Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (tt)

Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)Kỹ thuật truyền đa truy nhập không trực giao hợp tác với bộ khuếch đại chuyển tiếp (Luận văn thạc sĩ)

1 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với nhu cầu thông tin liên lạc người với ngày nhiều rộng hơn, truyền thơng khơng dây đóng vai trò vơ quan trọng việc kết nối người với tính linh hoạt Vì vậy, hệ thống truyền thông không dây nhà nghiên cứu giới quan tâm Khởi đầu công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA), công nhận công nghệ đa truy nhập hệ thứ (1G) Tiếp theo công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), chấp nhận công nghệ đa truy nhập hệ thứ (2G) Tuy nhiên, theo thời gian ngày có nhiều người dùng nên cơng nghệ 2G đáp ứng nhu cầu sử dụng thiết bị di động ngày tăng cao nên công nghệ đa truy nhập hệ thứ (3G) đời, cơng nghệ đa truy nhập theo mã (CDMA) Khoảng 10 năm trở lại đây, với tốc độ dân số ngày tăng cao, đôi với việc kết nối người ngày tăng lên Vì thế, đòi hỏi cần phải có giải pháp để đáp ứng nhu cầu sử dụng người nên công nghệ đa truy nhập hệ thứ (4G) đưa Đó cơng nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDM) Nhưng vài năm trở lại đây, ngành công nghệ thông tin ngày phát triển với ứng dụng lưu trữ liệu lớn Bên cạnh đó, việc phát triển thiết bị động thông minh, kết nối người với mà kết nối thiết bị động với Với việc nguồn tần số cấp phép sử dụng ngày cạn kiệt nên đòi hỏi cần phải có cơng nghệ nhằm giải vấn đề Vì vậy, nhà khoa học đề xuất cơng nghệ đa nhập hệ mới, công nghệ đa truy nhập không trực giao (NOMA) đề xuất công nghệ đa truy nhập hệ thứ (5G) Công nghệ đa truy nhập không trực giao (NOMA) giải phần lớn vấn đề thiếu phổ tần cho người dùng mở miền mới, miền cơng suất Bên cạnh việc phát triển cơng nghệ cần giữ lại kỹ thuật tối ưu công nghệ trước Bởi vậy, truyền thông hợp tác kế thừa trở thành yếu tố cần thiết nhằm cải thiện hiệu hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến Trong luận văn, Học viên nghiên cứu sử dụng truyền thông hợp tác kỹ thuật NOMA dùng kỹ thuật khuếch đại chuyển tiếp (AF) để đánh giá hiệu kỹ thuật so với kỹ thuật đa truy nhập trực giao thông thường (OMA) hợp tác tương tự, xem xét đến xác suất dừng hệ thống chế độ tỉ số cơng suất tín hiệu nhiễu mức cao Nội dung luận văn chia làm chương, cụ thể sau:  Chương – Lý thuyết tổng quan Trong Chương 1, tìm hiểu cách thức truyền tín hiệu mạng NOMA, kỹ thuật chuyển tiếp kỹ thuật kết hợp  Chương – Phân tích đánh giá hiệu hệ thống NOMA hợp tác với nút chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật AF Trong Chương 2, đưa mô hình đề xuất, phân tích đánh giá hiệu hệ thống từ biểu thức xác suất dừng hệ thống  Chương – Mô kết Trong Chương 3, sử dụng phương pháp mô Monte – Carlo phần mềm Matlab để kiểm chứng kết mơ kết phân tích lý thuyết dựa kết xác suất dừng OP  đưa Chương Cuối phần kết luận hướng phát triển đề tài 3 Chương – LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Trong khoảng vài năm trở lại đây, công nghệ truyền thơng khơng dây đóng vai trò vô quan trọng việc chuyển tải thông tin, liệu khác mà nhu cầu sử dụng người ngày tăng cao Với xu hướng xã hội ngày phát triển, kết nối người tăng mà có kết nối thiết bị thông minh với nhau, đòi hỏi hệ thống vơ tuyến ngày phải cải tiến để đáp ứng nhu cầu sử dụng người dùng Hiện nay, nhà khoa học giới không ngừng nghiên cứu để đưa giải pháp tăng cường khả kết nối Vì việc sử dụng mạng truy nhập NOMA hợp tác quan tâm nghiên cứu Đây lý để Học viên định hướng theo nghiên cứu 1.2 Các nghiên cứu liên quan 1.3 Kỹ thuật đa truy nhập không trực giao (NOMA) 1.3.1 Giới thiệu Ghép kênh NOMA Công suất Phân bổ công suất cho người dùng thứ Phân bổ công suất cho người dùng thứ hai Tần số PT h2 Trạm gốc S  h1 P2 P1 Người dùng thứ hai khơng có SIC  D2  Người dùng thứ với SIC  D1  Khử nhiễu (SIC) SIC tín hiệu người dùng thứ hai Giải mã tín hiệu người dùng thứ Giải mã tín hiệu người dùng thứ hai Hình 1.1: Mơ hình NOMA đường xuống 1.3.2 Mơ tả hoạt động Như Hình 1.1, mơ hình đề xuất NOMA đường xuống bao gồm trạm gốc  S  , hai thiết bị người dùng người dùng thứ  D1  người dùng thứ  D2  S truyền tín hiệu x , x  x1  x2 Tín hiệu nhận hai người dùng sau: yi  hi x  ni , (1.1) Tại D1 cần phải sử dụng kỹ thuật khử nhiễu (SIC) Giả sử h1 h2 hệ số kênh truyền D1 D2 , h1 N 0,1  h2 N 0,2 Vì vậy, tỉ số tín hiệu nhiễu  12  x2 D1  12  P2 h1 2 P1 h1  N 0,1 (1.2) Ta có tỉ số tín hiệu nhiễu   x1 D1 1  P1 h1 N 0,1 (1.3) Tại D2 (không sử dụng SIC), sau nhận tín hiệu x từ S , với mã xác nhận D1 gửi tới nên tỉ số tín hiệu nhiễu   nhận D2 P2 h2 2  P1 h2 2  N 0,2 (1.4) 1.3.3 Lợi ích kỹ thuật NOMA NOMA kỹ thuật ghép kênh nhằm mục đích cải thiện hiệu phổ cách sử dụng tên miền mới, miền cơng suất mà miền khơng sử dụng hệ thống trước 1.4 Các kỹ thuật chuyển tiếp 1.4.1 Giới thiệu hSR R hRD Nút chuyển tiếp S D Nút nguồn Nút đích Hình 1.2: Mơ hình chuyển tiếp đơn giản R hSR S Nút nguồn Nút chuyển tiếp hSD hRD D Nút đích Hình 1.3: Mơ hình chuyển tiếp hợp tác 1.4.2 Kỹ thuật giải mã chuyển tiếp (DF) 1.4.3 Kỹ thuật khuếch đại chuyển tiếp (AF) 1.5 Các kỹ thuật NOMA hợp tác 1.5.1 Giới thiệu Mơ hình đa truy nhập không trực giao (NOMA) xảy tượng có số người dùng điều kiện truyền khó khăn lý bị che chắn vật cản, nhiễu từ thiết bị khác khoảng cách xa mức cho phép ảnh hưởng tới chất lượng tín hiệu nhận người dùng đầu cuối Chính vậy, kỹ thuật NOMA cần phải có hợp tác nút người dùng từ kênh truyền khác kênh truyền trực tiếp kênh truyền chuyển tiếp để nâng cao chất lượng hệ thống 1.5.2 Kỹ thuật NOMA hợp tác DF 1.5.3 Kỹ thuật NOMA hợp tác AF 1.6 Các kỹ thuật hợp tác 1.6.1 Kỹ thuật kết hợp lựa chọn (SC) Kỹ thuật SC hoạt động nguyên tắc lựa chọn tín hiệu có tỉ số tín hiệu nhiễu SNR  tốt số tất tín hiệu nhận từ nhánh khác trước tiến hành đưa vào xử lý 1.6.2 Kỹ thuật kết hợp tỉ số tối đa (MRC) Kỹ thuật tạo tín hiệu có tỉ số SNR trung bình tổng SNR riêng lẻ tín hiệu thu từ nhánh khác 1.6.3 Kỹ thuật kết hợp cân (EGC) Tỉ số SNR đầu phương pháp EGC thỏa điều kiện công suất nhiễu nhánh 6 Chương – PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG NOMA HỢP TÁC VỚI NÚT CHUYỂN TIẾP SỬ DỤNG KỸ THUẬT AF 2.1 Mơ hình hệ thống 2.1.1 Mơ tả hoạt động mơ hình đề xuất Trong phần này, thành phần mơ hình hệ thống NOMA hợp tác với nút chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật AF giới thiệu Cụ thể sau, Học viên đề xuất mô hình mạng hợp tác đa truy nhập khơng  S  , nút chuyển tiếp  R  hai nút đích, nút đích thứ  D1  nút đích thứ hai  D2  Mỗi thiết bị có ăng-ten Hệ thống hoạt động kênh trực giao (NOMA) đường xuống bao gồm nút nguồn truyền fading Rayleigh, chế độ bán song công (half – Duplex), sử dụng giao thức khuếch đại chuyển tiếp ( AF ) Trong mơ hình đề xuất, nút D1 sử dụng hai kỹ thuật kết hợp khác nhau, kỹ thuật MRC kỹ thuật SC 2.1.1.1 Mơ tả hoạt động mơ hình đề xuất sử dụng kỹ thuật MRC ySD D1 MR hSD ySRD C hRD xR S hSR x ySR hRD R yD D2 Khe thời gian thứ Khe thời gian thứ hai Hình 2.1: Mơ hình đề xuất hệ thống NOMA hợp tác sử dụng MRC Trong khe thời gian thứ nhất, tín hiệu nhận D1 ySD1  hSD1 x  nSD1 (2.1) Và tín hiệu nhận R ySR  hSR x  nSR (2.2) Sau nút R nhận tín hiệu từ S ySR sử dụng kỹ thuật khuếch đại với giá trị  [14]  PR PT hSR  N0 (2.3) Vì vậy, tín hiệu nhận R sau khuếch đại tín hiệu ySR với đại lượng  xR   ySR (2.4) Tại khe thời gian thứ 2, nút R sau khuếch đại tín hiệu nhận cơng thức (2.4) tiếp tục truyền đến D1 D2 Tín hiệu nhận D1 từ R truyền tới cho công thức sau: ySRD1  xR hRD1  nRD1 , (2.5) Thay (2.2) (2.4) vào (2.5), ta có ySRD1   hSR hRD1 x   hRD1 nSR  nRD1 (2.6) Đặt: hSRD1   hRD1 hSR , (2.7) nSRD1   hRD1 nSR  nRD1 (2.8) Thay (2.7) (2.8) vào (2.6), ta ySRD1  xhSRD1  nSRD1 (2.9) Ta có tín hiệu nhận D2 từ R