Nghiên cứu mạng truyền thông hợp tác di động băng rộng với điều kiện thông tin trạng thái kênh truyền không hoàn hảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN HỒNG GIANG NGHIÊN CỨU MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC DI ĐỘNG BĂNG RỘNG VỚI ĐIỀU KIỆN THÔNG TIN TRẠNG THÁI KÊNH TRUYỀN KHÔNG HOÀN HẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN HỒNG GIANG NGHIÊN CỨU MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC DI ĐỘNG BĂNG RỘNG VỚI ĐIỀU KIỆN THÔNG TIN TRẠNG THÁI KÊNH TRUYỀN KHÔNG HOÀN HẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 62.48.01.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN LÊ HÙNG PGS TS VÕ NGUYỄN QUỐC BẢO ĐÀ NẴNG - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết trình bày Luận án công trình nghiên cứu hướng dẫn cán hướng dẫn Các số liệu, kết trình bày Luận án hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình trước Các kết sử dụng tham khảo trích dẫn đầy đủ theo quy định Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Hồng Giang LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu hoàn thành Luận án này, tác giả nhận nhiều giúp đỡ đóng góp quý báu Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới hai thầy PGS TS Nguyễn Lê Hùng PGS TS Võ Nguyễn Quốc Bảo giúp đỡ tác giả trình nghiên cứu hoàn thành Luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn khoa Công nghệ Thông tin, trường ĐHBKĐHĐN tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành Luận án Tác giả xin cảm ơn Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) hỗ trợ phần cho nghiên cứu Luận án Nhân dịp này, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới trường Đại học Thông tin Liên lạc, đơn vị chủ quản, tạo điều kiện cho phép tác giả tham gia nghiên cứu năm làm nghiên cứu sinh Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, đồng chí, đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tác giả vượt qua khó khăn để hoàn thành Luận án Đà nẵng, ngày 20 tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Hồng Giang - - MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH VẼ viii DANH MỤC BẢNG xii DANH MỤC KÝ HIỆU TOÁN HỌC xiii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC 14 1.1 Phân loại mạng không dây 15 1.1.1 Mạng cá nhân không dây WPAN 15 1.1.2 Mạng cục không dây WLAN 16 1.1.3 Mạng không dây đô thị WMAN 17 1.1.4 Mạng diện rộng không dây WWAN 18 1.2 Kênh truyền không dây 19 1.2.1 Ảnh hưởng phản xạ, tán xạ nhiễu xạ 20 1.2.2 Suy hao đường truyền 22 1.2.3 Trải trễ (delay spread) 23 1.2.4 Băng thông liên kết 23 1.2.5 Hiệu ứng Doppler 23 1.2.6 Mô hình kênh truyền 24 -i- 1.2.7 Thông tin trạng thái kênh truyền 30 1.3 Đánh giá hiệu mạng 31 1.3.1 Tỉ số tín hiệu tạp âm 33 1.3.2 Tỉ số BER 34 1.3.3 Tỉ số SER 34 1.3.4 Dung lượng lượng kênh 34 1.3.5 Xác suất dừng hệ thống 35 1.4 Các kỹ thuật phân tập kết hợp tín hiệu 36 1.4.1 Các kỹ thuật phân tập 36 1.4.2 Các kỹ thuật kết hợp tín hiệu nút đích 39 1.5 Mạng truyền thông hợp tác 41 1.5.1 Ý tưởng truyền thông hợp tác 41 1.5.2 Giải pháp đề xuất 44 1.5.3 Mạng chuyển tiếp hợp tác 47 1.6 Kết luận