Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (tt)

Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mô hình truyền thông cộng tác tăng cường trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền với đa truy nhập không trực giao (Luận văn thạc sĩ)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN ĐẠI THẮNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MƠ HÌNH TRUYỀN THÔNG CỘNG TÁC TĂNG CƯỜNG TRONG MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN VỚI ĐA TRUY NHẬP KHÔNG TRỰC GIAO Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 8520208 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HCM – NĂM 2018 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM NGỌC SƠN 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 Công nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Ngày nay, mạng truyền thông vô tuyến phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật đa truy nhập khơng trực giao (NOMA) kỹ thuật đề xuất cho mạng di động hệ thứ (5G) giúp tăng tốc độ truyền tải người dùng lúc, mã tần số, với mức lượng khác Ý tưỏng NOMA việc ghép cách tuyến tính liệu lại với gửi đồng thời tín hiệu ghép đến nơi nhận Ở nơi nhận, liệu giải mã theo chế loại bỏ nhiễu cách (Successive Interference Cancellation (SIC)) Do đó, lúc nơi nhận nhận nhiều liệu khác nhau, nâng cao tốc độ truyền liệu cho hệ thống Một vấn đề cấp bách quan tâm nhiều vấn đề cạn kiệt phổ tần Trong hồn cảnh đó, vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio) đời nhằm giải vấn đề Trong mơ hình vơ tuyến nhận thức dạng nền, người dùng thứ cấp sử dụng phổ tần lúc với người dùng sơ cấp, miễn can nhiễu tạo từ hoạt động người dùng thứ cấp đến người dùng sơ cấp phải nhỏ mức giới hạn cho phép Do công suất phát người dùng thứ cấp bị giới hạn nên chất lượng dịch vụ mạng thứ cấp bị giảm đáng kể Đó lý Học viên mong muốn áp dụng kỹ thuật NOMA cho mạng vô tuyến nhận thức dạng nhằm nâng cao thông lượng cho mạng vô tuyến nhận thức Để nâng cao hiệu cho mạng vô tuyến nhận thức, giao thức truyền thông cộng tác (Cooperative Communication) sử dụng hiệu nhằm bù đắp giới hạn công suất phát ảnh hưởng yếu tố fading kênh truyền Tuy nhiên, nhược điểm mơ hình truyền thơng cộng tác thơng thường việc sử dụng 02 khe thời gian cho việc truyền liệu từ nguồn đến đích Điều làm giảm tốc độ truyền liệu mạng Đề giải vấn đề này, truyền thông cộng tác tăng cường (incremental cooperative communication) đề xuất Trong truyền thông cộng tác tăng cường, liên kết trực tiếp nguồn đích có chất lượng tốt, chuyển tiếp khơng cần sử dụng Do đó, truyền thơng cộng tác tăng cường vừa đạt độ lợi phân tập, vừa nâng cao thơng lượng (throughput) cho mạng - Luận văn tập trung nghiên cứu kỹ thuật đa truy nhập không trực