Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)

Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hiệu Ứng Không Tuyến Tính Lên Hiệu Năng Hệ Thống Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến (tt)

HỌC VIỆN CƠ NG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠ NG - TRẦN VĂN LINH NGHIÊ N CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG KHƠ NG TUYẾN TÍNH LÊ N HIỆU NĂNG HỆ THỐNG THU THẬP NĂNG LƯỢNG VÔ TUYẾN CHUYÊ N NGÀ NH: KỸ THUẬT VIỄN THƠ NG MÃ SỐ: 60.52.02.08 TĨ M TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH - 2017 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: PGS, TS Võ Nguyễn Quốc Bảo (Ghi rõ học hàm, học vị) Phản biện 1: ……………………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Thu thập lượng từ môi trường xung quanh để cung cấp lượng cho thiết bị điện tử sử dụng lượng thấp mạng vô tuyến trở thành giải pháp đầy hứa hẹn Giải pháp đặc biệt trở nên hữu ích ứng dụng mà việc thay pin khó khăn phức tạp, nguy hiểm, ví dụ, mạng cảm biến làm việc môi trường độc hại mạng cảm biến không dây thể người Nguồn lượng tự nhiên đề cập thông thường lượng mặt trời gió Gần đây, tín hiệu tần số vơ tuyến (RF) xem nguồn thu lượng hiệu So với loại nguồn lượng khác, thu thập lượng sóng vơ tuyến có số lợi định, vìsóng vơ tuyến lan truyền khơng gian mang lượng điện nên gọi truyền lượng không dây Năng lượng vô tuyến nguồn cung cấp lượng chủ động, đáng tin cậy đảm bảo hiệu cho hệ thống Cho đến có số nghiên cứu đề cập đến mơ hình thu thập lượng, nhiên mơ hình giả sử lượng thu thập tuyến tính, cụ thể tỷ lệ thuận với lượng nguồn phát độ lợi kênh truyền từ nguồn phát đến máy thu lượng Tuy nhiên, thực tế, mơ hình thu thập lượng khơng tuyến tính hạn chế phần cứng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu mạng vô tuyến thu thập lượng Trong luận văn này, học viên tập trung nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng khơng tuyến tính lên hiệu hệ thống thu thập lượng vô tuyến Chương 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài Truyền thông không dây với nút sử dụng lượng thu thập trở thành chủ đề nghiên cứu quan trọng thu hút ý nghiên cứu năm gần đây, ví dụ: [1-21] Tuy nhiên, hầu hết nghiên cứu đến giả sử mơ hình thu thập lượng tuyến tính Nhưng thực tế mạch thu lượng thường bao gồm điốt, cuộn cảm tụ điện, khơng tuyến tính thường dẫn đến ngưỡng bão hòa đầu Cụ thể lượng thu thập đầu không tăng lượng thu thập đầu vào có tăng lượng thu thập vượt qua giá trị ngưỡng bão hòa [12] Khi đó, áp dụng mơ hình thu thập lượng tuyến tính thơng thường khơng hiệu EH phụ thuộc vào mơ hình lượng, dẫn đến không phù hợp cho phân bổ cơng suất 1.2 Mơ hình thu thập lượng nút chuyển tiếp Ví dụ: Xét mơ hình vơ tuyến chuyển tiếp Hình 1.5 với nút nguồn S nút chuyển tiếp R nút đích D Trong mơ Hình 1.6, tín hiệu truyền từ nguồn S, nút chuyển tiếp R thu thập lượng chuyển thơng tin đến nút đích D Tất nút trang bị với ăngten hoạt động chế độ truyền bán song cơng (half-duplex) S R D Hình 1.6 Mơ hình thu thập lượng nút chuyển tiếp mạng vơ tuyến Giả sử khơng có liên kết trực tiếp từ S → D khoảng cách xa ảnh hưởng hiệu ứng bóng mờ, tất kênh truyền Rayleigh fading không lựa chọn tần số, hệ số kênh không đổi khối thời gian T, độc lập, phân phối giống (i.i.d.) từ khe CSI có sẵn thiết bị đầu cuối mạng Thời gian tổng cộng cho khối T, thời gian sử dụng cho thu thập lượng αT, nửa (1 - α)T/2 dùng cho tiếp nhận thơng tin nửa lại (1 - α)T/2 dùng cho chuyển tiếp thông tin với ≤ α ≤ 1.3 Hiện tượng phi tuyến tính mơ hình thu thập lượng vơ tuyến Với mơ hình thu thập lượng Hình 1.6 tín hiệu nhận nút chuyển tiếp R, ký hiệu yR Được cho bởi: yR  PS hSR s  nR , (1.1) PS cơng suất trung bình truyền nguồn, s tín hiệu truyền, nR baseband phụ thuộc nhiễu trắng Gauss (AWGN) với phương sai N0 Năng lượng thu thập khoảng thời gian αT cho E   T PS hS ,R , (1.2) < η ≤ hiệu suất chuyển đổi lượng Công suất phát nút chuyển tiếp chọn viết: PR  2 1 PS hS ,R (1.3) Giả sử nút chuyển tiếp giải mã thành cơng tín hiệu nhận Tín hiệu nhiễu SNR chặng S → R  SR PS | hSR |2  N0 Khi ta có đồ thị thu lượng nút chuyển tiếp sau: (1.4) Output Power (mW) Pth Pth Input power (mW) Hình 1.8: Đặc tính khơng tuyến tính ngõ Từ đồ thị Hình 1.8 cho thấy lượng thu thập liên tục tăng đến giá trị biểu thị  Pth khơng tăng nữa, công suất đầu vào vượt ngưỡng Pth dẫn đến bị bão hòa đầu Khi đó, ta có  2 2 P | h | , P | h |  Pth S SR S SR  (1   )  PR    2 P , PS | hSR |2  Pth th  (1   ) (1.5) Mơ hình thể hạn chế tượng phi tuyến gây hạn chế phần cứng bao gồm hạn chế độ nhạy cảm mạch dòng rò [13] Chương 2: MẠNG THU THẬP NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG KỸ THUẬT LỰA CHỌN CHUYỂN TIẾP VỚI MƠ HÌNH KHƠ NG TUYẾN TÍNH 2.1 Giới thiệu Trong mơ hình mạng thu thập lượng đề xuất Hình 2.1, số lượng nút chuyển tiếp tăng mục đích nâng cao hiệu hệ thống, cách sử dụng kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp, với nút chuyển tiếp có mức lượng thu thập lớn sử dụng để chuyển tiếp thông tin Mặc khác, để tăng khả chuyển tiếp thông tin thành công, phương pháp học tập kênh dựa phản hồi mức lượng nút chuyển tiếp [8] Khi chặng thứ hai, mơ hình trang bị nhiều ăng-ten nút D nhằm nâng cao hiệu thu nhận thông tin Nhiều anten D giúp cho hệ thống mạng mở rộng vùng diện tích thu hoạch lượng sóng vô tuyến, tăng số lượng ăng-ten hai đầu tăng cường đáng kể hiệu truyền/nhận lượng hệ thống Điều