chương 52 Chương HIỆU NĂNG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC MIMO VÀ MẠNG CHUYỂN TIẾP HỢP TÁC ĐA CHẶNG 54 2.1 Mạng truyền thông hợp tác MIMO 54 2.1.1 Nghiên cứu liên quan 54 2.1.2 Mô hình hệ thống 55 2.1.3 Phân tích hiệu hệ thống 59 2.1.4 Kết mô 61 - ii - 2.2 Mạng chuyển tiếp hợp tác đa chặng 63 2.2.1 Nghiên cứu liên quan 63 2.2.2 Mô hình hệ thống 64 2.2.3 Xác suất dừng hệ thống 66 2.2.4 Xác suất dừng hệ thống miền SNR cao 68 2.2.5 Tỉ lệ lỗi bit (BER) 69 2.2.6 Kết mô 70 2.3 Kết luận chương 73 Chương SỬ DỤNG KỸ THUẬT KẾT HỢP TÍN HIỆU THU NÂNG CAO HIỆU NĂNG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC 76 3.1 So sánh kỹ thuật kết hợp tín hiệu thu MRC SC 76 3.1.1 Giới thiệu 76 3.1.2 Mô hình hệ thống 77 3.1.3 Xác suất dừng hệ thống 78 3.1.4 Kết mô 85 3.2 Hiệu mạng truyền thông hợp tác với mô hình kênh pha-đinh Nakagami-m 88 3.2.1 Giới thiệu 88 3.2.2 Mô hình hệ thống 88 3.2.3 Khảo sát hiệu hệ thống 90 3.2.4 Kết mô 100 - iii - 3.3 Hiệu hệ thống truyền thông hợp tác môi trường vô tuyến nhận thức có ràng buộc can nhiễu 103 3.3.1 Các nghiên cứu liên quan 103 3.3.2 Mô hình 104 3.3.3 Xác suất đứt chặng mạng thứ cấp 106 3.3.4 Kết mô 112 3.4 Kết luận chương 115 Chương LỰA CHỌN NÚT CHUYỂN TIẾP TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC 117 4.1 Lựa chọn nút chuyển tiếp mạng truyền thông hợp tác với mô hình kênh Rayleigh 117 4.1.1 Giới thiệu 117 4.1.2 Mô hình hệ thống 118 4.1.3 Xác suất bị can nhiễu máy thu sơ cấp gây máy phát mạng thứ cấp 120 4.1.4 Xác suất dừng hệ thống thứ cấp 123 4.1.5 Xác suất dừng hệ thống thứ cấp miền SNR cao 126 4.1.6 Tỷ lệ lỗi symbol (Symbol Error Rate - SER) 127 4.1.7 Dung lượng Shannon 129 4.1.8 Mô đánh giá kết 131 4.2 Hiệu hệ thống truyền thông hợp tác môi trường pha-đinh không đồng 139 4.2.1 Giới thiệu 139 4.2.2 Mô hình hệ thống 140 - iv - 4.2.3 Xác suất dừng hệ thống 143 4.2.4 Kết mô 146 4.3 Kết luận chương 149 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TƯƠNG LAI 150 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 155 PHỤ LỤC 174 Chứng minh công thức tính ζ 174 Chứng minh công thức (4.26) 175 Chương trình Matlab cho PDF phân bố Rayleigh 177 Chương trình Matlab cho CDF phân bố Rayleigh 177 Chương trình Matlab cho PDF phân bố Rician 177 Chương trình Matlab cho CDF phân bố Rician 178 Chương trình Matlab cho PDF phân bố Nakagami 179 Chương trình Matlab cho CDF phân bố Nakagami 180 -v- DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa Tiếng Anh Nghĩa Tiếng Việt 4G The fourth Generation Thế hệ thứ 5G The fifth Generation Thế hệ thứ AF Amplify-and-Forward Khuếch đại chuyển tiếp BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bít BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh CDF Cumulative Hàm phân phối tích lũy distribution function DF Decode-and-Forward Giải mã chuyển tiếp EGC Equal Gain Combining Kết hợp đồng độ lợi PDF Probability density func- Hàm mật độ xác suất tion ICI Inter-Channel Interference Nhiễu liên kênh ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu liên symbol i.i.d independent and identi- Độc lập phân bố đồng cally distributed Least Mean-Square Bình phương trung bình LMS nhỏ - 165 - [73] J.