giao (Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA)) mạng vô tuyến nhận thức dạng (underlay cognitive radio) với truyền thông cộng tác tăng cường (incremental cooperative communication), đưa phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp hiệu quả, chứng minh mô ảnh hưởng nút chuyển tiếp đến thông lượng hệ thống Luận văn trình bày theo bốn chương, cụ thể sau: Chương – Lý thuyết tổng quan Chương – Mơ hình hệ thống Chương – Đánh giá hiệu hệ thống Chương – Kết luận CHƯƠNG - LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan truyền thông vô tuyến 1.2 Tổng quan truyền thông cộng tác truyền thông cộng tác tăng cường 1.2.1 Giới thiệu truyền thông cộng tác 1.2.2 Truyền thông cộng tác tăng cường Nhược điểm mơ hình truyền thơng cộng tác thơng thường việc sử dụng 02 khe thời gian cho việc truyền liệu từ nguồn đến đích Điều làm giảm tốc độ truyền liệu mạng Đề giải vấn đề này, truyền thông cộng tác tăng cường (incremental cooperative communication) [1], [3] đề xuất Trong trường hợp kênh truyền nguồn đích khơng q xấu, tỷ lệ lỗi gói liệu truyền từ nguồn tới đích qua kênh chuyển tiếp bị lãng phí Sự chuyển tiếp khơng cần sử dụng nữa, truyền thơng cộng tác tăng cường vừa đạt độ lợi phân tập, vừa nâng cao thông lượng (throughput) cho mạng 1.3 Tổng quan mạng vô tuyến nhận thức vô tuyến nhận thức dạng 1.3.1 Khái niệm chung vô tuyến nhận thức Vô tuyến nhận thức hệ thống thu/phát thiết kế để phát nhạy bén khoảng phổ trống phổ vô tuyến nhảy vào (hoặc thoát cần thiết) khoảng phổ này, mà không làm ảnh hưởng, gây nhiễu cho hệ thống cấp phép khác 1.3.2 Các mơ hình vơ tuyến nhận thức 1.3.3 Vô tuyến nhận thức dạng Người sử dụng mạng vô tuyến nhận thức sử dụng công nghệ trải phổ như: CDMA (đa truy nhập phân chia theo mã) UWB (siêu di động băng rộng) để chia sẻ băng tần với người sử dụng cấp phép Việc sử dụng công nghệ trải phổ giúp cho người sử dụng vô tuyến nhận thức dùng tràn lên băng tần người sử dụng cấp phép người sử dụng cấp phép có sử dụng phổ tần hay khơng Một vấn đề đặt phương pháp người sử dụng vô tuyến nhận thức phải kiểm sốt cơng suất phát để tránh gây nhiễu lên người sử dụng cấp phép Cơng nghệ chia sẻ phổ tần chìm thường áp dụng mạng tổ ong 1.4 Tổng quan NOMA SIC 1.4.1 Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao NOMA Đa truy nhập phi trực giao (NOMA) công nghệ cho phép cần thiết cho mạng không dây 5G để đáp ứng nhu cầu không đồng độ trễ thấp, độ tin cậy cao, kết nối lớn, thông lượng cao NOMA kỹ thuật cho phép thiết bị gửi lúc liệu khác đến người dùng người dùng khác 1.4.2 Phương pháp loại bỏ giao thoa cách SIC (Successive Interference Cancellation) Phương pháp loại bỏ giao thoa cách SIC [13], [15] sử dụng NOMA để giải mã tín hiệu UE Trong