giúp mở rộng phạm vi hoạt động mạng chuyển tiếp với nút chuyển tiếp thu thập lượng với khoảng cách cố định 2.2 Mô hình đề xuất Anten S D Hình 2.1: Mơ hình lựa chọn chuyển tiếp phần lượng mạng vơ tuyến 2.2.1 Mơ tả hệ thống Xét mơ hình đề xuất Hình 2.1, tín hiệu truyền từ nguồn S, giao tiếp với nút đích D, diện N nút chuyển tiếp Rn với n = 1, 2,…, N Các nút S, Rn trang bị với ăng-ten nhất, nút D trang bị m = 1, 2,…,M ăng-ten, hệ thống hoạt động chế độ truyền bán song công (half-duplex) Tất nút chuyển tiếp không cung cấp lượng cố định, khơng có liên kết trực tiếp từ S → D khoảng cách xa ảnh hưởng hiệu ứng bóng mờ, tất kênh truyền Rayleigh fading không lựa chọn tần số, hệ số kênh không đổi khối thời gian T, độc lập, phân phối giống (i.i.d.) từ khe thông tin trạng thái kênh CSI có sẵn thiết bị đầu cuối mạng    max   SR ,  R D  n b (2.1) 2.2.2 Phân tích hệ thống Xét truyền liệu S  R , Các tín hiệu nhận Rn y Rn yRn  PS hSRn s  nR (2.2) Trong công thức (2.2), PS công suất truyền tối đa nút phát S, s liệu mà nút phát muốn truyền đến nút Rn , nR nhiễu cộng thu Từ (2.2) tỷ lệ công suất tín hiệu nhiễu nhận nút Rn sau:  SR  PS n | hSRn |2 N0 (2.3) Giả sử nút Rb lựa chọn, việc thu thập lượng xử lý thông tin Hình 2.2 Thời gian sử dụng cho thu thập lượng αT, nửa 1    T 1    T dùng cho tiếp nhận thơng tin nửa lại dùng cho chuyển tiếp thông tin với    0,1 αT yr(t) yr(t) Thu thập lượng + (1-α)T/2 yr(t) Nhận thơng tin Xử lý thơng tin (t) Hình 2.4: Giao thức chuyển mạch nút chuyển tiếp Tốc độ truyền SNR nhận cao Biểu thị Rb nút chuyển tiếp chọn Rb :  Rb  arg max  SRn n 1,2 N (2.4) Năng lượng thu hoạch relay chọn khoảng thời gian αT cho là: Eh   T PS max | hSRn |2 n 1 N (2.5) Trong < η ≤ hiệu suất chuyển đổi lượng Công suất phát Rn viết PRn  2 PS max | hSRn |2 n   1 N (2.6) Gọi Pth cơng suất ngưỡng mà cơng suất PR nhỏ nhất, PRn  2 ( PS | hSRb |2 , Pth ) n   1, , N (2.7) Tại nút Rn thu thập lượng chuyển đổi lượng điện liên tục, vìvậy, ta có:  2 2  (1   ) PS | hSR | , PS | hSR |  Pth PR     P, PS | hSR |  Pth  (1   ) th b b n (2.8) b * Giả sử Rb nút giải mã thành cơng chuyển thơng tin đến đích phía thu sử dụng đa anten ký hiệu M1 , M , , M M Ăng-ten Ăng-ten Nhánh thứ i SNR: Ăng-ten Ngõ kết hợp Nhánh  SNR: Nhánh Hình 2.5 Sử dụng kỹ thuật lựa chọn kết hợp nút đích Trong chặng phía thu sử dụng lựa chọn kết hợp (SC), kết hợp đầu tín hiệu nhánh với SNR cao ri M i Tại nhánh thứ ri tín hiệu thu với phương trình y Rb D yRb D  PRn | hRb D |2 ySRn  nD , (2.9) (2.9) hRb D , hệ số kênh liên kết Rn → D, PRn cơng suất trung bình truyền relay, nD nhiễu nội nút đích, phụ thuộc nhiễu trắng Gauss (AWGN) với phương sai N0 12 Đặt: X  max | hSR |2 , Y  max | hR D |2 m 