-Y Chang and Y.-W Chen, “A cluster-based relay station deployment scheme for multi-hop relay networks,” Communications and Networks, Journal of, vol 17, no 1, pp 84–92, Feb 2015 [74] V Aalo, C Mukasa, and G Efthymoglou, “Effect of mobility on the outage and ber performances of digital transmissions over nakagami-m fading channels,” Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol PP, no 99, pp 1–1, 2015 [75] T.-D Nguyen, O Berder, and O Sentieys, “Energy-efficient cooperative techniques for infrastructure-to-vehicle communications,” IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol 12, no 3, pp 659–668, 2011 [76] T.-T Tran, Q Bao, V Nguyen, V Dinh Thanh, and T Q Duong, “Performance analysis and optimal relay position of cognitive spectrumsharing dual-hop decode-and-forward networks,” in Computing, Management and Telecommunications (ComManTel), 2013 International Conference on IEEE, 2013, pp 269–273 [77] D T Tran, Q Bao, and V Nguyen, “Outage performance of cooperative multihop transmission in cognitive underlay networks,” in Computing, Management and Telecommunications (ComManTel), 2013 International Conference on IEEE, 2013, pp 123–127 [78] D.-B Ha, P.-T Van, and T T Vu, “Physical layer secrecy performance analysis over rayleigh/nakagami fading channels,” in Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science, vol 2, 2014 - 166 - [79] K Ho-Van, “Effect of mutual interference and channel estimation error on outage performance of reactive relay selection in unlicensed systems,” Journal of Communications and Networks, vol 17, no 4, pp 362–369, 2015 [80] Z Rezki and M.-S Alouini, “Ergodic capacity of cognitive radio under imperfect channel-state information,” Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol 61, no 5, pp 2108–2119, 2012 [81] J Chen, J Si, Z Li, and H Huang, “On the performance of spectrum sharing cognitive relay networks with imperfect csi,” Communications Letters, IEEE, vol 16, no 7, pp 1002–1005, 2012 [82] Q Wu, Z Zhang, and J Wang, “Outage analysis of cognitive relay networks with relay selection under imperfect csi environment,” Communications Letters, IEEE, vol 17, no 7, pp 1297–1300, 2013 [83] X Zhang, J Xing, Z Yan, Y Gao, and W Wang, “Outage performance study of cognitive relay networks with imperfect channel knowledge,” Communications Letters, IEEE, vol 17, no 1, pp 27–30, 2013 [84] V N Q Bao, T Q Duong, A Nallanathan, and C Tellambura, “Effect of imperfect channel state information on the performance of cognitive multihop relay networks,” in Global Communications Conference (GLOBECOM), 2013 IEEE IEEE, 2013, pp 3458–3463 [85] “3gpp,” Available from: http://www.3gpp.org/LTE [86] T S Rappaport et al., Wireless communications: principles and practice prentice hall PTR New Jersey, 1996, vol - 167 - [87] H K A Willig and H Karl, “Protocols and architectures for wireless sensor networks,” England: John Wiley & Sons, 2005 [88] J G Proakis, “Digital communications, 1995.” [89] M K Simon and M.