NOMA, công suất lớn phân bổ cho UE nằm xa BS công suất nhỏ dành cho UE gần BS Trong mạng, tất UE nhận tín hiệu mang thơng tin cho tất người dùng Mỗi UE giải mã tín hiệu mạnh trước, sau trừ tín hiệu giải mã từ tín hiệu nhận SIC nhận lặp lại phép trừ tìm thấy tín hiệu riêng UE nằm gần với BS loại bỏ tín hiệu UE xa CHƯƠNG - MƠ HÌNH HỆ THỐNG 2.1 Mơ hình kênh truyền fading Rayleigh 2.2 Mơ hình đề xuất 2.2.1 Mơ hình vơ tuyến nhận thức dạng R1 PU Rb S D RM Hình 2.1: Mơ hình hệ thống Trong mạng vơ tuyến nhận thức dạng nền, nút phát thứ cấp nguồn S nút chuyển tiếp phải hiệu chỉnh công suất giao thoa gây nút PU phải nhỏ ngưỡng I th quy định nút PU Thật vậy, công suất phát nguồn S là: PS  đó,  SP | hSP |2 I th  SP (2.4) , độ lợi kênh truyền S PU, hSP hệ số kênh truyền Tương tự, R m  m  1,2, ,M  công suất  R P | hR P |2 m nút chuyển tiếp tính sau: PR m  với phát m I th R (2.5) , mP độ lợi kênh truyền Rm PU, hRmP hệ số kênh truyền 2.2.2 Mơ hình đa truy nhập khơng trực giao Tất nút giả sử có 01 ănten hoạt động chế độ bán song cơng (half-duplex) Do đó, truyền liệu nguồn đích (hoặc thơng qua nút chuyển tiếp chọn) thực 01 khe thời gian 02 khe thời gian Ở khe thời gian thứ nhất, nút nguồn kết hợp 02 liệu x1 x2 lại gửi đến nút đích Bởi tính chất quảng bá kênh truyền, nút chuyển tiếp nhận liệu Theo kỹ thuật NOMA, liệu x1 x2 cộng cách tuyến tính dạng sau: x  1PS x1   PS x2 , Trong công thức (2.6), 2 x (2.6) liệu tổng hợp gửi đi, hệ số phân chia cơng suất phát PS cho tín hiệu 1   Ở đây, ta lưu ý x1 1    1, nghĩa tín hiệu x1 1 x2 phân công với cơng suất phát lớn Do đó, tín hiệu nhận đích D đưa sau: ySD  1PS hSD x1   PS hSD x2  nD , đây, nD (2.7) nhiễu cộng đích D, biến ngẫu nhiên có phân phối Gauss với giá trị trung bình phương sai N0 Sử dụng kỹ thuật khử nhiễu (SIC), nút nguồn D giải mã liệu x1 thành cơng trước x1 phân bổ công suất cao x2 Sau giải mã x1 , nút đích loại bỏ thành phần 1PS hSD x1 khỏi tín hiệu nhận Rồi thì, tín hiệu cịn lại cịn liệu x2 nhiễu cộng: yS' D   PS hSD x2  nD Rồi thì, nút đích D sử dụng tín hiệu (2.8) yS' D để giải mã tín hiệu x2 Nếu nút đích D giải mã thành công hai liệu x1 x2 , nút D gửi thông điệp ACK để thông báo với nguồn nút chuyển tiếp hai liệu x1 x2 nhận thành công Trong trường hợp này, nút chuyển tiếp khơng sử dụng Trong trường hợp nút đích D không giải mã giải mã x1 mà không giải mã x1 x2 x2 Nút đích D gửi thơng điệp NACK để yêu cầu trợ giúp từ nút chuyển tiếp Trong trường hợp này, nút chuyển tiếp chọn để trợ giúp đích D Ta trở lại với khe thời gian thứ nhất, tương tự công thức (2.7), tín hiệu nhận nút chuyển tiếp R m là: ySR m  1PS hSR m x1   PS hSR m x2  nR m , (2.9) 2.2.3 Chọn lựa nút chuyển tiếp Ta xét trường hợp nút đích D gửi thơng điệp NACK để