Nâng cao hiệu năng toàn trình cho mạng chuyển tiếp đa chặng thu thập năng lượng sóng vô tuyến bằng giải pháp định tuyến cộng tác

Nâng cao hiệu năng toàn trình cho mạng chuyển tiếp đa chặng thu thập năng lượng sóng vô tuyến bằng giải pháp định tuyến cộng tác (Luận văn thạc sĩ)Nâng cao hiệu năng toàn trình cho mạng chuyển tiếp đa chặng thu thập năng lượng sóng vô tuyến bằng giải pháp định tuyến cộng tác (Luận văn thạc sĩ)Nâng cao hiệu năng toàn trình cho mạng chuyển tiếp đa chặng thu thập năng lượng sóng vô tuyến bằng giải pháp định tuyến cộng tác (Luận văn thạc sĩ)Nâng cao hiệu năng toàn trình cho mạng chuyển tiếp đa chặng thu thập năng lượng sóng vô tuyến bằng giải pháp định tuyến cộng tác (Luận văn thạc sĩ)Nâng cao hiệu năng toàn trình cho mạng chuyển tiếp đa chặng thu thập năng lượng sóng vô tuyến bằng giải pháp định tuyến cộng tác (Luận văn thạc sĩ)Nâng cao hiệu năng toàn trình cho mạng chuyển tiếp đa chặng thu thập năng lượng sóng vô tuyến bằng giải pháp định tuyến cộng tác (Luận văn thạc sĩ)Nâng cao hiệu năng toàn trình cho mạng chuyển tiếp đa chặng thu thập năng lượng sóng vô tuyến bằng giải pháp định tuyến cộng tác (Luận văn thạc sĩ)

1 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TP.HCM, ngày 08 tháng 05 năm 2018 Học viên thực luận văn Nguyễn Quang Khải LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS Trần Trung Duy, người hướng dẫn tận tình, bảo em suốt trình thực luận văn Thầy trang bị cho em kiến thức vô quý báu để em vững tin bước tiếp đường Em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô – Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng sở TP.HCM giảng dạy truyền đạt cho em kiến thức quan trọng suốt thời gian học tập Học Viện Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia (Nafosted, mã số đề tài 102.04 – 2017.317) tài trợ tạo điều kiện để em hồn thành tốt luận văn Bên cạnh em xin cảm ơn quý anh chị bạn khóa cao học 2016 2018 động viên, tạo điều kiện cho em hồn thành khóa học TP.HCM, ngày 08 tháng 05 năm 2018 Học viên thực luận văn Nguyễn Quang Khải MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT .iv DANH SÁCH HÌNH VẼ v CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan thu thập lượng 1.2 Tổng quan mạng truyền thông chuyển tiếp 1.3 Lý chọn đề tài nghiên cứu liên quan 1.3.1 Lý chọn đề tài 1.3.2 Các nghiên cứu liên quan 10 CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH HỆ THỐNG 11 2.1 Mơ hình khảo sát 11 2.2 Hiệu hệ thống 19 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG 21 3.1 Xác suất dừng giải mã thành cơng cho mơ hình truyền điểm - điểm 21 3.2 Xác suất dừng giải mã thành cơng cho mơ hình truyền điểm - đa điểm .24 3.3 Xác suất dừng mơ hình chuyển tiếp đa chặng truyền thống (MHTT) 28 3.4 Xác suất dừng mơ hình chuyển tiếp đa chặng cộng tác (MHCT) .29 3.5 Phân tích độ lợi phân tập 30 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 31 4.1 Kết lý thuyết mô .32 4.2 Kết luận 38 4.3 Hướng phát triển đề tài 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .40 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt DC MAC RF AF DF ACK NACK RF EH Tiếng Anh Direct Current Media Access Control Radio Frequency Amplify-and-forward Decode-and-Forward Acknowledgment Negative- acknowledgment Radio Frequency Energy Tiếng Việt Dòng điện chiều Điều khiển truy nhập môi trường Tần số vô tuyến Khuyết đại chuyển tiếp Giải mã chuyển tiếp Xác nhận Từ chối Thu hoạch lượng sóng vơ Harvesting tuyến DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình thu thập lượng sóng vơ tuyến Hình 1.2: Mơ hình mạng vơ tuyến chuyển tiếp hai chặng .4 Hình 1.3: Mơ hình mạng chuyển tiếp thông tin di động Hình 1.4: Mơ hình truyền thơng cơng tác Hình 1.5: Mơ hình truyền thơng cộng tác tăng cường: đích giải mã thành công liệu khe thời gian phản hồi thông điệp ACK Hình 1.6: Mơ hình truyền thơng cộng tác tăng cường: đích khơng giải mã thành cơng liệu khe thời gian phản hồi thông điệp NACK để yêu cầu giúp đỡ từ nút chuyển tiếp Hình 1.7: Mơ hình mạng vơ tuyến chuyển tiếp đa chặng Hình 1.8: Truyền thơng cộng tác đa chặng Hình 2.1: Mơ hình hệ thống 11 Hình 2.2: Nút đích nhận liệu từ nguồn thành cơng nên không cần trợ giúp từ nút chuyển tiếp 15 Hình 2.3: Nút đích nhận liệu từ nguồn không thành công cần trợ giúp từ nút chuyển tiếp với U1   R1 , R2 , R4  V1   R3 , R5 , R6  16 Hình 2.4: U1   R1 , R2 , R4  V1   R3 , R5 , R6  , nút R4 nút chọn để gửi lại liệu đến đích 17 Hình 2.5: Mơ hình chuyển tiếp liệu đa chặng truyền thống 20 Hình 3.1: Mơ hình truyền điểm - điểm 21 Hình 3.2: Mơ hình truyền điểm - đa điểm .24 Hình 3.3: Mơ hình MHTT với N  31 Hình 3.4: Mơ hình MHCT với N  31 Hình 4.1: Xác suất dừng vẽ theo P / N N    0.2 32 Hình 4.2: Xác suất dừng vẽ theo P / N Cth    0.1 .33 Hình 4.3: Xác suất dừng vẽ theo P / N Cth    0.1 .34 Hình 4.4: Xác suất dừng vẽ theo P / N Cth    0.1 .35 Hình 4.5: Xác suất dừng vẽ theo N P / N  10 dB, Cth  .36 Hình 4.6: Xác suất dừng vẽ theo N P / N  10 dB, Cth  .37 Hình 4.7: Xác suất dừng vẽ theo  P / N  dB, Cth  .37 CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN Luận văn nghiên cứu vấn đề thu thập lượng truyền liệu hiệu cho mạng chuyển tiếp đa chặng giới hạn công suất phát tác động fading kênh truyền Để giải vấn đề lượng, thiết bị mạng cần thu thập lượng sóng vơ tuyến để phục vụ cho việc truyền liệu Đối với vấn đề truyền liệu hiệu điều kiện giới hạn mặt lượng, giải pháp truyền thông cộng tác đa chặng áp dụng Tiếp theo, luận văn trình bày cách tổng quan vấn đề liên quan đến đề tài 1.1 Tổng quan thu thập lượng Ngày nay, gia tăng nhanh chóng thiết bị vơ tuyến, xuất phát từ nhu cầu ngày tăng người dùng, vấn đề lượng trở nên cấp thiết xét đến các thiết bị nhỏ điện thoại di động, thiết bị cảm biến, v.v Bởi hạn chế nguồn lượng, việc hoạt động thường xuyên