hiệu Tuy nhiên, theo hiểu biết em, mạng truyền dẫn hợp tác NOMA có hỗ trợ IRS công nghệ vô tuyến EH, khuếch đại chuyển tiếp (AF) chưa xây dựng đánh giá Vì vậy, mục đích đề án “Nghiên cứu đánh giá hiệu hệ thống truyền dẫn hợp tác NOMA có sử dụng chuyển tiếp EH với hỗ trợ phần tử IRS” nghiên cứu, đề xuất khảo sát mơ hình mạng khơng dây ứng dụng IRS kết hợp công nghệ tiên tiến để nâng cao hiệu hệ thống Về mặt thực tiễn, mơ hình triển khai cho thông tin không dây nối chuyển lượng nhiều loại ứng dụng Vạn vật kết nối Internet (IoT) với mật độ người dùng cao sở hạ tầng thơng minh kể đến Thành phố thông minh, Sân bay thông minh, Trung tâm mua sắm, trung tâm triển lãm… Để thể toàn nội dung đề án chia làm ba chương sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống truyền dẫn hợp tác NOMA Chương 2: Xây dựng mơ hình hệ thống truyền dẫn hợp tác NOMA có sử dụng chuyển tiếp EH với hỗ trợ phần tử IRS Chương 3: Đánh giá hiệu mơ hình đề xuất Do thời gian thực đề án có hạn, trình độ kiến thức kỹ phân tích tổng hợp cịn hạn chế nên nội dung nghiên cứu khơng tránh khỏi thiếu sót định Tác giả mong thầy cô giáo bạn quan tâm đóng góp ý kiến để đề án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn từ thầy giáo PGS.TS Lê Nhật Thăng, cô giáo TS Lê Thị Anh thầy cô giáo Học viện tạo điều kiện, giúp đỡ em hoàn thành đề án CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN HỢP TÁC NOMA 1.1 Công nghệ NOMA 1.1.1 Khái niệm phân loại Bảng 1 So sánh OMA NOMA Đặc OMA điểm NOMA Cơ chế OMA: Cho phép thiết kế máy thu hồn hảo tách tín hiệu mong hoạt muốn từ tồn tín hiệu khơng mong muốn cách sử dụng chức động Nói cách khác, tín hiệu người dùng khác trực giao với NOMA: Cho phép phân bổ kênh truyền mặt tần số tới nhiều người dùng thời điểm tế bào, dẫn tới, cải thiện hiệu phổ tần, thông lượng biên tế bào cao hơn, phản hồi kênh truyền giải phóng (chỉ yêu cầu cường độ tín hiệu thu, khơng u cầu thơng tin trạng thái kênh) độ trễ truyền dẫn thấp (do không yêu cầu lập lịch từ người Phân dùng tới trạm gốc) - Đa truy cập phân chia theo thời - NOMA miền công suất loại gian (TDMA) - Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) - Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) - NOMA miền mã Ưu Thông lượng hệ thống tốt điểm Thiết kế máy thu đơn giản Đáp ứng yêu cầu cho mạng 5G tốc độ liệu hệ thống tốc độ liệu người dùng trải nghiệm Nhược độ trễ đầu cuối Do nhu cầu tăng theo cấp số mũ Cấu trúc máy thu phức tạp điểm dịch vụ Internet di động Vạn vật kết nối (IoT) nên OMA tỏ nhược điểm khơng đáp ứng về: Chính sách phân bổ cơng suất cần quan tâm Phân cặp người dùng Hiệu phổ tần, Độ trễ, Tốc độ liệu hệ thống, Tốc độ liệu Ứng người dùng trải nghiệm Các hệ mạng trước 5G 5G B5G dụng Trong nội dung nghiên cứu đề án, tập trung vào NOMA miền cơng suất (PDNOMA), sử dụng mã hóa chồng chất (Superposition coding-SC) máy phát khử nhiễu liên tiếp (Successive Interference Cancellation-SIC) máy thu 1.1.2 Mã hóa chồng chất (SC) Mã hóa chồng chất kỹ thuật truyền thông tin tới đồng thời máy thu nguồn tín hiệu đơn Nói cách khác, kỹ thuật cho phép máy phát phát thông tin nhiều người dùng thời điểm Tín hiệu SC nguồn tín hiệu với hai người dùng với bít đầu S1 (n) S (n) độ dài khối T , sau cộng để phát quảng bá từ nguồn tới máy thu có dạng sau: X  n   P1 S1  n   P  S  n  đó, i (1.1) ký hiệu phần công suất tổng P gán cho người dùng thứ i , với điều kiện 1   1 1.1.3 Khử nhiễu liên tiếp SIC Ý tưởng SIC tín hiệu người dùng giải mã liên chế: tín hiệu người dùng giải mã theo cường độ tín hiệu Máy thu giải mã tín hiệu mạnh trước, trừ tín hiệu khỏi tín hiệu kết hợp tách lấy tín hiệu cần giải mã [9] 1.1.4 Cơ chế NOMA đặc trưng Hình 1.6 trình bày kịch với hai người dùng đường xuống hai trường hợp đa truy nhập NOMA OMA, để so sánh độ lợi dung lượng hệ thống NOMA so với OMA Hình 1.6 Sơ đồ đa truy nhập đường xuống cho kịch 2-người dùng (a) NOMA (b) OMA Trong lược đồ NOMA thông lượng tổng thể cơng người dùng có liên quan chặt chẽ với sơ đồ phân bổ lượng (tỉ lệ phân bổ công suất P1 / P2 ); so với OMA tốc độ bit người dùng cao đáng kể Do hiệu thông lượng hệ thống sử dụng NOMA đầy hứa hẹn cho truy cập vô tuyến tương lai 1.1.5 Một số thách thức hạn chế kỹ thuật NOMA a) Ghép cặp người dùng động b) Sự phức tạp giải mã tín hiệu c) Lỗi lượng tử hóa d) Sự phức tạp phân bổ công suất e) Giới hạn số cặp người dùng 1.2 Công nghệ EH Thu thập lượng vô tuyến (EH) giải pháp hứa hẹn nhằm kéo dài thời gian sống mạng vô tuyến [10] cách cung cấp nguồn sạc pin việc thu thập lượng từ tín hiệu tần số vô tuyến RF môi trường xung quanh Có hai kiến trúc máy thu EH [11], máy thu phân tách theo thời gian - TS (Time Splitting) Máy thu EH phân tách theo công suất - PS (Power Splitting) Kiến trúc PS máy thu sử dụng phần cường độ tín hiệu thu dành cho giải mã thơng tin phần cịn lại cho việc thu thập lượng Cơng thức tính tốn lượng thu thập nút đích D tổng thời gian truyền dẫn T sau: EHPS, D   P hS , D T , (1.8) Với  (0