1 M n 1,2 N b n  2 (1   ) Giả định tất liên kết chặng đầu độc lập, CDF  SRb đưa [26] FX ( x)  Pr( SRn  x)  Pr(max( SRb )  x)   x  ,   Pr( SRb  x)   1  exp     n1 n1   1   N N (2.17) Trong (2.17), PDF X nhờ vào việc mở rộng nhị thức [[32],(1.111)] N f X ( x)    1 n 1 n 1  nx  N n exp   n   1  1  (2.18) Sử dụng kỹ thuật lựa chọn kết hợp (SC) nút D, kênh truyền fading Rayleigh, CDF Y có dạng FY ( y )  Pr( Rb D  y )  Pr(max( Rb D )  y )   y  ,   Pr( Rb D  y )   1  exp     m1 m1   2   M M Với 2 trị trung bình biến ngẫu nhiên theo hàm mũ hRn D M fY ( y )    1 m1 M 1  my  M  m exp  , m       xác suất OP biểu diễn hàm sau: (2.19) , PDF Y (2.20) 13      PS X PS XY   PS X  PthY  , ,    th , PS X  Pth  - Pr      th , PS X  Pth  N0   N0  N0 N0     OP   Pr    I1 I2 (2.21) OP   ( I1  I ) , (2.22) (2.22) I1 I có kết là: Nt N M I1   ( th  Pth ) (1) t 1 n 1 m 1 t 1 n   e  1   tn N PS t m 1 (1) n 1 (1)t  m th N   N  M  n      t !  2 PS   n  m  m    n N  nP N     1  t , th    1  t , th   1PS  1PS      (2.23) Trong δ (x) hàm bước Nt ∈ [1, ∞) biểu thị số lượng bước M N  n th N m th N  n 1  N  m 1  M    (1)    (1)   exp    2 Pth   n  m1 m   n1  1PS I2   N M  (1) n1  N  (1) m1  M  exp   n th N  m th N     n  m    P   P n  m      S th    Pth   th (2.24) Pth   th Chứng minh I1 I2 Sử dụng xác suất có điều kiện, I1 viết lại sau: Pth   th   Pth N0   I1   PS   f X ( x)  fY ( y )dxdy Pth   Th  th N   thPN0  XPS  S (2.25) Để có I1 cách tường minh, cần PDF X Y Thay (2.18) (2.20) vào (2.25) 14 Pth   th 0  Pth N0  I1   PS N  nx   M  my  n 1  N  n m 1  M  m (  1) exp  (  1)     dxdy Pth   Th n   m  exp          n  m         th N0     thPN0  PS x  S (2.28) Á p dụng khai triển Taylor hàm xấp xỉ lũy thừa ex x =  m th N    1  m th N  exp        P x t !   P x  S  t 0  s  t t Thay đổi biến x  y   I1   t 0  th N Á p dụng công thức ([32], 3462.17) PS t m 1 n 1 ( 1) (1)  (1)  t! m 1 n 1 M Pth N PS   th N PS N n e 1 (2.30) ( y  th N PS  m th N     2 PS  t  N  n  M  2 n m    1   m (2.33) )   th N  y    PS   t dy Hay t t m1 n 1 ( 1)  m th N   N  M  n I1   ( th  Pth ) (1) (1)      t !  2 PS   n  m  m t 1 n 1 m1 Nt t 1 n   e  1   tn N PS N M    n N  nP N     1  t , th    1  t , th   1 PS  1 PS      Trong δ (x) hàm bước Nt ∈ [1, ∞) biểu thị số lượng bước ,(2.37) 15 Đối với I nút thu thập lượng ngõ bị bão hòa PS | hSR | Pth dẫn b đến cơng suất tín hiệu nhiễu chặng thứ  SRb chặng thứ hai  Rb D độc lập nên I viết lại sau:   P X P Y I  Pr   S , th  N0 N0    PS X   ,  P  th th  N   (2.38) Xác suất mạch thu thập lượng bị bão hòa      f X ( x)  fY ( y )dxdy  th N   th N0  Pth  PS I2      f ( x) f ( y )dxdy   N X  N Y th  thPS  Pth Pth   th (2.40) Pth   th Ta có biểu thức tường minh