làm lượng thiết bị suy giảm cách nhanh chóng, rút ngắn thời gian sống mạng hoạt động dựa thiết bị Khi số lượng thiết bị lớn, triển khai khu vực có diện tích rộng, việc nạp lượng cho thiết bị toán cần giải Nếu sử dụng nguồn điện lưới chỉnh lưu hạ áp nút cảm biến cấp nguồn ổn định, lại tính “khơng dây” Hơn nữa, triển khai thiết bị khu vực hẻo lánh có địa hình khắc nghiệt, việc lắp đặt sở hạ tầng để cấp nguồn cho thiết bị không khả thi Một giải pháp khác xem xét thiết bị cấp lượng pin, nhiên việc thay pin định kỳ cho số lượng lớn thiết bị toán nan giải Đã có nhiều nghiên cứu kể phần cứng lẫn phần mềm nhằm tăng hiệu sử dụng lượng nút không dây dù có giảm cơng suất sử dụng bao nhiêu, tăng thời gian sử dụng pin lên đến lúc lượng dự trữ pin cạn kiệt nút cảm biến ngừng hoạt động Để giải toán lượng, phương pháp hiệu lượng thiết kế hiệu lượng lớp MAC [1], thiết kế chế độ hoạt động hợp lý (như active, sleep, stand by) [2], v.v., giải pháp hiệu khác để trì nguồn lượng cho thiết bị thu thập lượng từ bên (Energy Harvesting) Việc thu thập lượng đến từ lượng mặt trời, lượng gió, v.v Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, cần có kết hợp thiết kế hiệu lượng kỹ thuật thu thập lượng Nói cách khác, việc tối ưu lượng phải thực cấp độ phần cứng phần mềm, kết hợp nhiều phương pháp giải pháp khác Hệ thống thu thập lượng cho phép thiết bị thu thập lượng từ mặt trời, độ rung, gió, hiệu ứng nhiệt điện mơi trường vơ tuyến điện chuyển chúng thành lượng điện Các anten thiết bị thu hoạch lượng từ lượng tần số vô tuyến, lượng chuyển thành lượng chiều cung cấp cho thiết bị Khác với nguồn lượng từ mặt trời, gió phụ thuộc nhiều vào mơi trường, thu thập lượng tần số vơ tuyến (RF) đạt ổn định cao (không phụ thuộc nhiều vào môi trường xung quanh) Thật vậy, gần đây, phương pháp thu thập lượng vô tuyến (Radio Frequency Energy Harvesting) nghiên cứu dành nhiều quan tâm nhà nghiên cứu nước [3], [6] Thật vậy, thu thập lượng sóng vơ tuyến cần u cầu nhiều nguồn phát sóng vơ tuyến ổn định Hơn nữa, việc tích hợp truyền thơng tin thu thập lượng thực đồng thời qua việc phát sóng vơ tuyến Đây ưu điểm thu thập lượng sóng vơ tuyến cho thiết bị truyền thơng vơ tuyến Hình 1.1 mơ tả mơ hình thu thập lượng sóng vơ tuyến nguồn phát lượng sóng vơ tuyến P truyền lượng đến thiết bị thu R Thật vậy, tín hiệu nhận R mơ sau: y  Qhx  u , (1.1) với y tín hiệu nhận R, Q công suất phát nguồn lượng P, h hệ số kênh truyền fading P R, x tín hiệu P, u nhiễu cộng R Hình 1.1: Mơ hình thu thập lượng sóng vơ tuyến Năng lượng mà R thu thập khoảng thời gian t tính cơng thức sau: E   Q | h |2 t , (1.2) với  hiệu suất chuyển đổi lượng,  có giá trị từ đến 1.2 Tổng quan mạng truyền thông chuyển tiếp Trong mạng thông tin vô tuyến ngày nay, việc tăng cường mở rộng phạm vi phủ sóng giảm chi phí vận hành mục tiêu nhà quản lý mạng viễn thông Một số kỹ thuật để nâng cao dung lượng mở