yêu cầu nút chuyển tiếp giúp đỡ Trong trường hợp này, nút thuộc tập hợp W1 chọn để gửi lại liệu đến đích D Thật vậy, sau nhận thơng điệp NACK từ nút đích, nút chuyển tiếp thành công chọn theo phương pháp sau:   max    R b :| hR bD |2  max | hR j D |2 j 1,2, , K hay  R bD  j 1,2, , K R jD (2.10) Trong công thức (2.10), hR j D hệ số kênh truyền R j D Phương pháp công thức (2.10) nói rằng, nút chuyển tiếp có độ lợi   kênh truyền  R D | hR D |2 đến nút đích D lớn nút chọn để j j gửi lại liệu đến đích D 2.3 Hiệu hệ thống 2.3.1 Xác suất dừng (Outage Probability)  Trường hợp 1: Nút đích giải mã x1 không giải mã Từ công thức (2.7), tỷ số SNR đạt D theo x  SD  x1 x2 là: 1PS SD ,  PS SD  N0 (2.11) Từ (2.5) (2.11), ta có:  1I th x1 SD   I th  SD  SP  SD  N0  SP 1Q   2Q  SD  SP  SD 1  SP (2.12) Trong công thức (2.12), Q tỷ số mức công suất giao thoa lớn phép công suất nhiễu cộng, xác định sau: Q I th N0 Tương tự, từ công thức (2.8), tỷ số SNR đạt D theo x  SD   2Q  SD  SP (2.13) x2 là: (2.14) Tương tự (2.12) (2.14), tỷ số SNR đạt nút chuyển tiếp R m theo x1 x2 là: 12 Thay công thức (2.12), (2.14), (2.15) (2.16) vào (3.1), ta viết lại cơng thức dạng sau:   x1 x2 Pr  SD   th , SD   th , K     (3.2)  SD    th , 2Q SD   th ,  1   2 th  Q    SP SP   M    SR1  SR1  SR L L CM Pr  1   2 th  Q   th , 2Q   th , , 1   2 th  Q   th ,    SP  SP  SP L      SR L  SR L 1  SR M   2Q   th , 1   2 th  Q   th , , 1   2 th  Q   th    SP  SP  SP   Nhận xét từ công thức (3.2) 1   2 th    x1 x2 xác suất Pr  SD   th , SD   th , K  ln zero Do đó, thiết kế thông số   , ta ý đến điều kiện sau: 1   2 th  (3.3) Bởi 1    nên điều kiện (3.3) viết lại sau: 1   th   th (3.4)  1 x   SD   x, 1 x   SR1   x, ,  Pr   1 x   SR   x,  SR  1 x, ,  SR  1 x  L L 1 M   L   (3.11) M    Pr  1 x   SD   x    Pr 1 x   SRt   x   Pr  SR v  1 x t 1 v  L 1 Sử dụng hàm CDF biến ngẫu nhiên có phân phối mũ, ta có: 13  1 x   SD   x, 1 x   SR1   x, ,  Pr   1 x   SR   x,  SR  1 x, ,  SR  1 x  L L 1 M   L M L     1 t v t 0 v 0 L M L    1 t 0 v 0 t v     CLt CMv  L exp  SD 1    L  t  v  1  t   SR x CLt CMv  L exp  SD     L  t  v  1  t   SR x (3.14) Sử dụng hàm PDF f SP  x   SP exp  SP x  tham số đặc trưng biến ngẫu nhiên có phân phối mũ với SP  SP , sau số phép tính tốn, ta có:  x1 x2 Pr  SD   th , SD   th , K    CLt CMv  L SP t v     1 SP  SD 1    L  t  v  1  t   SR  t 0 v 0   CML  L M L CLt CMv  L SP t v L 0     1  t 0 v 0 SP  SD     L  t  v  1  t   SR  L M L M M L M L    L 0 t 0 v 0  1 (3.15) CML CLt CMv  L SP SD    1  SP  SD 1    L  t  v  1  t   SR  Đặt        t v SP  SD     L  t  v  1  t   SR max  max  1, 2  , ta viết lại     sau: M M K x1 x2 Pr  SD   th , SD   th , K   Pr  Rx2bD   th    CMK CML  K K 1 L 0  1 SP   SD   2 SP ,  SR1   