ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG
ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2/74 MỤC LỤC ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3/74 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 4/74 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1G First Generation 2G Second Generation 3G Third Generation GPP 3rd Generation Partnership Project 4G Fourth Generation 5G Fifth Generation AF Amplifi and Forward AMPS Advanced Mobile Phone Service AWGN Additive White Gaussian Noise BTS Base Transceiver Station CDF Cumulative Distribution Function CDMA Code Division Multiple Access CF Conpress-and-Forward CSI Channel State Information D2D Device to Device DF Decode and Forward EDGE Enhanced Data Rate for GSM for Evolution EH Energy Harvesting FDMA Frequency Division Multiple Access FM Frequency Modulation GPRS General Packet Radio Service GSM Global Systems for Mobile HD Half-Duplex HSPA High-Speed Packet Access IoT Internet of Things ITU International Telecommunication Union IS-95 Interim Standard-95 ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5/74 LTE Long-Term-Evolution MIMO Multiple-Input and Multiple-Output NMT Nordic Mobile Telephone PDF Probability Density Function PSR Power Splitting Base Relaying Protocol RF Radio-Frequency RX Receiver SMS Short Message Service SNR Signal to Noise Ratio TACS Total Access Communications System TDMA Time Division Multiple Access TD-SCDMA Time Division Synchronous Code Division Multiple Access TSR Time Switching Base Relaying Protocol TX Transmitter UMTS Universal Mobile Telecommunication System WCDMA Wideband Code Division Mulple Access ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6/74 CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐỀ TÀI 1.1 Lý lựa chọn đề tài: Mạng di động đời mang đến nhiều giá trị tích cực cho đời sống người Nó khơng giúp giải cơng việc cách dễ dàng mà phục vụ nhu cầu vui chơi giải trí, đồng thời giúp kết nối bạn bè, kết nối giới Từ cuối kỷ XX, mạng di động hệ đầu (1G) tiên phát minh đưa vào sử dụng nước phát triển Châu Âu, Mỹ Nga, trở thành phát minh gây phá lớn phương thức giao tiếp truyền tin người với người mà không bị phụ thuộc khoảng cách địa lý Chỉ sau thập kỷ hình thành phát triển, mạng di động tiến hóa khơng ngừng lên đến hệ thứ (5G), với mục đích nâng cấp phục vụ tốt cho người dùng, mang đến chất lượng tối ưu tốc độ truyền, dung lượng truyền, liệu truyền, chức mở rộng tin nhắn thoại, âm thanh, hình ảnh ưu việt so với bước ban đầu Tuy nhiên, vấn đề khó tránh khỏi số lượng người dùng ngày tăng lên, làm cho hệ thống mạng di động trở nên tải lãnh thổ Việt Nam có 96.000 trạm BTS tổng diện tích với kinh phí đầu tư với 30.000 tỷ Bởi thế, việc nghiên cứu phát triển đưa giải pháp việc sử dụng nút mạng di động đóng vai trò anten trung gian thu phát tín hiệu từ BTS đến người dùng thiết bị di chuyển ngồi tầm phủ sóng BTS từ việc trao đổi thơng tin ln diễn liên tục đảm bảo chất lượng dịch vụ 1.2 Cơ sở khoa học đề tài: Tín hiệu node nguồn phát đến node relay trước truyền tới node đích Thực tế relay thường cung cấp lượng từ nguồn, nhiên để giải vần đề lượng đề hệ sau cần nghiên cứu cho tối ưu chất lượng lẫn chi phí vận hành Vì việc lợi ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 7/74 dụng lượng có tín hiệu phát để cung cấp cho Relay trung gian trở thành tốn cần giải để giúp Relay hoạt động ổn định điều kiện mà không bị vướng bận vấn đề nguồn cấp 1.3 Phạm vi nghiên cứu đề tài: Trong đề tài ta xét kỹ thuật khuếch đại chuyển tiếp (AF) kĩ thuật nhà nghiên cứu thực nghiệm từ lý thuyết đến thực tế Trong hệ thống AF, lượng thu hoạch (EH) từ sóng