rộng phạm vi phủ sóng giới thiệu giải pháp đa anten, truyền dẫn đa điểm phối hợp Vì thế, nhà nghiên cứu tiến hành phát triển mạng chuyển tiếp (relay network) để mở rộng vùng phủ sóng, tăng độ tin cậy cho việc truyền liệu thông qua truyền/nhận thông tin khoảng cách ngắn, giảm công suất phát so sánh với việc truyền trực tiếp nguồn đích Chuyển tiếp mang lại hiệu suất vượt trội cho mạng không dây mở rộng vùng phủ sóng, tăng độ lợi phân tập không gian chất lượng dịch vụ đồng [7], [11] Trong kỹ thuật chuyển tiếp hai chặng, hai khe thời gian trực giao sử dụng để chuyển tiếp liệu Trong khe thời gian thứ nhất, nguồn gửi liệu đến nút chuyển tiếp, khe thời gian thứ hai, nút chuyển tiếp gửi liệu đến đích Trong Hình 1.2, mơ hình chuyển tiếp hai chặng với 03 nút: nguồn S, nút chuyển tiếp R đích D minh hoạ  Nút nguồn (S): nút gửi liệu tới nút đích  Nút chuyển tiếp (R): nút có nhiệm vụ chuyền tiếp liệu từ nút nguồn gửi tới, xử lý liệu nhận gửi liệu sau xử lý đến đích Nút chuyển tiếp dùng kỹ thuật khuếch đại chuyển tiếp (Amplify-andforward (AF)) giải mã chuyển tiếp (Decode-and-forward (DF))  Nút đích: nút nhận liệu từ nút chuyển tiếp Trong số trường hợp, nút đích nhận liệu từ nguồn, trường hợp này, nút đích kết hợp liệu nhận kết hợp Mơ có tên gọi truyền thông cộng tác (cooperative communication) [8] S R D Hình 1.2: Mơ hình mạng vơ tuyến chuyển tiếp hai chặng Trong kỹ thuật AF [12], [13], R ln khuếch đại tín hiệu nhận từ S gửi đến đích Ưu điểm kỹ thuật AF đơn giản, nhiên nhược điểm kỹ thuật tích luỹ nhiễu tín hiệu gửi đến đích Trong kỹ thuật DF [14], [15], R phải giải mã thành công liệu nhận từ S, sau tiến hành mã hố lại liệu trước gửi đến D Ưu điểm kỹ thuật DF loại bỏ nhiễu nhận từ R, nhiên, kỹ thuật phức tạp kỹ thuật AF R phải thực bước xử lý tín hiệu phức tạp Trong hệ thống vô tuyến mà thiết bị hạn chế công suất phát mạng cảm biến không dây (Wireless sensor networks) [9], mạng adhoc chuyển động [10] (Mobile adhoc networks) hay mạng vô tuyến nhận thức (cognitive radio networks) [11], chuyển tiếp kỹ thuật hiệu để gửi liệu khoảng cách xa Kể mạng thông tin di động, trạm chuyển tiếp sử dụng để phục vụ người dùng nằm rìa vùng phủ sóng trạm gốc Như thể Hình 1.3, trạm chuyển tiếp lắp đặt để phục vụ thuê bao nằm xa trạm gốc S D Hình 1.3: Mơ hình mạng chuyển tiếp thông tin di động Tiếp theo, ta xét đến mô hình truyền thơng cộng tác (cooperative communication) vẽ Hình 1.4 Tương tự mơ hình chuyển tiếp Hình 1.2, mơ hình truyền thơng cộng tác thơng thường có 03 nút: nút nguồn, nút chuyển tiếp nút đích Điểm khác biệt mơ hình truyền thơng cộng tác mơ hình chuyển tiếp thơng thường chỗ: mơ hình truyền thơng cộng tác khai thác đường liên kết trực tiếp nguồn đích 31   (3.32)  (3.33) Vv  Riv ,t 1 , Ri1,t  , , Riv ,t  m , D  Vv1  Riv 1,t v 1 1 v v , Riv 1,t v 1  v , , Riv 1,t v v 1  mv 1 ,D Kế tiếp, áp dụng công thức (3.23), (3.25) (3.27), ta tính   