-S Alouini, “Some new results for integrals involving the generalized marcum q function and their application to performance evaluation over fading channels,” IEEE transactions on wireless communications, vol 2, no 4, pp 611–615, 2003 [90] M Nakagami, “The m-distribution-a general formula of intensity distribution of rapid fading,” Statistical Method of Radio Propagation, 1960 [91] H Kim, H Wang, S Lim, and D Hong, “On the impact of outdated channel information on the capacity of secondary user in spectrum sharing environments,” Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 11, no 1, pp 284–295, 2012 [92] W Xu and X Dong, “Optimized one-way relaying strategy with outdated csi quantization for spatial multiplexing,” Signal Processing, IEEE Transactions on, vol 60, no 8, pp 4458–4464, 2012 [93] S H Safavi, M Ardebilipour, and S Salari, “Relay beamforming in cognitive two-way networks with imperfect channel state information,” Wireless Communications Letters, IEEE, vol 1, no 4, pp 344–347, 2012 [94] H Suraweera, P J Smith, A Nallanathan, J S Thompson et al., “Amplify-and-forward relaying with optimal and suboptimal transmit antenna selection,” Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 10, no 6, pp 1874–1885, 2011 - 168 - [95] V Asghari, D B da Costa, and S A¨ıssa, “Performance analysis for multihop relaying channels with nakagami-m fading: ergodic capacity upper-bounds and outage probability,” Communications, IEEE Transactions on, vol 60, no 10, pp 2761–2767, 2012 [96] J WC Jr, “Microwave mobile communications,” 1974 [97] E Telatar, “Capacity of multi-antenna gaussian channels,” European transactions on telecommunications, vol 10, no 6, pp 585–595, 1999 [98] F H Fitzek and M D Katz, Cognitive wireless networks: concepts, methodologies and visions inspiring the age of enlightenment of wireless communications Springer Science & Business Media, 2007 [99] M Katz and F H Fitzek, WiMAX evolution: emerging technologies and applications John Wiley & Sons, 2009 [100] M Uusitalo, “Global vision for the future wireless world from the wwrf,” IEEE Vehicular Technology Magazine, vol 2, no 1, pp 4–8, 2006 [101] B Pietrarca, G Sasso, G P Perrucci, F H Fitzek, and M D Katz, “Measurement campaign on connectivity of mesh networks formed by mobile devices,” in Mobile Adhoc and Sensor Systems, 2007 MASS 2007 IEEE International Conference on IEEE, 2007, pp 1–6 [102] F H Fitzek and M D Katz, Cooperation in wireless networks: principles and applications Springer, 2006 [103] M O Hasna and M.-S Alouini, “Outage probability of multihop transmission over nakagami fading channels,” Communications Letters, IEEE, vol 7, no 5, pp 216–218, 2003 - 169 - [104] V N Q Bao, T Q Duong, D Benevides da Costa, G C Alexandropoulos, and A Nallanathan, “Cognitive amplify-and-forward relaying with best relay selection in non-identical rayleigh fading,” Communications Letters, IEEE, vol 17, no 3, pp 475–478, 2013 [105] M Schwartz, W R Bennett, and S Stein, Communication systems and techniques John Wiley & Sons, 1995 [106] A Papoulis and S U Pillai, Probability, random variables, and stochastic processes Tata McGraw-Hill Education, 2002 [107] M O Hasna and M.