cho I Giải tích phân ta M N  n th N m th N  n 1  N  m 1  M  (  1) (  1) exp      n  m   P 2 Pth    m1   S  n1  I2   N M  (1) n1  N  (1) m1  M  exp   n th N  m th N     n  m   2 Pth    m1    1 PS  n1 Pth   th Pth   th (2.43) 2.4 Thông lượng Đối với hệ thống truyền dẫn giới hạn thời gian, thông lượng xác định cách thông qua xác suất dừng OP, với tốc độ truyền tải nguồn cố định  bit/giây/Hz Biết  tốc độ truyền cố định nguồn cần phải đáp ứng để   log (1   th ) ,  th giá trị ngưỡng SNR để phát liệu xác Khi đó, thơng lượng hệ thống cho bởi: 16   (1  OP) (1   )T /   (1   )(1  OP) T (2.44) Chương 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN 3.1 Mơ hình hóa (w) D S Hình 3.1 Mơ hình hóa hệ thống mặt phẳng chiều Trong mơi trường mô phỏng, giả sử nút S, Rn , D đặt mặt phẳng hai chiều x-y (Hình 3.1) Như nói trên, nút R1 , R2 , , Rn giả sử đặt gần nhau, khoảng cách nút nhau, gọi LSRn , LRn D khoảng cách từ nút S  Rn , Rn  D  Khi tham số tính sau: 1  LSRn  PL  1   LRn D  PL PL hệ số suy hao đường truyền 3.2 Một số đồ thị mô Đầu tiên học viên nghiên cứu tác động N t vào tính xác xác suất dừng OP Trong Hình 3.2 ta thấy rằng, tăng N t từ đến 16 OP có thay đổi, việc thay đổi cải thiện tính xác OP Cụ thể, Hình 3.2 cho ta thấy N t > đủ để cung cấp OP xác 17 Hình 3.2 Tác động N t vào tính xác OP Kế tiếp xem xét xác suất dừng OP lý thuyết mô đã nghiên cứu Trong Hình 3.2 ta thấy rằng, xác suất dừng OP hàm tỷ số công suất phát nhiễu có mật độ phân bố Gauss, SNR  PS N0 , theo đơn vị Decibel Như ta quan sát từ Hình 3.2, xác suất dừng mơ hình tăng giá trị SNR tăng Tuy nhiên, SNR tăng đến giá trị đó, xác suất dừng khơng tăng hội tụ đến giá trị mà không phụ thuộc vào SNR Ngồi ra, vị trí đặt nút chuyển tiếp có ảnh hưởng đến hệ thống thu thập lượng, cụ thể xR xa trạm phát lượng lượng thu thập cường độ tín hiệu nhận y Rn (t ) nút chuyển tiếp nhỏ, điều cho thấy ảnh hưởng nghiêm trọng hiệu ứng fading lên kênh truyền dẫn 18 đến cơng suất phủ sóng khơng dây chuyển tiếp trở nên yếu hơn, nút chuyển tiếp gần với nút đích Hình 3.2: Xác suất dừng vẽ theo giá trị SNR = 10:5:50dB, PS = 1, α = 0.3, eta = 0.8, R = 1, M = 2, N = 3, PL = 3, vị trí nút chuyển tiếp thay đổi xR = 0.1, 0.3, 0.5 Tiếp theo xét trường hợp hệ thống thông tin chuyển tiếp hai chặng với tốc độ khác Trong đồ thị Hình 3.3, ta thấy hạn chế kỹ thuật chuyển tiếp phần lượng chế độ truyền bán song công Việc truyền liệu thực tốt tốc độ truyền thấp, tốc độ chuyển tiếp thông tin từ nút S  D bị ảnh hưởng Cụ thể, tốc độ bit tăng lên OP tăng điều đồng nghĩa với tốc độ truyền tải thông tin chậm dẫn đến việc truyền tín hiệu khó khăn 19 Hình 3.3: Xác suất dừng vẽ theo giá trị SNR_dB = 10:5:50, PS  , α = 