vơ tuyến (RF) tận dụng lượng để chuyển tiếp mang thơng tin từ nguồn đến đích Hệ thống gồm hai giao thức: dựa thời gian chuyển đổi (TSR) cấu trúc phân tách công suất (PSR) Hai giao thức có đặc điểm riêng ta sâu vào tìm hiểu Chương 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: • • • • • • Tìm hiểu kỹ thuật chuyển tiếp AF Tìm hiểu mơ hình nút chuyển tiếp Tìm hiểu mơ hình mạng truyền thơng bán song cơng Cơ sở việc nghiên cứu AF Đánh giá hiệu kỹ thuật AF Đánh giá hai giao thức TSR PSR hệ thống AF tiêu chí dung lượng thông lượng ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 8/74 CHƯƠNG SƠ LƯỢC VỀ CÁC THẾ HỆ THƠNG TIN DI ĐỘNG VÀ MƠ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN THƠNG HỢP TÁC 2.1 Khái qt q trình hình thành mạng thông tin di động: Hệ thống thông tin di động (hay hệ thống tế bào số) hệ thống dùng liên liên lạc thơng qua sóng điện, vừa liên lạc vừa di chuyển vùng phủ sóng trạm Các dịch vụ điện thoại di động cuối năm 1970 xuất hiện, hệ thống điện thoại di động chưa thực tiện lợi có dung lượng thấp phát triển hệ thống không ngừng để tiếp tục cải thiện, nâng cao chất lượng dịch vụ cho người dùng Hình 2-1: Q trình phát triển mạng thơng tin di động Thực tế đời từ 1920 dùng cho cảnh sát Mỹ trao đổi thông với Nhưng đến năm 1970 hệ thống di động AMPS (advanced mobile phone service) nhóm Bell LaBST triển khai Tiếp đến 1982 Bưu viễn thơng liên minh châu âu sáng lập nhóm phụ trách di động GSM (Group Special Mobile) để chuẩn hóa thống cho hệ thống thông tin di động tồn châu âu Đến năm 1991 hãng Qualcom bắt đầu triển khai công nghệ CDMA hệ thống thông tin di động theo chuẩn IS-95 (Interim Standard-95A) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 9/74 Hình 2-2: Thống kê thuê bao thị phần công nghệ di động tồn cầu Tại Việt Nam đến năm 1992 hệ thống thơng tin di động đời với tầm 5000 thuê bao Từ nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động đời: • Năm 1993 nhà mạng Mobifone thành lập liên doanh công ty bưu viễn thơng Việt Nam (VNPT) tập đồn COMVIK Thụy Điển • Đến 1996 VNPT tiếp tục lập Vinafone • Năm 2002, Tập đồn TELECOM Hàn Quốc xâm nhập thị trường Việt Nam với tên Sfone hoạt động vài năm khơng phù hợp nên sớm bị khai tử • 6/2004, Công ty viễn thông quân đội với tên Viettel hình thành khơng ngừng lớn mạnh mang tầm quốc tế ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10/74 Hình 2-3: Lịch sử phát triển thông tin di động Việt Nam đến 2011 2.2 Mạng thông tin di động qua hệ: 2.2.1 Mạng di động hệ (1G): Từ cuối năm 1979 1G bắt đầu thương mại hóa chưa rộng rãi mạng di động vơ tuyến xuất thời kì giới nên đơn giản nhiều nhược điểm Sau thời kì cách mạng mạng di động mở 10 năm công nghệ mạng di động đời Mạng di động 1G hệ thống giao tiếp thông tin qua tín hiệu analog Mạng di động 1G sử dụng anten thu phát sóng gắn ngồi thiết bị, kết nối theo tín hiệu tương tự truyền đến trạm thu phát sóng để nhận tín hiệu xử lý thoại qua module gắn bên thiết bị di động Vì lí mà hệ mạng di động giới có kích thước lớn cồng kềnh vừa tích hợp lúc module phát (TX) thu tín hiệu (RX) Tần số từ 150MHz có nhiều chuẩn kết nối tùy theo vùng: NMT (Nordic Mobile Telephone) Bắc Âu Nga dùng, AMPS (Advanced Mobile Phone System) chuẩn Mỹ, TACS (Total Access Communications System) chuẩn Anh, JTAGS Nhật Bản, C-Netz Tây Đức, Radiocom cho Pháp, RTMI chuẩn Ý…Công nghệ sử dụng cho 1G FDMA điều chế tần số (FM) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 56/74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thơng Tin Di Động, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn Thông”, NXB Bưu điện,2001 [2] ThS Đỗ Thị Minh Quế, “Kỹ thuật chuyển tiếp (amply