max SP , ,  SR K   max SP ,    x Pr  1 SP   SR K 1   2 SP , , 1 SP   SR K  L   2 SP ,  Pr  R2bD   th     SR K  L 1  1 SP , ,  SR M  1 SP    (3.17) Tương tự (3.10), ta có: 14  1 SP   SD   2 SP ,  SR1   max SP , ,  SR K   max SP ,     Pr  1 SP   SR K 1   2 SP , , 1 SP   SR K  L   2 SP ,   0 f SP  x  A  x dx,     SR K  L 1  1 SP , ,  SR M  1 SP  (3.18) với,  1 x   SD   x,  SR1   max x,  SR1   max x, ,  SR K   max x,    A  x   Pr  1 x   SR K 1   x, 1 x   SR K    x, , 1 x   SR K  L   x,      SR K  L 1  1 x,  SR K  L   1 x, ,  SR M  1 x  (3.19)   exp  SD 1 x   exp  SD  x    exp   K  max SR x    exp  SR 1 x   exp  SR  x    1  exp  SR 1 x   L M K L Sau thực khai triển nhị thức Newton cho lũy thừa (3.19), tương tự (3.13), ta có: A  x    exp  SD 1 x   exp  SD  x    exp   K  max SR x  L    1 C exp    L  t  1  t   SR x t t 0  M K L t L   1 v 0 v  (3.20) CMv  K  L exp  vSR 1 x  Tiếp đến, ta viết lại A  x  dạng sau để thuận tiện cho việc tính tốn: (3.21) A x  L M K L    1 t 0 t v v 0 L M K L  t 0   1 v 0    CLt CMv  K  L exp  SD 1    L  t  v  1  t   K  max  SR x t v    CLt CMv  K  L exp  SD     L  t  v  1  t   K  max  SR x Thay (3.21) vào (3.18), ta tính được: 15  1 SP   SD   2 SP ,  SR1   max SP , ,  SR K   max SP , 1 SP   SR K 1   2 SP ,  Pr    , 1 SP   SR   2 SP ,  SR  1 SP , ,  SR M  1 SP K L K  L 1   (3.22)  1 CLt CMv  K  L SP   t  v  SP  SD 1    L  t  v  1  t   K  max  SR t v L M K L  1 CLt CMv  K  L SP   t  v  SP  SD     L  t  v  1  t   K  max  SR t v L M K L  1 CLt CMv  K  L SP SD    1    t  v  SP  SD 1    L  t  v  1  t   K  max  SR t v L M K L  SP  SD     L  t  v  1  t   K  max  SR Kế tiếp, ta tính xác suất   Pr  Rx2b D   th (3.17), sử dụng (2.19), ta có:  R D   Pr  Rx2b D   th  Pr  b  th   Pr  Rb D    2 Rb P  R P Q   b      (3.23)    F R D   x  f R P  x  dx b    R D  max  R D , Hơn nữa, (3.23) là: b j 1,2, , K b  j hàm CDF    R D b F R D   x   Pr max  R j D    x  1  exp    x   b j 1,2, , K K K    1 CKr exp  r  2RD x  r r 0 (3.24) Trong cơng thức (3.24), nhiên có phân phối mũ R mD RD với tham số đặc trưng biến ngẫu m  1, 2, , M Thay công thức (3.24) vào (3.22), sau số phép biến đổi, ta đạt rằng:  Pr  x2 RbD   th  CKr RP    1 RP  r  2RD r 0 K r 16 (3.25) Từ công thức (3.17), (3.22) (3.25), ta có:    x1 x2 Pr  SD   th , SD   th , K   Pr  Rx2b D   th  (3.26) M M K L M K L  K 1 L  t   v 0   1 C CML  K CLt CMv  K  L SP SD    1     r K  1 CKr RP   SP  SD 1    L  t  v  1  t   K  max  SR          r  2RD     r 0 RP  SP  SD     L  t  v  1  t   K  max  SR  t v K M Kết hợp công thức (2.20), (3.15) (3.26), ta có: M L M L OPxTH1    L 0 t 0 v 0  1 CML CLt CMv  L SP SD    1  SP  SD 1    L  t  v  1  t   SR t v (3.27)  SP  SD     L  t  v  1  t   SR   1t v CMK CML  K CLt CMv  K  L