-S Alouini, “End-to-end performance of transmission systems with relays over rayleigh-fading channels,” Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 2, no 6, pp 1126–1131, 2003 [108] L Yang, M O Hasna, and M.-S Alouini, “Average outage duration of multihop communication systems with regenerative relays,” in Vehicular Technology Conference, 2003 VTC 2003-Spring The 57th IEEE Semiannual, vol IEEE, 2003, pp 171–175 [109] Q Li, X Lin, J Zhang, and W Roh, “Advancement of mimo technology in wimax: from ieee 802.16 d/e/j to 802.16 m,” Communications Magazine, IEEE, vol 47, no 6, pp 100–107, 2009 [110] R Y Kim, J S Kwak, and K Etemad, “Wimax femtocell: requirements, challenges, and solutions,” Communications Magazine, IEEE, vol 47, no 9, pp 84–91, 2009 [111] K Tsagkaris and P Demestichas, “Wimax network,” Vehicular Technology Magazine, IEEE, vol 4, no 2, pp 24–35, 2009 - 170 - [112] A Hyadi, M Benjillali, M.-S Alouini, and D B da Costa, “Performance analysis of underlay cognitive multihop regenerative relaying systems with multiple primary receivers,” Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 12, no 12, pp 6418–6429, 2013 [113] H Phan, H.-J Zepernick, and H Tran, “Impact of interference power constraint on multi-hop cognitive amplify-and-forward relay networks over nakagami-m fading,” IET Communications, vol 7, no 9, pp 860– 866, 2013 [114] V N Q Bao, T Q Duong, and C Tellambura, “On the performance of cognitive underlay multihop networks with imperfect channel state information,” Communications, IEEE Transactions on, vol 61, no 12, pp 4864–4873, 2013 [115] K S Ahn and R W Heath Jr, “Performance analysis of maximum ratio combining with imperfect channel estimation in the presence of cochannel interferences,” Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 8, no 3, pp 1080–1085, 2009 [116] D Lee and J H Lee, “Outage probability for dual-hop relaying systems with multiple interferers over rayleigh fading channels,” Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol 60, no 1, pp 333–338, 2011 [117] D B da Costa and M D Yacoub, “Dual-hop df relaying systems with multiple interferers and subject to arbitrary nakagami-m fading,” Electronics letters, vol 47, no 17, pp 999–1001, 2011 - 171 - [118] K Cho and D Yoon, “On the general ber expression of one-and twodimensional amplitude modulations,” IEEE Transactions on Communications, vol 50, no 7, pp 1074–1080, 2002 [119] A Molisch, Wireless Communications Wiley-IEEE Press, 2005 [120] L T Thang, L P Tuyen, and V N Q Bao, “Outage performance of multi-antenna cooperative incremental relaying systems in the absence of direct link,” in Advanced Communication Technology (ICACT), 2012 14th International Conference on IEEE, 2012, pp 783–787 [121] V N Q Bao and D H Bac, “A unified framework for performance analysis of df cognitive relay networks under interference constraints,” in ICT Convergence (ICTC), 2011 International Conference on IEEE, 2011, pp 537–542 [122] T Q