and forward) hệ thống truyền thông đa chặng”, thư viện học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng, 2013 Tiếng Anh: [3] J Xu and R Zhang, “Throughput optimal policies for energy harvesting wireless transmitters with non-ideal circuit power,” accpepted in IEEE J Sel Area Comm., 2013 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/1204.3818 [4] C K Ho and R Zhang, “Optimal energy allocation for wireless communications with energy harvesting constraints,” IEEE Trans Signal Process., vol 60, no 9, pp 4808–4818, Sep 2012 [5] S Luo, R Zhang, and T J Lim, “Optimal save-then-transmit protocol for energy harvesting wireless transmitters,” accpeted in IEEE Trans Wireless Commun., 2013 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/1204.1240 [6] X Zhou, R Zhang, and C K Ho, “Wireless information and power transfer: Architecture design and rate-energy tradeoff,” 2012 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/1205.0618 [7] L R Varshney, “Transporting information and energy simultaneously,” in Proc IEEE ISIT, 2008 [8] P Grover and A Sahai, “Shannon meets Tesla: wireless information and power transfer,” in Proc IEEE ISIT, 2010 ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 57/74 [9] A M Fouladgar and O Simeone, “On the transfer of information and energy in multi-user systems,” accepted for publication in IEEE Commun Lett., 2012 [10] B K Chalise, Y D Zhang, and M G Amin, “Energy harvesting in an OSTBC based amplify-and-forward MIMO relay system,” in Proc IEEE ICASSP, 2012 [11] K Huang and V K N Lau, “Enabling wireless power transfer in cellular networks: architecture, modeling and deployment,” submitted to IEEE J Sel Areas Commun., 2012 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/1207.5640 [12] P Popovski, A M Fouladgar, and O Simeone, “Interactive joint transfer of energy and information,” ArXiv Technical Report, 2012 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/1209.6367 [13] L Liu, R Zhang, and K.-C Chua, “Wireless information transfer with opportunistic energy harvesting,” accepted for publication in IEEE Trans Wireless Commun., 2012 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/1204.2035 [14] R Zhang and C K Ho, “MIMO broadcasting for simultaneous wireless information and power transfer,” accepted in IEEE Trans Wireless Commun., 2012 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/1105.4999 [15] V Raghunathan, S Ganeriwal, and M Srivastava, “Emerging techniques for long lived wireless sensor networks,” IEEE Commun Mag., vol 44, no 4, pp 108– 114, Apr 2006 [16] J A Paradiso and T Starner, “Energy scavenging for mobile and wireless electronics,” IEEE Trans Pervasive Comput., vol 4, no 1, p 1827, Jan 2005 [17] B Medepally and N B Mehta, “Voluntary energy harvesting relays and selection in cooperative wireless networks,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 9, no 11, pp 3543–3553, Nov 2010 [18] Z Xiang and M Tao, “Robust beamforming for wireless information and power transmission,” IEEE Wireless Commun Letters, vol 1, no 4, pp 372–375, 2012 ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 58/74 [19] S Lee, K Huang, and R Zhang, “Cognitive energy harvesting and transmission from a network perspective,” in Proc IEEE ICCS, 2012 [20] P T Venkata, S N A U Nambi, R V Prasad, and I Niemegeers, “Bond graph modeling for energy-harvesting wireless sensor networks,” IEEE Computer Society, vol 45, no 9, pp 31–38, Sep 2012 [21] J N Laneman, D N C Tse, and G W Wornell, “Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior,” IEEE Trans Inf Theory, vol 50, no 12, pp 3062 – 3080, Dec 2004 [22] M O Hasna and M.