SP SD    1     M M K L M K L      L  t  v   t   K       max  SR       SP SD  K 1 L  t  v     SP  SD     L  t  v  1  t   K  max  SR   K  CKr RP r     1    r    r  RP 2 RD   Bây ta xét đến xác suất dừng tín hiệu (2.25), tương tự công thức (3.10), xác suất x1 công thức  x1 Pr  SD   th , K   viết sau:  x1 Pr  SD   th , K     SD  1 SP , 1 SP   SR1   2 SP , , 1 SP   SR L   2 SP ,    C Pr     SR  1 SP ,  SR  1 SP , ,  SR  1 SP L 0 L2 M  L 1  M L M M    CML  SP exp  SP x  B  x dx, L 0 (3.28) 17 với B  x  tính (3.14):   SD  1 x, 1 x   SR1   x, , 1 x   SR L   x,  B  x   Pr     SR  1 x,  SR  1 x, ,  SR  1 x L2 M  L 1  L M L     1 t v t 0 v 0 L M L    1 t v t 0 v 0  CLt CMv  L exp    L  t  v  1  t   SR x (3.29)    CLt CMv  L exp  SD 1    L  t  v  1  t   SR x Từ (3.28) (3.29), ta có:   L M L M x1 Pr  SD   th , K     L 0 t 0 v 0  Đối với xác suất  1 t v CML CLt CMv  L SP SD 1 SP    L  t  v  1  t   SR (3.30) SP  SD 1    L  t  v  1  t   SR    x1 Pr  SD   th , K   Pr  Rx1bD   th  (2.25), tương tự (3.17), ta có:    x1 Pr  SD   th , K   Pr  Rx1b D   th M M K  C C K 1 L  K M L M K    SD  1 SP ,  SR1   max SP , ,  SR K   max SP ,  (3.31)   Pr  1 SP   SR K 1   2 SP , , 1 SP   SR K  L   2 SP ,    SR   K  L 1  1 SP , ,  SR M  1 SP     Pr  Rx1b D   th Với phương pháp tính tốn làm cho cơng thức (3.22), ta có được: 18   SD  1 SP ,  SR1   max SP , ,  SR K   max SP ,    Pr  1 SP   SR K 1   2 SP , , 1 SP   SR K  L   2 SP ,      SR K  L 1  1 SP , ,  SR M  1 SP   1 CLt CMv K LSPSD 1  v 0 SP    L  t  v  1  t   K  max  SR t v L M K L  t 0  (3.32) SP  SD 1    L  t  v  1  t   K  max  SR Cuối cùng, ta đưa cơng thức tính xác OPxTH2 (2.26) sau: M L M L OPxTH2    L 0 t 0 v 0  K 1 L  t  t v CML CLt CMv  L SP SD 1 SP    L  t  v  1  t   SR SP  SD 1    L  t  v  1  t   SR M M K L M K L     1  v 0   1t v CMK CML  K CLt CMv  K  L SP SD 1      L  t  v   t   K        SP  max SR      SP  SD 1    L  t  v  1  t   K  max  SR  K CKr RP  r     1   RP  r 1RD   r 0   1t v CMK CML  K CLt CMv  K  L SP SD 1    M M K L M K L   L  t  v   t   K       max  SR       SP  K 1 L  t  v     SP  SD 1    L  t  v  1  t   K  max  SR  (3.33) K  CKr rRP RD    1  r 1     1    r     r      r  RP RD RP RD   3.2 Thông lượng Đầu  tiên, ta  tính xác x1 x2 Pr  SD   th , SD   th công thức (2.28) sau: xác suất 19   x1 x2 Pr  SD   th , SD   th  Pr  SD  1 SP ,  SD   2 SP   Pr   SD   max SP  (3.34)    exp  SD  max x  SP exp  SP x dx  SP SP  SD  max     x1 x2 Thứ hai, xác suất Pr  SD   th , SD   th , K   Pr  Rx2b D   th , sử dụng công thức (3.26), ta có:    x1 x2 Pr  SD   th , SD   th , K   Pr  Rx2b D   th   Pr  x1 SD   th , x2 SD      th , K    Pr   x2 R bD   th  (3.35) M M K L M K L  K 1 L  t   v 0   1t v CMK CML  K CLt CMv  K  L SP SD    1     r 