0.3, eta = 0.8, M = 2, N = 3, xR = 0.3, PL = 2, tốc độ bit thay đổi R = 1, 1.5, Trong Hình 3.4, ta thấy tác động hệ số chuyển đổi lượng α đến hiệu hệ thống thu thập lượng Chúng ta thấy α tăng OP tăng, α tăng đến giới hạn OP khơng tăng Điều cho ta thấy, lượng thu thập bị bão hòa α tiếp tục tăng 20 Hình 3.4: Xác suất dừng vẽ theo giá trị SNR_dB = 10:5:50, eta = 0.8, R = 1, M = 2, N = 3, xR = 0.3, PL = 2, PS  α thay đổi, α = 0.1, 0.3, 0.5 Kế tiếp khảo sát xác suất dừng OP theo hệ số phân chia theo thời gian với α có giá trị từ 0.1 đến 0.8 Hình 3.5 cho thấy xác suất dừng hệ thống chức truyền tải điện trung bình nguồn SNR thấp, tức là, PS  30dB , tăng công suất phát trung bình nguồn làm tăng xác suất dừng hệ thống Tuy vậy, bão hòa mức độ định PS , xác định Pth 21 Hình 3.5: Tác động α lên OP vẽ với giá trị PS  ;   0.1: 0.1: 0.8 ; eta = 0.8; R = 1, M = 4, N = 4, xR  0.5 , PL = 1, Pth  20dB công suất phát thay đổi SNR = 30, 35, 40dB Quan sát Hình 3.5 ta thấy, hệ số α tăng khoảng 0.1 đến 0.4 OP giảm giảm công suất phát từ 40dB đến 30dB thìOP giảm Điều đồng nghĩa với lượng thu thập tăng đạt cực đại α = 0.4, α tăng khoảng 0.5 đến 0.8 thìOP hội tụ điểm đó, điều cho thấy thu thập lượng nút chuyển tiếp chuyển sang trạng thái bão hòa Quan sát Hình 3.6 ta thấy, hệ số α tác động đến OP tốc độ bit thay đổi, cụ thể α = 0.1 đến 0.4 R = thìOP giảm không đáng kể tốc độ bit tăng lên R = 1.5 OP tăng theo lượng tương ứng, điều cho việc truyền tín hiệu khó khăn 22 Hình 3.6: Tác động α lên OP vẽ với giá trị SNRdB = 40, PS  ;   0.1: 0.1: 0.8 ; eta = 0.8; R = 1, M = 4, N = 4, xR  0.5 , PL = 1, Pth  20dB , tốc độ bit thay đổi R = 1, 1.5 Thêm nữa, kiểm chứng xác suất dừng hệ thống cho giá trị khác ngưỡng bão hòa, tức là, Pth = 5, 10, 20dB Theo dự kiến, tăng Pth cải thiện đáng kể hiệu hệ thống vùng tối ưu α, ký hiệu  opt Về mặt tốn học,  opt thu cách giải vấn đề tối ưu sau  opt  arg OP   , tùy thuộc vào    (2.26) Với biểu thức OP trên, khó khăn để phân tích biểu thức dạng tường minh cho αopt 23 Hình 3.7: Tác động α lên OP vẽ theo giá trị SNR = 40dB, PS  , α = 0.1:0.1:0.8, eta = 0.8, R = 1, M = 4, N = 4, xR  0.5 , PL = công suất ngưỡng thay đổi Pth = 5, 10, 20 dB Như Hình 3.7, ta thấy khoảng α = 0.1 đến 0.4 Pth  10dB OP giảm nhanh α = 0.5 đến 0.8 OP hội tụ đến α = 0.8 điều cho thấy lúc đầu mạch thu thập lượng sau tiến nhanh đến giá trị bão hòa Kết phân tích phù hợp với mơ phương pháp phân tích đề xuất Đồ thị Hình 3.8 rằng, số lượng ăng-ten nút D ảnh hưởng đến thu thập lượng không đáng kể Cụ thể, tăng số lượng ăng-ten OP tăng theo tỷ lệ α tăng khoảng 0.1 - 0.4 OP hệ thống lúc đầu tăng α = 0.1 OP đạt giá trị lớn α = 0.4 sau lượng thu thập tiến đến trạng thái