-S Alouini, “Performance analysis of two-hop relayed transmissions over Rayleigh fading channels,” in Proc IEEE VTC, 2002 [23] I S Gradshteyn and I M Ryzhik, Table of integrals, series, and products, 4, Ed Academic Press, Inc., 1980 [24] Nasir AA, Zhou X, Durrani S, Kennedy R, “Relaying protocols for wireless energy harvesting and information processing” IEEE Transactions on Wireless Communications, 2013, vol 12, no 7, p 3622–3636 ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 59/74 PHỤ LỤC A Giao thức PSR T Energy Harvesting at R (ρP) R → D Information Transmission S → R Information Transmission ((1 − ρ)P) T/2 Tính tốn thu hoạch lượng node relay: T/2 EHηρP = hS EH PηρP h = R = T/2 Công suất truyền máy chuyển tiếp R là: T ÷ 2 (A.1) S (A.2) Tín hiệu thu node relay: y R = x S h + n R Thay xS = (A.3) ( − ρ ) PS s ( t ) vào (A.3): yR = h ( − ρ ) PS s ( t ) + nR (A.4) Tín hiệu thu node đích D: y D = x R g + n D y D = Gy R g + n D G= out = in (A.5) PR ( − ρ ) PS h2 + N0 (A.6) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 60/74 Hệ số khuếch đại xR out = = yR in G= G2 = PR ( − ρ ) PS h2 + N0 (A.7) E{xR } PR = E{ yR } ( − ρ ) | h | Ps + N o => (A.8) Thay (A.6) vào: x R = GyR = ( => Vậy PR ( − ρ ) Ps h2 + N0 ) yR (A.9) y D = gx R + n D (A.10) = gGy R + n D = gG (hxS + n R ) + n D = gGhxs + gGnR + n D signal gh = (A.11) noise ( − ρ ) PS s ( t ) PR + nR g ( − ρ ) PS h + N ( − ρ ) PS h2 PR + N0 + nD (A.12) Từ ta tính tỉ lệ tín hiệu nhiễu (3.15): ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 61/74 E { signal part in } SNR = E { noise part in } = 2 g h G PS (1 − ρ ) g G2 N0 + N0 2 g h PS (1 − ρ ) = 2 g N0 + N0 [(1 − ρ ) h PS + N ] h ηρ PS = (A.13) g h PS 2ηρ (1 − ρ ) g h ηρ PS N + ( − ρ ) h PS N + N 2 (A.14) Tốc độ truyền dẫn R (bits/giây/Hz) Theo công thức Shanon ta có: ngưỡng mà nhiễu cho phép node D Xác suất dừng sử dụng nút chuyển tiếp AF tính sau: pout =p(SNR ax + b ) (cx − dx) , h > d / c d /c p out = ∫ az + b az + b ) dz + ∫ f x ( z ) p ( y < )dz cz − dz cz − dz d /c f x ( z) p( y > d /c = ∫ ∫ f x ( z ) dz + f x ( z )(1 − e − az +b ( cz − dz ) λg ) dz d /c (A.19) đó: −z f x ( z ) = e λh x= h λh hàm phân bố xác suất (PDF) với biến ngẫu nhiên p( g < z ) = − e − z λg hàm phân bố tích luỹ (CDF) với biến ngẫu nhiên y= g Suy công thức xác suất dừng (3.16): pout = − λh ∞ ∫e z ax + b − + λh cx − d λg ( ) ÷ ÷ ÷ dz c b (analytical) (A.20) Tính dựa cơng thức hàm Bessel pout sau: − pout Với u= d cλh ∞ e = 1− cλh ∫e − u a − cλh uλg du = − e − d cλh u K1 (u) (A.21) 4a cλh λg Suy công thức sấp xỉ : pout = − e − d cλh u K1 (u) (aproximation) (A.22) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 63/74 Thơng lượng (Throughput) công thức: T ( − pout ) R τ = ( − pout ) R = T (A.23) Thơng lượng τ tính đơn vị bits/s/Hz Dung lượng hệ thống: Fγ D (γ ) = p(γ D < γ ) = − az + b z ÷ ∞ − + λh cz − dz λg ÷ ÷ ( e λh ∫d ) dz (A.24) c Với: a = ( − ρ ) PS N0γ ; b = γ N ; c = PS ( − ρ ) ηρ ; d = ηρ PS N 0γ Đạo hàm theo fγ D (γ ) = γ : δ Fγ D (γ ) = δγ λhγ ∞ (az + b) cz e − dz ) λg ∫ (c z d c z az + b − + λh cz − dz λ g ( ) ÷ ÷ ÷ dz (A.25) Dung lượng C tính sau (3.18): C= ∞ ∫ fγ D (γ ) log (1 + γ )d γ (A.26a) γ =0 = ∞ ∞ ∫ ∫ γ =0 z = d c (az + b) cz e (c z − dz ) λg λh z az + b ÷ − + λh cz − dz λ ÷ g ÷ ( ) log (1 + γ )dzd γ (analatical) (A.26b) Còn theo cơng thức hàm bessel xem [23] thì: Fγ D (γ ) = p (γ D < γ ) = − e − d cλh u K1 ( u ) (A.27) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 64/74 Đạo hàm (A.27): −d −d δ Fγ D (γ ) u K (u )e cλh duK1 (u )e cλh fγ D (γ ) = ≈ + δγ 2γ γ cλh (A.28) Sử dụng hệ chứng minh hàm Bessel xem [23]: d v ( z K v (z)) = − z v K