Hơn nữa, cơng thức (3.31) cho ta thấy xác suất dừng khe OP Sv , U v 1 ,Vv1 thời gian thứ v tính xác suất dừng khe thời gian v  Do đó, cơng thức tính xác suất dừng MHCT cơng thức có dạng đệ quy Do đó, xác suất dừng MHCT là:   OPMHCT  OP S0 , U1 ,V1  , (3.34) với   �OP  S , U ,V   OP S0 , U1 ,V1   U ,V2  (3.35) 3.5 Phân tích độ lợi phân tập Độ lợi phân tập phụ thuộc vào số đường độc lập mà liệu đến đích Đối với MHTT, ta thấy liệu có đường đến đích qua R1 qua R2 , …, qua RN đến đích Trong đó, mơ hình MHCT, liệu có nhiều đường để đến đích nên mơ hình MHCT đạt độ lợi phân tập cao mơ hình MHTT Ta xét ví dụ mơ hình MHTT MHCT với N  Hình 3.3 Hình 3.4 Trong Hình 3.3 minh hoạ đường mà liệu đến đích 32 Hình 3.3: Mơ hình MHTT với N  Hình 3.4: Mơ hình MHCT với N  Trong Hình 3.4 minh hoạ đường đường liệu từ nguồn đến đích Ta kể đường liệu như: đường trực tiếp S � D , đường chuyển tiếp hai chặng S � R1 � D S � R2 � D , đường chuyển tiếp hai chặng (trường hợp giống mơ hình chuyển tiếp truyền thống) S � R1 � R2 � D CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 33 4.1 Kết lý thuyết mô Trong Chương 4, kết mô thực để kiểm chứng kết phân tích xây dựng Chương Các kết mô thực phần mềm MATLAB sử dụng phương pháp Monte Carlo R n  1, 2, , N  Giả sử tất nút gồm nguồn S , nút chuyển tiếp n  , nút đích D nằm đường thẳng hai nút gần kề cách khoảng Hơn nữa, nút nguồn S nằm gốc toạ độ nút đích nằm vị trí (1,0) Với cách xếp này, khoảng cách hai nút kề /  N  1 Ta giả sử nguồn lượng B đặt cố định vị trí (0.5, 0.25) Trong kết mô phỏng, ta cố định hệ số suy hao đường truyền bằng 1, hiệu suất chuyển đổi công suất 0.5    3 , giá trị T    0.5   Xac Suat Dung 10 ­1 10 ­2 10 Mo Phong ­ MHTT (Cth = 0.75) Mo Phong ­ MHCT (Cth = 0.75) Mo Phong ­ MHTT (Cth = 1.25) Mo Phong ­ MHCT (Cth = 1.25) ­3 10   ­5 Ly Thuyet ­ MHTT Ly Thuyet ­ MHCT 10 P/N0 (dB) 15 Hình 4.1: Xác suất dừng vẽ theo P / N N  20   0.2 34 Hình 4.1 so sánh hiệu xác suất dừng mơ hình đề xuất MHCT mơ hình truyền thống MHTT Ta thấy MHCT đạt giá trị OP nhỏ MHTT, OP hai mô hình giảm tăng giá trị P / N Hơn nữa, giá trị P / N lớn OP mơ hình MHCT giảm nhanh MHTT Lý MHCT đạt độ lợi phân tập (độ dốc) cao MHTT, bàn luận Ta thấy OP hai mơ hình giảm Cth nhỏ Cuối cùng, ta thấy kết mô trùng với kết lý thuyết, điều kiểm chứng tính xác kết lý thuyết   Xac Suat Dung 10 ­1 10 Mo Phong ­ MHTT (N=1) Mo Phong ­ MHCT (N=1) Mo Phong ­ MHTT (N=3) Mo Phong ­ MHCT (N=3) Ly Thuyet ­ MHTT Ly Thuyet ­ MHCT ­2 10 ­3 10   ­5 10 P/N0 (dB) 15 Hình 4.2: Xác suất dừng vẽ theo P / N Cth  20   0.1 Hình 4.2 so sánh hiệu xác suất dừng mơ hình đề xuất MHCT mơ hình truyền thống MHTT với số lượng nút chuyển tiếp khác nguồn đích Cũng vậy, ta thấy MHCT đạt giá trị OP nhỏ MHTT, OP hai mơ hình giảm tăng giá trị P / N Một lần OP MHCT lại 35 giảm nhanh MHTT P / N tăng Trong Hình 4.2, OP hai mơ hình giảm tăng số lượng nút chuyển tiếp Để