truyền tới yD2  hRD2 xR  nD2 (2.10) Tại nút D1 , sau nhận tín hiệu từ R chuyển tới kết hợp với tín hiệu nhận từ S truyền tới khe thời gian thứ công thức (2.1) cách sử dụng kỹ thuật kết hợp tỉ số lớn (MRC) để có tín hiệu tốt Tín hiệu nhận D1 sau kết hợp yD1   hSD1    * *  hSRD1  x  hSD n  hSRD  hRD1 nSR  nRD1 (2.11) SD1  * * Trong (2.11), hSD hSRD hai đại lượng liên hợp phức tương 1 ứng hSD1 hSRD1 2.1.1.2 Mô tả hoạt động mơ hình đề xuất sử dụng kỹ thuật SC ySD D1 ySRD hSD SC hRD xR S x hSR ySR R hRD yD D2 Khe thời gian thứ Khe thời gian thứ hai Hình 2.2: Mơ hình đề xuất hệ thống NOMA hợp tác sử dụng SC Trong khe thời gian thứ nhất, tương tự sử dụng kỹ thuật MRC tín hiệu thu D1 R ySD1 ySR hai cơng thức (2.1) (2.2) Sau đó, D1 sử dụng giao thức khử nhiễu (SIC) dựa vào thông tin trạng thái kênh truyền (CSI) để giải mã tín hiệu D1 Còn R với tín hiệu nhận ySR từ S khuếch đại thành xR với độ khuếch đại  cho (2.3) Trong khe thời gian thứ hai, nút S không truyền tín hiệu Tại nút R , sau tín hiệu khuếch đại thành xR tiếp tục truyền tới D1 D2 với tín hiệu nhận ySRD1 y D2 (2.9) (2.10) Lúc D1 tiếp tục sử dụng giao thức SIC lần để giải mã tín hiệu D1 Tại D1 , sau giải mã thành cơng tín hiệu D1 từ R tới tiếp tục sử dụng kỹ thuật kết hợp chọn lựa (SC) để chọn tín hiệu tốt 2.1.2 Xét tỉ số tín hiệu nhiễu giao thoa 2.1.2.1 SNR mơ hình đề xuất theo kỹ thuật MRC Ta có SNR x2 D1 từ công thức (2.11) cho sau  D12  P1  hSD1   hSR  2 2 P2  hSD1   hSR hRD1    2 2 2   hRD1    hSD1   hSR hRD1   hRD1  1  N     (2.12) Ta có SNR nhận D1 dựa vào (2.11) sau P1  hSD1   D1  2   hSR hRD1   2 hRD1   hRD1  1 N   Ta có SNR nhận D2 cơng thức (2.10) hSD1 2 P2 hRD2  D2  (2.13) N   hSR hSR (2.14)   hRD2   2  N   2.1.2.2 Tỉ số tín hiệu nhiễu mơ hình đề xuất theo kỹ thuật SC Trong khe thời gian thứ nhất, ta có P1 hRD2 hSR  SD12  P2 hSD1 P1 hSD1 2  N0 (2.15) Ta có biểu thức SNR D1  SD1  P1 hSD1 N0 (2.16) Ở khe thời gian thứ hai, ta có SNR x2 D1 theo (2.9)  SRD12  P2  hSR P1  hSR hRD1 2 hRD1   hRD1 N0  N0 (2.17) Ta có SNR x1 nhận D1 dựa vào công thức (2.9)  SRD1  P1  hSR hRD1 2  hRD1 N  N (2.18) Sử dụng SC để chọn tín hiệu tốt  D1 sau  D1  max( SD1 ,  SRD1 ) Từ (2.10), ta có SNR giải mã tín hiệu x2 D2 (2.19) 10  D2  P2  hSR P1  hSR 2 hRD2 hRD2   hRD2 (2.20) N0  N0 2.2 Phân tích hiệu hệ thống 2.2.1 Tính xác suất dừng hệ thống kỹ thuật MRC    Pr  D12   th1 Pr  D1   th1 OPMRC  Pr  D    th2 (2.21) Ta thấy  D12 tốt so với  D2 Vì (2.21) viết lại sau   OPMRC  Pr  D1   th1  D2   th2 (2.22) Để đơn giản tính tốn ta xem biểu thức (2.11) với  h  RD1   1 N  N , (2.11) viết lại sau   