Duong, D B d Costa, M Elkashlan, and V N Q Bao, “Cognitive amplify-and-forward relay networks over nakagami-fading,” Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol 61, no 5, pp 2368–2374, 2012 [123] B Zhong, Z Zhang, X Zhang, J Wang, and K Long, “Partial relay selection with fixed-gain relays and outdated csi in underlay cognitive networks,” Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol 62, no 9, pp 4696–4701, 2013 [124] A Goldsmith, S A Jafar, I Mari´c, and S Srinivasa, “Breaking spectrum gridlock with cognitive radios: An information theoretic perspective,” Proceedings of the IEEE, vol 97, no 5, pp 894–914, 2009 - 172 - [125] T Duong, V N Q Bao, and H.-J Zepernick, “Exact outage probability of cognitive af relaying with underlay spectrum sharing,” Electronics letters, vol 47, no 17, pp 1001–1002, 2011 [126] S Kim, S Park, and D Hong, “Performance analysis of opportunistic relaying scheme with outdated channel information,” Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 12, no 2, pp 538–549, 2013 [127] N S Ferdinand, N Rajatheva, and M Latva-aho, “Effects of feedback delay in partial relay selection over nakagami-fading channels,” Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol 61, no 4, pp 1620–1634, 2012 [128] D S Michalopoulos, N D Chatzidiamantis, R Schober, and G K Karagiannidis, “Relay selection with outdated channel estimates in nakagami-m fading,” in Communications (ICC), 2011 IEEE International Conference on IEEE, 2011, pp 1–6 [129] V N Q Bao and H Y Kong, “Error probability performance for multihop decode-and-forward relaying over rayleigh fading channels,” in Advanced Communication Technology, 2009 ICACT 2009 11th International Conference on, vol IEEE, 2009, pp 1512–1516 [130] B Carlson, “Lauricella’s hypergeometric function f d,” Journal of Mathematical Analysis and Applications, vol 7, no 3, pp 452–470, 1963 [131] M K Fikadu, P C Sofotasios, S Muhaidat, Q Cui, G K Karagiannidis, and M Valkama, “Error rate and power allocation analysis of regenerative networks over generalized fading channels,” IEEE Transactions on Communications, vol 64, no 4, pp 1751–1768, 2016 - 173 - [132] B Carlson, “Some series and bounds for incomplete elliptic integrals,” Studies in Applied Mathematics, vol 40, no 1-4, pp 125–134, 1961 [133] S S Ikki and S A¨ıssa, “Multihop wireless relaying systems in the presence of cochannel interferences: Performance analysis and design optimization,” Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol 61, no 2, pp 566–573, 2012 [134] T Q Duong, P L Yeoh, V N Q Bao, M Elkashlan, and N Yang, “Cognitive relay networks with multiple primary transceivers under spectrum-sharing,” IEEE Signal Processing Letters, vol 19, no 11, pp 741–744, 2012 [135] Y A B A P Prudnikov and O I Marichev, Integrals and Series, Volume 3: More Special Function Gordon and Breach, 1990 [136] I Krikidis, J Thompson, S McLaughlin, and N Goertz, “Amplify-andforward with partial relay selection,” Communications Letters, IEEE, vol 12, no 4, pp 235–237, 2008 [137] G K Karagiannidis and S A Kotsopoulos, “On