1 K  1 CKr RP   SP  SD 1    L  t  v  1  t   K  max  SR         r  2RD      r 1 RP  SP  SD     L  t  v  1  t   K  max  SR  3.3 Kết mơ kiểm chứng Hình 3.1 : Xác suất dừng x1 x2 theo Q (dB) với xR  0.5, xP  0.5, yP  0.25  th  1  0.8 , 20 Hình 3.2 : Xác suất dừng x1 x2 theo  với Q  10 (dB), M  3, xP  0.5, yP  0.25  th  Trong hình 3.1, xác suất dừng (OP) tín hiệu x1 x2 vẽ theo giá trị Q (dB) với 1  0.8 , xR  0.5, xP  0.5, yP  0.25  th  Nhìn vào hình vẽ, ta thấy xác suất dừng giảm Q tăng Hơn nữa, OP x1 x2 giảm tăng số lượng nút chuyển tiếp M Hình vẽ cho thấy OP x1 thấp OP x2 Hơn nữa, giá trị mô (MP) lý thuyết (LT) trùng với nhau, điều minh chứng phân tích lý thuyết xác 21 Hình 3.3 : Tổng xác suất dừng x1 x2 theo  với Q  10 (dB), M  3, xP  0.5, yP  0.25  th  Trong hình 3.2, xác suất dừng (OP) tín hiệu vẽ theo giá trị 1 với Q  10dB , M  3, xP  0.5, yP  0.25  th  Ta cần ý rằng,  th  1, (3.7), giá trị giá trị 1 1 tổng hợp điều kiện (3.4) phải thoả mãn    Đó lý ta chọn khoảng hình vẽ Nhìn vào hình vẽ, ta thấy vị trí nút chuyển tiếp ảnh hưởng lớn đến giá trị OP trị x1 x2 Ví dụ, tăng giá  , tức phần cơng suất sử dụng cho tín hiệu  trị OP x1 x2 giảm đó, giá x2 tăng  tăng Ta thấy hình vẽ, vị trí nút chuyển tiếp R ảnh hưởng lớn đến giá trị OP Hình 3.3, ta miêu tả tác động 1 x1 x2 Trong lên tổng xác suất dừng x1 x2 Theo hình vẽ, ta thấy xR  0.35, tồn giá trị  để tổng xác suất thấp Hơn nữa, xR  0.65, tổng xác suất tăng 22 1 tăng Cuối cùng, nhìn vào hình vẽ 3.2 3.3, giá trị mô (MP) lý thuyết (LT) trùng với nhau, điều minh chứng phân tích lý thuyết xác Hình 3.4 : Xác suất dừng x1 , x1 x2 theo x R với Q  15 (dB), M  4, 1  0.9 xP  0.5, yP  0.25  th  Hình 3.4 miêu tả ảnh hưởng vị trí nút chuyển tiếp R lên giá trị OP x1 x2 , tổng xác suất dừng x1 x2  x1  x2  Nhìn Hình vẽ, ta thấy xác suất dừng x2 có ảnh hưởng lớn lên tổng xác suất hai tín hiệu Cụ thể, hình dạng xác suất dừng tổng giống dạng xác suất dừng x2 Hơn nữa, xác suất dừng x1 tăng nút chuyển tiếp di chuyển phía đích Hình 3.5 vẽ thông lượng hệ thống theo giá trị Q 1  0.9 , xR  0.5, xP  0.5, yP  0.25  th  Nhìn vào hình vẽ ta thấy giá trị thơng lượng tăng giá trị Q tăng Cũng vậy, thông lượng mạng tăng số lượng nút chuyển tiếp tăng Tuy nhiên, Q đủ lớn thơng lượng hội tụ giá trị, giá trị Q đủ lớn truyền liệu thành công khe thời gian thứ (sự truyền 23 trực tiếp S D), thơng lượng hội tụ giá trị không phụ thuộc vào số lượng nút chuyển tiếp Hình vẽ cho thấy giá trị mô (MP) lý thuyết (LT) trùng với nhau, điều minh chứng phân tích lý thuyết xác Hình 3.5: Thơng lượng vẽtheo Q (dB) với 1  0.9 , xR  0.5, xP  0.5, yP  0.25  th  3.4 Kỹ thuật NOMA mơ hình đề xuất so với kỹ thuật trực tiếp tăng mức điều chế Khi sử dụng NOMA ghép hai tín hiệu tốc