v −1 ( z ) dz (A.29) Suy dung lượng hệ thống sấp xỉ là: −d −d ∞ u K (u )e cλh duK1 (u )e cλh C= ∫ ( + ) log (1 + γ ) d γ 2γ γ cλh γ =0 (aproximation) (A.30) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 65/74 Giao thức TSR T Thu lượng R Truyền tín hiệu từ Truyền tín hiệu từ EH at R S->R R->D αT Tính toán thu thập lương (EH) relay: EHηρP = hS αT (A.31) Từ đó, cơng suất truyền từ máy chuyển tiếp là: PR = EH (1 − α ) T = ηPS h α T 2ηPS h α = T ( 1α− ) (1 − α ) (A.32) ) (A.33) Đặt α ( 1α− Suy ra: PR = kPS h k = 2η (A.34) Trong đó: 0 Vậy PR PS h + N ) yR yD = gxR + nD = gGyR + nD (A.40) (A.41a) (A.41b) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 67/74 = gG (hxS + nR ) + nD (A.41c) = gGhxS + gGnR + nD (A.41d) noise signal E { signal part in } SNR = E = { noise part in } h g PS G = g G N0 + N0 h g 2 g PS N N + 02 G (A.42) Thay G vào (A.42): 2 h g PS PR SNR = 2 g N PR + h PS N + N = kPS h g 2 2 kPS N h g + h PS N + N (A.43) Suy ra: SNR = kPS h g 2 2 kPS N h g + h PS N + N (A.44) Tốc độ truyền dẫn R(bits/giây/Hz) Theo cơng thức shanon ta có: ngưỡng mà nhiễu cho phép node D Xác suất dừng sử dụng nút chuyển tiếp AF tính sau: pout =p(SNR d /c p out = ∫ ax + b ) (cx − dx) , h > d / c az + b az + b f x ( z ) p( y > ) dz + ∫ f x ( z ) p( y < )dz cz − dz cz − dz d /c d /c = ∫ f x ( z )dz + ∫ f x ( z )(1 − e − az + b ( cz − dz ) λg )dz d /c (A.49) đó: −z f x ( z ) = e λh x= h λh hàm phân bố xác suất (PDF) [22] với biến ngẫu nhiên p( g < z ) = − e − z λg hàm phân bố tích luỹ (CDF) [22] với biến ngẫu nhiên y= g Suy ra: pout = − λh ∞ ∫e z ax + b − + λh cx − d λg ( ) c b ÷ ÷ ÷ dz (analytical) (A.50) Tính dựa cơng thức hàm Bessel pout sau: ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 69/74 − pout d cλh ∞ e = 1− cλh ∫e − u a − cλh uλg du = − e − d cλh u K1 (u) (A.51) 4a cλh λg Với u= (A.52) pout = − e Suy ra: − d cλh u K1 (u) (aproximation) (A.53) Thông lượng (Throughput): T ( − pout ) R (1 − α ) τ = ( − pout ) R (1 − α ) = T (A.54) Thơng lượng τ tính đơn vị bits/s/Hz Dung lượng hệ thống: Fγ D (γ ) = p(γ D < γ ) = − az + b z ∞ − + λ h cz − dz λg ( e λh ∫d ) ÷ ÷ ÷ dz (A.55) c Với: a = PS N 0γ ; b = γ N ; c = kPS ; d = kPS N 0γ Đạo hàm theo γ : δ F (γ ) fγ D (γ ) = γ D = δγ λhγ ∞ ( az + b) cz e − dz ) λg ∫ (c z d c z az + b − + λh cz − dz λ g ( ) ÷ ÷ ÷ dz (A.56) Từ tính dung lượng theo cơng thức xác (3.9): C= ∞ ∫ fγ D (γ ) log (1 + γ )d γ γ =0 (A.57) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 70/74 = ∞ ∞ (az + b) cz e (c z − dz ) λg λh ∫ ∫ γ =0 z = d c z az + b − + λh cz − dz λ g ( ) ÷ ÷ ÷ log (1 + γ )dzd γ (analytical) (A.58) Còn theo cơng thức hàm bessel thì: Fγ D (γ ) = p (γ D < γ ) = − e − d cλh u K1 ( u ) (A.59) Đạo hàm (A.59): −d −d δ Fγ D (γ ) u K (u )e cλh duK1 (u )e cλh fγ D (γ ) = ≈ + δγ 2γ γ cλh (A.60) Sử dụng hệ chứng minh hàm Bessel: d v ( z K v (z)) = − z v K v −1 ( z ) dz (A.61) Suy dung lượng hệ thống sấp xỉ (3.10) là: C= ∞ ∫( γ =0 u K (u )e 2γ −d cλh + duK1 (u )e γ cλh −d cλh ) log (1 + γ ) d γ (aproximation) (A.62) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CƠNG ... ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MÔ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3/74 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ... triển khai công nghệ CDMA hệ thống thông tin di động theo chuẩn IS-95 (Interim Standard-95A) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ... tiêu chí dung lượng thông lượng ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO MƠ HÌNH KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP BÁN SONG CÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 8/74 CHƯƠNG SƠ LƯỢC VỀ CÁC THẾ HỆ THÔNG