the distribution of the weighted sum of l independent rician and nakagami envelopes in the presence of awgn,” Communications and Networks, Journal of, vol 3, no 2, pp 1–8, 2001 [138] A Nuttall, Some Integrals Involving the - Function Naval Underwater Systems Center (NUSC) Technical Report, May 1974 - 174 - PHỤ LỤC Chứng minh công thức tính ζ Chứng minh Với giúp đỡ [106, eq (60)], ζ tính tích phân sau: ∞ ∞ g1 >z = f g1 ,ˆg1 (x, y)dxdy, (.72) ζ = Pr gˆ1 y=0 x=yz Trong đó: g1 = |fsp |2 , gˆ1 = |fˆsp |2 , z = η1 , f g1 ,ˆg1 (x, y) hàm mật độ xác suất đồng thời g1 gˆ1 , trình bày (3.32) Do đó, ζ suy cách thay (3.32) vào (.72) − ∞ y ∞ x − e (1−ρ )λI,k (1−ρ2 )λI,k e ζ= 2 y=0 (1 − ρ )λI,k x=yz √ 2ρ xy × I0 dxdy, (1 − ρ2 )λI,k (.73) √ x, dy, (.74) Áp dụng công thức [6, eq (9)] để tính (.73) cách đặt t = có ∞ − y e λI,k ζ= Q1 ρ y=0 λI,k 2y , (1 − ρ2 )λI,k 2yz (1 − ρ2 )λI,k Ở Q1 (., ) hàm the first order Marcum Q-function ∞ Q1 (α, β) = β x2 + α2 x exp − I0 (αx)dx, (.75) Với giúp đỡ công thức [89, CT (9)], có ∞ p2 x2 x exp − Q1 (ax, bx)dx = 2 2p x=0 1+ p + a2 − b (p2 + a2 + b2 )2 − 4a2 b2 (.76) - 175 - sau số phép tính ta công thức (4.12), điều phải chứng minh .2 Chứng minh công thức (4.26) Công thức (4.26) chứng minh sau: - 176 - Chứng minh FΓ2 (γth ) = − Γ(M ) ∞ γ M, ∞ γth y2 y2 d exp − , ξλrd λrp γth y2 y2 )dexp − ξλrd λrp =− Γ(M ) =− γth y2 y2 γ(M, )exp − Γ(M ) ξλrd λrp γ(M, ∞ × exp − γth ξλrd γth = Γ(M ) ξλrd M γ − + th y e[ ( λrp ξλrd ) ] = Γ(M ) ∞ × Γ(M ) ∞ y e −( λrp ) γ y γth y2 − th e( ξλrd ) ξλrd M −1 γth dy2 ξλrd ∞ γ − + th y e[ ( λrp ξλrd ) ] y2M −1 dy2 M ∞ × + γth y2 y2 dγ(M, ) λrp ξλrd 1 γ(M, 0) + = Γ(M ) Γ(M ) = Γ(M ) ∞ M λrp ξλrd ξλrd + λrp γth γth + λrp ξλrd λrp γth ξλrd + λrp γth M M γ γth − + th y + )y2 e[ ( λrp ξλrd ) ] ( λrp ξλrd λrp γth = Γ(M ) ξλrd + λrp γth M λrp γth = ξλrd + λrp γth y2M −1 dy2 M −1 d γth + y2 λrp ξλrd M Γ (M ) (.77) - 177 - MÔ PHỎNG MATLAB Chương trình Matlab cho PDF phân bố Rayleigh % P r o b a b i l i t y D e n s i t y Function o f R a y l e i g h d i s t r i b u t i o n yBin = [ : : ] ; sigma = ; sigma2 = sigma ^ ; pyTheory1 = ( yBin / sigma2 ) * exp ( −( yBin ^ ) / ( * sigma2 ) ) ;% t h e o r y p l o t ( yBin , pyTheory1 , '−' ) x l a b e l ( 'y ' ) ; y l a b e l ( 'PDF o f R a y l e i g h d i s t r i b u t i o n ' ) ; l e g e n d ( ' \ sigma =0.5 ' ) ; 10 axis ([0 1.4]) ; 11 h o l d on Chương trình Matlab cho CDF phân bố Rayleigh % CDF o f R a y l e i g h d i s t r i b u t i o n yBin = [ : : ] ; sigma = ; sigma2 = sigma ^ ; FyTheory1 = 1−exp ( −( yBin ^ ) / ( * sigma2 ) ) ; % t h e o r y h=p l o t ( yBin , FyTheory1 , ' r−' ) ; s e t ( h , { ' LineWidth ' } , { } ) x l a b e l ( 'y ' ) ; y l a b e l ( 'CDF o f R a y l e i g h d i s t r i b u t i o n ' ) ; 10 l e g e n d ( ' \ sigma =0.5 ' ) ; 11 a x i s ( [ 10 ] ) ; 12 h o l d on Chương trình Matlab cho PDF phân bố Rician f u n c t i o n PDF_Rician clear all - 178 - clc ; yBin = [ : : ] ; sigma =1; A= ; f = r i c e p d f ( yBin , A, sigma ) ; % t h e o r y pyTheory1=f ; A=2; 10 f = r i c e p d f ( yBin , A, sigma ) ; % t h e o r