DL1   D1 P1  hSD1     hSR N0 2 hRD1   Vì vậy, (2.22) viết lại sau  (2.23)  L OPMRC  OPMRC  Pr  DL1   th1  D2   th2 (2.24) Sử dụng xấp xỉ PR 2  (2.25) Pr  DL1   th1 (2.26) PT hSR Phần thứ nhất, ta có   Thay (2.23) vào (2.26), ta có  Pr  DL1   th1  Pr   hSD1     Đặt  D1   th1 N P1    hSR  th N hRD1   P1     (2.27) (2.25) vào (2.27), ta có   Pr  DL1   th1  Pr   hSD1  2    hRD1    D1    (2.28) 11 F  hRD1 f  hRD1 F 2 hSD1  x   Pr   hRD   x   x  x    exp       RD1 1  RD  x exp     RD   y   Pr  hSD   ,   (2.29)  ,    y  y    exp     SD    ,   (2.30)  y    f exp  y  2  hSD1   SD  SD 1   Áp dụng hai biểu thức (2.29) (2.30) vào (2.28), ta có 2   Pr  hSD1   hRD1    D1       1    RD1  x exp     RD   D1  D1  x   f  hRD1   D  dx  exp   2    SD  RD1    x f h  y  dydx SD1      D1    1 exp        RD  SD 1      x dx     (2.31) Dựa vào (2.31) ta xét trường hợp: 2 Trường hợp 1: Khi  RD   SD 1  Pr  hSD1   D    hRD1    D1        SD      D  exp     SD       (2.32) 2 Trường hợp 2: Khi  RD   SD 1  D   D  2   Pr  hSD1   hRD1    D1     exp     1    exp   21  , (2.33)   SD    RD          Ở phần thứ 2: Pr  D2   th2  Thay (2.25) vào (2.20) ta được: 12  D2   P2 hRD2  P1 hRD2 hSR   hRD2 PT hSR N0  PR hRD2 N0   SR   RD2  hSR 2 2 N  hSR N PT hSR , N0  PT N0 (2.35) hRD2 (2.36)  xN  F SR  x   Pr  SR  x    exp   ,   PT  SR  f SR  x   f F RD f RD hSR  xN   PT  hRD2  xN      exp     SR   SR PT  (2.38) (2.39)   N0  1 yN  , exp   y  2   RD PT   PT   RD2   (2.40) f (2.37)  yN    y )   exp     RD PT     y   Pr( RD  y  (2.34) Hàm CDF  D2 giải mã theo tín hiệu x2 có dạng:    F D  th2  Pr  D2   th2 với 1     2  hSR  hRD2   th2 N  Pr      h   h   1   th2 PT    RD2  SR        (2.41) P1 định nghĩa số tỉ lệ công suất P1 PT PT Đặt R   th2 N 1   1    P Thay (2.42) vào (2.41) ta được: th2 T , (2.42) 13   2  hSR  hRD2  2 2 Pr    R   Pr  hSR  hRD2   R  hRD2   R hSR  2     h    SR   hRD2   (2.43)      Pr   hRD2   giả sử hSR 2 1   R  hSR   R     y số đặt  e 2e   hRD2 1   R  hSR , (2.43) viết lại sau   1   R  Pr  e 2e   R   Pr   hRD2  R    y   1 y   R    R y   Pr   hRD2  y    R    (2.44) y  R Khai triển hàm CDF  D2 theo (2.44), ta có   F D  th2     SR    R y   exp  exp  y dy,      RD  y   R    SR    R  đặt t  y   R , suy dt  dy, ta có   F D  th2   2  SR      1 exp        SR  RD     R        1 R2   exp   exp    2   RD t  SR     t  dt   (2.45) Ta có       R2    R   exp  exp   t  dt  exp  t dt, (2.46)    RD t    SR    RD t  SR 2     0 biểu thức tích phân (2.46) có dạng giống [20, (3.324-1)], nên   14      SR  2 R t dt  2 R K 2    RD2  SR  RD   Thế (2.47) vào (2.45), ta   R exp  2   