độ truyền liệu tăng gấp so sánh với kỹ thuật truyền trực giao thông thường Để việc so sánh công bằng, ta nên so sánh hai kỹ thuật NOMA kỹ thuật truyền trực giao OMA mức điều chế ví dụ BPSK, QPSK M-PSK, độ lợi kênh truyền Cụ thể, thời điểm kỹ thuật NOMA sử dụng BPSK truyền lúc tín hiệu (Symbols), kỹ thuật OMA sử dụng điều chế BPSK truyền tín hiệu Như so sánh kỹ thuật mức điều chế, hệ số kênh truyền kỹ thuật NOMA theo mơ hình đề xuất tốc độ gấp lần so với kỹ thuật OMA 24 Kỹ thuật NOMA sử dụng BPSK có tốc độ truyền kỹ thuật truyền trực giao OMA sử dụng QPSK Tuy nhiên, NOMA sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK OMA NOMA đạt tốc độ gấp so sánh với OMA Việc so sánh hiệu NOMA kỹ thuật khác nghiên cứu kỹ tương lai để khảo sát rõ phức tạp ưu điểm NOMA 25 CHƯƠNG - KẾT LUẬN 4.1 Các kết đạt Trong luận văn hoàn thành mục tiêu đề ra, cụ thể: - Nghiên cứu hiệu mạng vô tuyến nhận thức dạng ảnh hưởng giao thoa định mức fading kênh truyền - Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập không trực giao (NOMA) để nâng cao thông lượng cho mạng khảo sát - Sử dụng truyền thông cộng tác tăng cường nhằm nâng cao độ lợi phân tập chất lượng dịch vụ cho mạng vô tuyến nhận thức - Đưa phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp hiệu Chứng minh ảnh hưởng nút chuyển tiếp đến thông lượng hệ thống - Đưa biểu thức tốn học đánh giá thơng số hiệu mạng xác suất dừng thông lượng mạng - Tiến hành mơ để kiểm chứng tính xác biểu thức tốn học - Mơ hình mạng nút chuyển tiếp sử dụng NOMA đề xuất giúp tăng dung lượng trung bình hệ thống mạng Các biểu thức tính tốn dung lượng được đánh giá cơng cụ tốn học mơ công cụ Monte Carlo 4.2 Hướng phát triển đề tài Đề tài luận văn phát triển hướng sau: - Mơ hình đề xuất phát triển mơ hình kênh truyền tổng quát kênh Nakagami – m - Mô hình đề xuất phát triển mơ hình có nhiều người dùng sơ cấp - Mơ hình đề xuất phát triển mơ hình mà nút trang bị với nhiều ănten 26 - Mơ hình đề xuất phát triển mơ hình với nhiều nút đích thứ cấp, nút nguồn kết hợp nhiều liệu để gửi đến lúc nút thứ cấp ... tác tăng cường 1.2.1 Giới thiệu truy? ??n thông cộng tác 1.2.2 Truy? ??n thông cộng tác tăng cường Nhược điểm mơ hình truy? ??n thơng cộng tác thơng thường việc sử dụng 02 khe thời gian cho việc truy? ??n. .. Mơ hình hệ thống Chương – Đánh giá hiệu hệ thống Chương – Kết luận CHƯƠNG - LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan truy? ??n thông vô tuyến 1.2 Tổng quan truy? ??n thông cộng tác truy? ??n thông cộng tác tăng. .. cho mạng - Luận văn tập trung nghiên cứu kỹ thuật đa truy nhập không trực giao (Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA)) mạng vô tuyến nhận thức dạng (underlay cognitive radio) với truy? ??n thông cộng