y 11 pyTheory2=f ; 12 A=4; 13 f = r i c e p d f ( yBin , A, sigma ) ; % t h e o r y 14 pyTheory3=f ; 15 % p l o t 16 h=p l o t ( yBin , pyTheory1 , ' r−' , yBin , pyTheory2 , ' b− ' , yBin , pyTheory3 , ' k : ' ) 17 s e t ( h , { ' LineWidth ' } , { ; ; } ) 18 x l a b e l ( 'y ' ) ; 19 ylabel ( ' Probability density function of Rician d i s t r i b u t i o n ') ; 20 l e g e n d ( 'A=0.0 ' , 'A=2 ' , 'A=4 ' ) ; 21 axis ([0 0.7]) ; 22 h o l d on 23 end 24 %−−−−−− P r o b a b i l i t y d e n s i t y f u n c t i o n 25 f u n c t i o n f = r i c e p d f ( yBin , A, sigma ) 26 sigma2 = sigma ^ ; % ( n e a t e r below ) 27 f = ( yBin / sigma2 ) * 28 exp ( −0.5 * ( yBin ^ + A ^ ) / sigma2 ) * 29 b e s s e l i ( , yBin * A / sigma2 ) ; 30 % b e s s e l i (0 , ) 31 % t h e f i r s t kind ( s e e h e l p b e s s e l ) 32 i s the zeroth order modified B e s s e l f u n c t i o n of end 33 %% Chương trình Matlab cho CDF phân bố Rician f u n c t i o n CDF_Rician clear all clc ; yBin = [ : : ] ; sigma =1; A= ; F = r i c e c d f ( yBin , A, sigma ) ; % t h e o r y - 179 - FyTheory1=F ; A=2; 10 F = r i c e c d f ( yBin , A, sigma ) ; % t h e o r y 11 FyTheory2=F ; 12 A=4; 13 F = r i c e c d f ( yBin , A, sigma ) ; % t h e o r y 14 FyTheory3=F ; 15 % p l o t 16 h=p l o t ( yBin , FyTheory1 , ' r−' , yBin , FyTheory2 , ' b− ' , yBin , FyTheory3 , ' k : ' ) 17 s e t ( h , { ' LineWidth ' } , { ; ; } ) 18 x l a b e l ( 'y ' ) ; 19 y l a b e l ( 'CDF o f R i c i a n d i s t r i b u t i o n ' ) ; 20 l e g e n d ( 'A=0.0 ' , 'A=2 ' , 'A=4 ' ) ; 21 axis ([0 1]) ; 22 h o l d on 23 end 24 %−−−−−− P r o b a b i l i t y d e n s i t y f u n c t i o n 25 f u n c t i o n F = r i c e c d f ( yBin , A, sigma ) 26 F=1−marcumq (A / sigma , yBin / sigma ) 27 return 28 end 29 %% Chương trình Matlab cho PDF phân bố Nakagami clear ; y=0:0.1:3; m1= ; Omega1=1; m2=1;Omega2=1; m3=5; Omega3=1; f =2*m1^m1/gamma(m1) / ( Omega1^m1) * y ^ ( * m1−1) * exp(−m1/Omega1 * y ^ ) ; f =2*m2^m2/gamma(m2) / ( Omega2^m2) * y ^ ( * m2−1) * exp(−m2/Omega2 * y ^ ) ; f =2*m3^m3/gamma(m3) / ( Omega3^m3) * y ^ ( * m3−1) * exp(−m3/Omega3 * y ^ ) ; h=p l o t ( y , f , ' r−' , y , f , ' b− ' , y , f , ' k : ' ) 10 s e t ( h , { ' LineWidth ' } , { ; ; } ) 11 axis ([0 2]) ; 12 l e g e n d ( { ' $m=0.5 , \Omega=1$ ' , ' $m=1, \Omega=1$ ' , ' $m=5 , \Omega=1$ ' } , 13 ' FontUnits ' , ' p o i n t s ' , 14 ' i n t e r p r e t e r ' , ' l a t e x ' , 15 ' F o n t S i z e ' , , 16 ' FontName ' , ' Times New Roman ' , ... ngy cng tr nờn tiờn tin hn, kh nng cung cp cỏc dch v u cui tc cao: t cỏc ng dng nh v Global Positioning System (GPS) ti ng dng thoi, tin nhn, internet di ng, cỏc ng dng a phng tin, trao i d liu,... (ã) Lụ-ga-rớt c s (ã) Hm ỏp ng xung Dirac O Nm phc bc m theo N - xv - I0 (.) Hm Bessel ci tin loi mt bc khụng IM (ã) Hm Bessel m rng loi mt bc M (the modified Bessel function of the first kind... TO I HC NNG NGUYN HNG GIANG NGHIấN CU MNG TRUYN THễNG HP TC DI NG BNG RNG VI IU KIN THễNG TIN TRNG THI KấNH TRUYN KHễNG HON HO LUN N TIN S K THUT Chuyờn ngnh: KHOA HC MY TNH Mó s: 62.48.01.01