RD t  SR    F D  th2   2 R 2  SR  RD   1 exp        SR  RD      R   R  K1          SR RD2   (2.47)     (2.48)   Đặt: 2 R 2  SR  RD thay (2.49) vào (2.48), ta   1 ,   R     SR  RD   ,   (2.49)  Pr  D2   th2    exp    K1    (2.50) Biểu thức (2.24) viết lại sau    hRD1    hRD1 L OPMRC  Pr hSR  Pr hSD1      D1  Pr  hRD1       D1 Pr  hRD1  2   1  R  hSR    1  R  hSR       R          R     (2.51) Ta có        2 1    D1  exp   D1  ,  SD   RD   1    2    SD1    SD1  P hSD1   hRD1   D1    D   D   2 1 1   exp     1    exp    ,  SD1   RD1        RD1   SD1   (2.52) Thay (2.50) (2.52) vào (2.51), ta   15        2 1   exp    K1 (  ) 1  D1  exp   D1  ,  SD   RD   1   SD   SD       L OPMRC     D    D   2 1 1   exp    K1 (  )  exp     1    exp     ,  SD1   RD1   SD    RD          (2.53) Vậy xác suất dừng toàn hệ thống sử dụng kỹ thuật MRC là:        2 1   exp    K1 (  ) 1  D1  exp   D1  ,  SD   RD , P2 / P1   th2   1     SD1    SD1            H OPMRC  1   exp    K1 (  )  exp   SD1   1    exp   SD1   ,     SD   RD          2   SD   RD , P2 / P1   th2 1  1, P2 / P1   th2 (2.54) 2.1.2 Tính xác suất dừng hệ thống kỹ thuật SC Từ (2.19), ta có hàm CDF  D1      F D  th1  Pr max  SD1 ,  SRD1   th1     F SD , SRD  th1 ,  th1 1 Vì  SD1  SRD1 hai biến ngẫu nhiên độc lập, ta có       F D  th1  F SD  th1 F SRD  th1 1 (2.55) Áp dụng biểu thức (2.25) (2.26) vào (2.48), ta có     F SD  th1   exp SD1  th1 , SD1   SD N0 1 PT (2.56) 16 PR Xấp xỉ giá trị SNR chế độ cao với   PT hR , ta có  SRD1 viết lại sau:  SRD1  P1  hSR hRD1 2  hRD1 N  N PT hSR P với 1  ,  SR  PT N0 ,  RD1   1 SR  RD1  SR   RD1 PR hRD1 N0 Ta có hàm CDF PDF biến ngẫu nhiên hSR F (2.57) ,  x   Pr  hSR  x    exp    hSR x  ,     SR  (2.58)  x  f  x   exp    hSR     SR SR   Áp dụng (2.29) (2.58) vào (2.57), kết sau    F SRD  th1   RD1 exp  X (SR  RD1 )      X2  exp  SR  exp RD1 t dt  t    (2.59)  Kết xác suất dừng D1 nhánh chuyển tiếp  1 SR  RD1  F SRD  th1  Pr  SRD1   th1  Pr    th1    SR   RD              X SR RD1 exp  X (SR  RD1 ) K1 X SR RD1 , (2.60) X   th1 1 , SR  N0  SR PS , RD1  N0  RD P S ,   PR PS Thay hai kết (2.56) (2.60) vào (2.55), ta có kết sau: 17       F D  th1  Pr  D1   th1  1  exp SD1  th1         1  X SR RD1 exp  X (SR  RD1 ) K1 X SR RD1    (2.61) đó, K1 (.) bậc hàm Bessel Tỉ số cơng suất tín hiệu nhiễu D2  D2 tính tương tự  kỹ thuật MRC nên biểu thức Pr  D2   th2 (2.46)  có kết    Pr  D   th   Pr  D   th   Pr  D   th  Pr  D OPSC  Pr  D1   th1  D2   th2 1 2 1    th2 (2.62) Thay công thức (2.57) (2.46) vào (2.58), ta kết sau      1  exp SD1  th1  1  X SRRD1 exp  X (SR  RD1 ) K1 X SRRD1     1   exp    K1      1  exp SD  th  1     H OPSC   1  X SR RD1 exp  X (SR  RD1 ) K1 X SR RD1     P2   1   exp    K1     , P   th2  P2    th2 1, P1              (2.63) 2.2.2 Phân tích tiệm cận Biểu thức tiệm cận xác suất dừng theo kỹ thuật MRC, ta có kết sau: H lim OPMRC    R , 0 với: R   1   2  1 1   th2    SR  RD2  th2  P  1   PT  18  Đánh giá bậc phân tập hệ thống H OPMRC   log  d   lim  Như vậy, bậc phân tập hệ thống NOMA hợp tác sử dụng kỹ thuật MRC 19 Chương - MƠ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 3.1 Mơ Monte – Carlo Trong Chương 3, kết mô thực phần mềm Matlab, sử dụng phương pháp Monte – Carlo để kiểm chứng kết phân tích Chương 3.2 Kết đạt Trong luận văn này, vòng tròn, hình tam giác, hình sao, hình vng biểu thị cho mơ Monte – Carlo, đường nét liền biểu thị cho kết xấp xỉ lý thuyết đường nét đứt biểu thị cho kết tiệm cận Các tham số ký hiệu sau: SNR(dB) tỉ số tín hiệu nhiễu tính theo giá trị dB , OP định nghĩa xác suất dừng hệ thống, R1 giả sử tốc độ truyền liệu yêu cầu D1 , R2 tốc độ truyền liệu yêu cầu D2 ,  số tỉ lệ phân bổ công suất nút R nút S , 1 số tỉ lệ phân bổ công suất cho D1 nút S , với điều kiện PT  P1  P2 Trong Hình 3.1 vẽ giá trị xác suất dừng (OP) ngưỡng tối thiểu mà hệ thống chịu đựng Ta thấy kết mơ mơ hình NOMA hợp tác tốt so với mơ hình OMA hợp tác Các thơng số Hình 3.1 thiết lập sau: R1  R2  0.7 , khoảng cách từ S  D1 , S  R , R  D1 R  D2 trường hợp B- I thiết lập d SD1  30 m , d SR  30 m , d RD1  30 m d RD2  45 m   0.3 , 1  0.2 Trong mô hình OMA thiết lập yêu cầu tốc độ gấp 1.5 lần so với NOMA 1 chọn cho xác suất dừng nhỏ để tối ưu hệ thống Trong Hình 3.2 vẽ giá trị OP để so sánh hai kỹ thuật khác MRC SC D1 Ta thấy rằng, sử dụng kỹ thuật MRC tốt so với kỹ thuật SC mô hình NOMA hợp tác 20 Hình 3.1: Kết mơ mơ hình OMA hợp tác NOMA hợp tác Hình 3.2: So sánh hai kỹ thuật MRC SC D1 mơ hình đề xuất Trong Hình 3.3 vẽ giá trị xác suất dừng hai kỹ thuật MRC SC toàn hệ thống NOMA hợp tác tương đương Hình 3.4 vẽ xác suất dừng cho trường hợp A, B, C (2.54), thông số cho trường hợp A, B, C Hình 3.4 giống B – I, ngoại trừ khoảng cách từ R  D1 trường hợp A d RD1  16.43 m 1  0.4 trường hợp C 21 Hình 3.3: So sánh hai kỹ thuật MRC SC mô hình đề xuất Hình 3.4: Xác suất dừng cho trường hợp A, B, C Trong Hình 3.5, khảo sát ảnh hưởng vị trí đặt R mơ hình đề xuất Khi vị trí nút R gần với D2 so với S xác suất dừng hệ thống cải thiện đáng kể Các thông số thiết lập cho trường hợp B – II sau: Khoảng cách từ S  R R  D2 d SR  45 m d RD2  30 m 22 Hình 3.5: So sánh hai trường hợp B thay đổi vị trí