bão hòa 24 Hình 3.8: Tác động α lên OP vẽ theo giá trị SNR = 40dB, Ps = 3, α = 0.1:0.1:0.8, eta = 0.8, R = 1, N = 4, xR  0.5 , PL = 1, Pth = 20dB, số ăng-ten nút D thay đổi M = 2, 3, Chúng ta nhận thấy rằng, thông lượng tốt α tăng Như minh họa Hình 3.9, α = 0.1 thơng lượng hệ thống tăng nhanh, ngồi thơng lượng hệ thống nhỏ α = 0.5 đạt giá trị tối ưu thông lượng tối đa kết phân tích phù hợp với mơ MonteCarlo 25 Hình 3.9 Thơng lượng hệ thống vẽ theo giá trị SNR = 25:5:65dB, PS = 1, eta = 0.8, R = 1, M = 2, N = 3, xR  0.3 , PL = 3, Pth = 20dB α thay đổi α = 0.1, 0.3, 0.5 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁ T TRIỂN 4.1 Kết luận Luận văn hoàn thành mục tiêu đề ra, cụ thể 1) Học viên xây dựng mơ hình khảo sát ảnh hưởng hiệu ứng khơng tuyến tính lên hiệu hệ thống thu thập lượng vô tuyến mạng truyền thông hai chặng sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp DF 2) Phân tích xác suất dừng OP theo dạng tường minh 3) Khảo sát kết luận ảnh hưởng tham số kênh lên hiệu hệ thống 26 Qua phân tích so sánh lý thuyết mô cho thấy ảnh hưởng hiệu ứng khơng tuyến tính lên mơ hình thu thập lượng vô tuyến không đáng kể truyền liệu tốc độ thấp truyền tốc độ cao hiệu suy giảm đáng kể Đặc biệt SNR cao thìtỷ số tín hiệu nhiễu chặng thứ hai (SNRRD) hội tụ đến số xác định, điều trái ngược với mơ hình thu thập lượng tuyến tính với SNR ln ln cao Các biểu thức tính OP Chương 2, cho thấy có ảnh hưởng đặt trưng suy giảm hiệu chứng minh tồn giá trị khơng tuyến tính cơng suất đầu vào tăng công suất phát PS Pth giảm Để hạn chế ảnh hưởng hiệu ứng không tuyến tính thìcác phần cứng có chất lượng giống cho tất thu phát nhằm tối ưu hóa hiệu hệ thống chuyển tiếp thu thập lượng 4.2 Hướng phát triển: Luận văn hoàn thành khối lượng nghiên cứu giao theo đề cương nhiên phát triển theo hướng sau - Phát triển mơ hình cho kỹ thuật truyền song cơng - Phát triển mơ hình nghiên cứu thu thập lượng nút chuyển tiếp mạng vô tuyến nhận thức - Khảo sát thu thập lượng nút chuyển tiếp trang bị nhiều ăngten ... nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng không tuyến tính lên hiệu hệ thống thu thập lượng vô tuyến 3 Chương 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài Truyền thông không dây với nút sử dụng lượng thu thập. .. Khảo sát kết luận ảnh hưởng tham số kênh lên hiệu hệ thống 26 Qua phân tích so sánh lý thuyết mô cho thấy ảnh hưởng hiệu ứng khơng tuyến tính lên mơ hình thu thập lượng vô tuyến không đáng kể truyền... máy thu lượng Tuy nhiên, thực tế, mơ hình thu thập lượng khơng tuyến tính hạn chế phần cứng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu mạng vô tuyến thu thập lượng Trong luận văn này, học viên tập trung nghiên