Nghiên cứu kỹ thuật tối ưu hóa thông lượng trong mạng truyền dẫn vô tuyến

Kết quả phân tích xác suất dừng hệ thống thứ cấp...45KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI...49 Trang 9 Từ viếttắtThuật ngữ tiếng AnhThuật ngữ tiếng ViệtOMAOrthogonal Multiple AccessĐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ LÊ TRỌNG ÂN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA THÔNG LƯỢNG TRONG MẠNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, tháng 12 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA THÔNG LƯỢNG TRONG MẠNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN GVHD : ThS NGUYỄN LÊ MAI DUYÊN LỚP : K25 EVT SVTH : LÊ TRỌNG ÂN MSSV : 25211605832 Đà Nẵng, tháng 12 năm 2023 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Đà Nẵng, ngày …, tháng …, năm 2023 Giảng viên hướng dẫn ThS Nguyễn Lê Mai Duyên LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Lê Mai Duyên đã hướng dẫn em trong suốt khoảng thời gian học tập, thực hành, nghiên cứu thực hiện đề tài này Cô đã cung cấp cho em những kiến thức quý báu, sự chỉ dẫn tận tình và rất kịp thời, đặc biệt là luôn động viên em cố gắng hoàn thành đề tài Em thật sự biết ơn cô! Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện-Điện tử đã dạy bảo, cung cấp cho em những bài học bổ ích, những kiến thức từ nền tảng căn bản cho đến nâng cao, để em có nền tảng thực hiện đề tài này, không những vậy mà còn truyền cho em những kinh nghiệm quý báu để em có thể trau dồi, phát triển bản thân hơn, hướng đến tương lai tươi sáng của em Em xin chân thành cảm ơn ! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bài báo cáo này là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của ThS Nguyễn Lê Mai Duyên Tất cả các nguồn tài liệu và thông tin từ các tác giả đã được dẫn chứng và ghi rõ trong phần tham khảo Tôi cam đoan rằng tôi không tiến hành bất kỳ hành vi gian lận hay vi phạm quyền tác giả nào trong quá trình thực hiện đề tài này Tôi hiểu rõ rằng vi phạm những quy định này có thể gây hậu quả nghiêm trọng và tôi sẵn sàng chịu trách nhiệm về những hậu quả đó Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về nội dung và kết quả của đề tài này Đà Nẵng, ngày …, tháng …, năm 2023 Người cam đoan LÊ TRỌNG ÂN MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU .1 1 Tính cấp thiết của đề tài 1 2 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu .1 2.1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2 3 Bố cục nội dung và kế hoạch thực hiện 2 3.1 Bố cục nội dung 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 3 1.1 Giới thiệu về thông lượng 3 1.2 Giới thiệu về mạng vô tuyến 4 1.3 Kỹ thuật truy cập vô tuyến 5 1.3.1 Kỹ thuật đa truy cập trực giao (OMA) 5 1.3.1.1 Cách thức hoạt động của OMA 6 1.3.1.2 Ưu và nhược điểm của OMA 7 1.3.2 Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao (NOMA) 8 1.3.2.1 Cách thức hoạt động của NOMA 9 1.3.2.2 Ưu và nhược điểm của NOMA 9 1.4 Phương tiện hàng không không người lái 11 1.4.1 Giới thiệu phương tiện không người lái 11 1.4.2 Công dụng của phương tiện không người lái 12 1.5 Vô tuyến nhận thức .13 1.5.1 Các thuật toán sử dụng trong vô tuyến nhận thức 13 1.5.2 Các loại vô tuyến nhận thức 13 1.5.3 Ứng dụng của vô tuyến nhận thức 14 1.5.4 Điểm mạnh và điểm yếu của vô tuyến nhận thức 14 1.6 Thuật toán di truyền liên tục 15 1.6.1 Khái niệm thuật toán di truyền liên tục 15 1.6.2 Cơ sở lý thuyết của thuật toán di truyền liên tục 15 1.7 Thiết bị thu phát sóng vô tuyến 18 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TỐI ƯU THÔNG LƯỢNG MẠNG CHUYỂN TIẾP SỬ DỤNG UAV 20 2.1 Mô hình miêu tả cấu trúc của hệ thống tối ưu thông lượng mạng chuyển tiếp sử dụng UAV .20 2.2 Các giao thức dùng để truyền thông tin .22 2.3 Phân tích hiệu suất của hệ thống 28 2.4 Phân tích xác suất dừng của hệ thống 29 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ .38 3.1 Phần mềm mô phỏng và thuật toán 38 3.1.1 Phần mềm mô phỏng .38 3.1.2 Thuật toán di truyền liên tục 39 3.2 Thử nghiệm và nghiên cứu 43 3.2.1 Đánh giá kết quả phân tích xác suất dừng hệ thống 43 3.2.1.1 Kết quả phân tích xác suất dừng hệ thống sơ cấp 44 3.2.1.2 Kết quả phân tích xác suất dừng hệ thống thứ cấp .45 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO .50 Từ viết Thuật ngữ tiếng Anh Thuật ngữ tiếng Việt tắt Orthogonal Multiple Access Đa truy cập trực giao OMA NOMA Non-Orthogonal Multiple Đa truy cập phi trực giao UAV Access UR CR Unmanned Aircraft Vehicle Thiết bị bay không người lái PDF UAV Relay UAV vận chuyển CDF Cognitive Radio Vô tuyến nhận thức NLoS LoS Probability Destination Hàm xác suất đến IDs PU Function PR ST Cumulative Distribution Hàm phân phối tích lũy SR RV Function GBS OP Non-Line of Sight Vùng không nhìn thấy SINR Line of Sight Vùng nhìn thấy IoT Destination Điểm đến IoT Primary User Người dùng sơ cấp Primary Receiver Thiết bị nhận sơ cấp Secondary Transfer Thiết bị chuyển giao thứ cấp Secondary Receiver Thiết bị nhận thứ cấp Random Variable Biến ngẫu nhiên Ground Base Station Trạm cơ sở mặt đất Outage Probility Xác suất dừng hoạt động Signal to Interference and Noise Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu Radtio THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BI Bảng 1: So sánh sự hội tụ theo r_c và r_m 48 DANH MỤC HÌNH ẢNHY Hình 1.1.1: Kiểm tra thông lượng sóng vô tuyến trên máy tính Windows .4 Hình 1.2: Sự khác nhau giữa OMA và NOMA trong cách vận hành 7 Hình 1.3: Ảnh thực của UAV 12 Hình 1.4: Toán tử lai tạo của thuật toán di truyền 17 Hình 1.5: Sơ đồ hoạt động của CGA .18 Hình 1.6: Các đường bức xạ của anten 19 Hình 2.1: Mô hình kiến trúc mạng chuyển tiếp sử dụng UAV .20 Hình 3.1: Giao diện chính của phần mềm MATLAB 39 Hình 3.2: Sơ đồ khối thuật toán di truyền liên tục 42 Hình 3.3: Ảnh hưởng của công suất phát đến xác suất dừng hệ thống sơ cấp với Ω_e=3 44 Hình 3.4: Ảnh hưởng của công suất phát đến xác suất dừng hệ thống sơ cấp với Ω_e=7 45 Hình 3.5: Sự ảnh hưởng của độ cao đến với thông lượng .46 Hình 3.6: Mức độ tối ưu thông lượng qua từng thế hệ với kích thước quần thể là 30 .47 Hình 3.7: Mức độ tối ưu thông lượng qua từng thế hệ với kích thước quần thể là 100 .47