R Hình 3.6: Xác suất dừng thay đổi tốc độ cho phép D2 Trong Hình 3.6 khảo sát ảnh hưởng tham số R2 lên hiệu hệ thống Khi giá trị R2 lớn xác suất dừng hệ thống tăng lên 23 Trong Hình 3.7, tỉ lệ phân bổ cơng suất khác xác suất dừng hệ thống khác Cụ thể, 1 tăng lên xác suất dừng tăng theo Hình 3.7: Xác suất dừng vẽ theo 1 thay đổi tỉ lệ P1 P2 Hình 3.8: Xác suất dừng vẽ theo  thay đổi tỉ lệ cơng suất R Trong Hình 3.8, khảo sát ảnh hưởng tham số  lên hiệu hệ thống Các thông số khác giống trường hợp B – I 24 3.3 Kết luận hướng phát triển đề tài 3.3.1 Kết luận Trong luận văn hoàn thành mục tiêu đề ra, cụ thể:  Học viên xây dựng mô hình NOMA hợp tác với khuếch đại chuyển tiếp (AF) sử dụng hai kỹ thuật kết hợp khác nút đích, kỹ thuật MRC kỹ thuật SC  Phân tích xác suất dừng  OP  mơ hình hệ thống  So sánh mơ hình khảo sát tham số mơ hình đề xuất kết luận ảnh hưởng đến hiệu hệ thống Trong luận văn này, kết mơ mơ hình NOMA hợp tác triển vọng so với mô hình OMA hợp tác độ lợi kênh truyền Bên cạnh đó, kết so sánh kết mơ lý thuyết mơ hình đề xuất sử dụng hai kỹ thuật khác MRC SC tương đương nhau, đặc biệt SNR cao hiệu hai kỹ thuật có kết giống Kết mô xem xét ảnh hưởng tham số lên hệ thống Nếu thay đổi tham số mơ hình đề xuất hiệu hệ thống bị ảnh hưởng đáng kể Vì vậy, triển khai hệ thống NOMA hợp tác thực tế, ta cần tính tốn xác tham số hiệu năng, đặc biệt hệ số phân bổ công suất cho người dùng để đảm bảo hệ thống hoạt động cách tốt 3.3.2 Hướng phát triển đề tài Đề tài luận văn phát triển sau: - Bởi tính chất quảng bá kênh truyền vơ tuyến nên thơng tin truyền bị đánh cắp để phục vụ cho mục đích xấu, cần phải đưa thêm giải pháp bảo mật thông tin lớp vật lý nhằm bảo đảm thông tin truyền an tồn - Bên cạnh đó, xem xét mơ hình nhiều dạng kênh truyền khác kênh fading Rician, kênh fading Nakagami-m, v.v để kiểm chứng hiệu tổng quát mạng NOMA hợp tác - Cần nghiên cứu thêm mơ hình chuyển tiếp đa chặng nhằm nâng cao chất lượng hệ thống  ... vậy, kỹ thuật NOMA cần phải có hợp tác nút người dùng từ kênh truy n khác kênh truy n trực tiếp kênh truy n chuyển tiếp để nâng cao chất lượng hệ thống 1.5.2 Kỹ thuật NOMA hợp tác DF 1.5.3 Kỹ thuật. .. Nút chuyển tiếp hSD hRD D Nút đích Hình 1.3: Mơ hình chuyển tiếp hợp tác 1.4.2 Kỹ thuật giải mã chuyển tiếp (DF) 1.4.3 Kỹ thuật khuếch đại chuyển tiếp (AF) 1.5 Các kỹ thuật NOMA hợp tác 1.5.1... tìm hiểu cách thức truy n tín hiệu mạng NOMA, kỹ thuật chuyển tiếp kỹ thuật kết hợp  Chương – Phân tích đánh giá hiệu hệ thống NOMA hợp tác với nút chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật AF Trong Chương