thấy rõ độ lợi phân tập mơ hình, Hình 4.3 vẽ giá trị xác suất dừng vùng P / N lớn Chú ý Hình 4.3 vẽ kết lý thuyết tất hệ số Hình vẽ giống với Hình 4.2, khác giá trị P / N Hình 4.3 lớn Ta thấy rằng, thay đổi số lượng nút chuyển tiếp đường thẳng biểu diễn xác suất dừng MHTT hai trường hợp N  N  gần song song với Đối với MHCT, ta thấy đường thằng xác suất dừng mơ hình có độ dốc lớn MHTT Do đó, ta nói MHCT đạt độ lợi phân tập lớn MHTT 10   ­1 Xac Suat Dung 10 ­2 10 ­3 10 ­4 10 Ly Thuyet ­ MHTT (N=1) Ly Thuyet ­ MHCT (N=1) Ly Thuyet ­ MHTT (N=3) Ly Thuyet ­ MHCT (N=3) ­5 10 ­6 10   10 15 20 25 30 35 P/N0 (dB) 40 45 Hình 4.3: Xác suất dừng vẽ theo P / N Cth  50   0.1 36 Hình 4.4: Xá c suất dừng vẽ theo P / N Cth    0.1 Tương tự Hình 4.3, Hình 4.4 khảo sát độ lợi phân tập mơ hình số lượng nút chuyển tiếp chạy từ đến Tương tự Hình 4.3, ta thấy độ dốc đường biểu thị xác suất dừng MHCT lớn MHTT Quan sát hình vẽ ta thấy điều đặc biệt N  , xác suất dừng MHTT lớn nhất, xác suất dừng MHCT N  nằm N  N  Trong Hình 4.5, xác suất dừng hai mơ hình MHCT MHTT vẽ theo số lượng nút chuyển tiếp (N) Ta quan sát thấy giá trị xác suất dừng biến thiên theo số lượng nút chuyển tiếp Hình dạng đường cong biểu thị xác suất dừng Hình 4.5 có đặc điểm sau: ban đầu tăng số lượng nút chuyển tiếp N từ lên 3, giá trị xác suất dừng giảm Tuy nhiên, tăng N , giá trị xác suất dừng lại bắt đầu tăng lên Ta giải thích điều sau: số lượng nút chuyển tiếp tăng khoảng cách hai nút kề giảm truyền liệu chặng ổn định, dẫn đến giảm xác suất dừng toàn trình Tuy nhiên, số lượng nút chuyển tiếp lớn, dẫn đến số khe thời gian tăng nên 37 tốc độ truyền dẫn khe thời gian giảm (do thời gian khe thời gian phải chia cho số chặng) Vì thế, ta thấy tồn giá trị N để xác suất dừng mơ hình thấp Cụ thể, MHTT, giá trị xác suất dừng thấp N  Đối với MHCT, giá trị xác suất dừng thấp trường hợp   0.1 N  , trường hợp   0.3 N  Quan sát cuối từ Hình 4.5 xác suất dừng hai mơ hình giảm tăng giá trị  từ 0.1 lên 0.3 Xac Suat Dung 10   ­1 10 Mo Phong ­ MHTT ( =0.1) Mo Phong ­ MHCT ( =0.1) Mo Phong ­ MHTT ( =0.3) Mo Phong ­ MHCT ( =0.3) Ly Thuyet ­ MHTT Ly Thuyet ­ MHCT ­2 10   N Hình 4.5: Xác suất dừng vẽ theo N P / N  10 dB, Cth  Tương tự Hình 4.5, Hình 4.6 vẽ giá trị xác suất dừng theo số lượng nút chuyển tiếp Tuy nhiên, Hình 4.6, ta xem xét hai giá trị khác    0.25   0.5 Nhìn vào hình ta thấy   0.25 xác suất dừng MHTT MHCT nhỏ nhiều so sánh với trường hợp   0.5 Đặc biệt N  , xác suất dừng hai mơ hình trường hợp   0.25 lại lớn trường hợp   0.5 38 Xac Suat Dung 10   ­1 10 Mo Phong ­ MHTT ( =0.25) Mo Phong ­ MHCT ( =0.25) Mo Phong ­ MHTT ( =0.5) Mo Phong ­ MHCT ( =0.5) Ly Thuyet ­ MHTT Ly Thuyet ­ MHCT ­2 10   N Hình 4.6: Xác suất dừng vẽ theo N P / N  10 dB, Cth  1 0.9 Xac Suat Dung 0.8 0.7   Mo Phong ­ MHTT (N=2) Mo Phong ­ MHCT (N=2) Mo Phong ­ MHTT (N=5) Mo Phong ­ MHCT (N=5) Ly Thuyet ­ MHTT Ly Thuyet ­ MHCT 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1   0.1 0.2 0.3  0.4 0.5 0.6 39 Hình 4.7: Xác suất dừng vẽ theo  P / N  dB, Cth  Hình 4.7 biểu diễn xác suất dừng hai mơ hình theo giá trị  Ta dễ thấy giá trị  nhỏ lượng thu thập nguồn nút chuyển tiếp nhỏ, dẫn tới công suất phát nút nhỏ Tuy nhiên,  nhỏ   lớn, điều có nghĩa thời gian truyền khe thời gian lớn, độ liệu tăng Ngược lại, giá trị  lớn cơng suất phát nút tăng tốc độ truyền liệu khe thời gian giảm Do đó, có đánh đổi công suất phát tốc độ truyền liệu thiết kế giá trị  Nhìn vào Hình 4.7 ta thấy thiết kế giá trị  hợp lý để đạt giá trị xác suất dừng thấp cho hai mô hình Ví dụ, nhìn vào Hình 4.7, ta thấy N  , giá trị tốt  MHTT MHCT khoảng 0.3, N  , giá trị tốt  MHTT MHCT 0.2 0.15 Ta thấy từ Hình 4.7 xác suất dừng hai mơ hình gần  lớn 0.6 4.2 Kết luận Luận văn nghiên cứu hiệu mạng chuyển tiếp cộng tác đa chặng nhằm nâng cao hiệu xác suất dừng cho mạng Mơ hình đề xuất luận văn đạt hiệu xác suất dừng tốt mơ hình chuyển tiếp đa chặng truyền thống Đóng góp luận văn xây dựng mơ hình chuyển tiếp cộng tác đa chặng, đưa biểu thức toán học đánh giá hiệu xác suất dừng hệ thống Hơn nữa, biểu thức toán học đưa dạng tường minh kiểm chứng thông qua mơ máy tính Để nâng cao hiệu hệ thống, ta cần thiết kế hệ thống sau: - Tăng công suất phát nguồn phát lượng - Thiết kế số nút chuyển tiếp nguồn đích cách hợp lý - Thiết kế hệ số phân bổ thời gian cho pha thu hoạch lượng hợp lý 40 4.3 Hướng phát triển đề tài Đề tài luận văn phát triển theo hướng sau: - Xem xét kênh truyền tổng quát kênh fading Nakagami-m hay kênh fading Rician, v.v - Xem xét môi trường vô tuyến nhận thức, cơng suất phát nút phát bị ràng buộc theo mức giao thoa tối đa quy định nút sơ cấp - Xem xét mơ hình chuyển tiếp đa chặng với nút chuyển tiếp có nhiều anten, sử dụng kỹ thuật phân tập phát thu 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] X Zhou, A Boukerche, “Energy Efficiency of MAC Protocols in Wireless Sensor Networks,” 2017 13th International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems (DCOSS), 2017 [2] Y Moeen, N Javaid, F Saleem, A Umar, M Akbar, Z.A Khan, U Qasim, “MASEHA: Multi-hop Communication Using Active and Sleep Nodes for Energy Hole Avoidance in Wireless Sensor Networks,” Ninth International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications, 2014 [3] P M Quang, T T Duy and V N Q Bao, "Energy Harvesting-based Spectrum Access Model in Overlay Cognitive Radio", Proc of ATC 2015, Ho Chi Minh city, Viet Nam, pp 231 - 236, Oct 2015 [4] N N Tan, T T Duy, T T Phuong and M Voznak, "Performance Evaluation of User Selection Protocols in Random Networks with Energy Harvesting and Hardware Impairments", Advances in Electrical and Electronic Engineering (AEEE), vol 14, no 4, pp 372-377, Nov 2016 [5] N N Tan, T T Duy, L G Thien, T T Phuong and M Voznak, "Energy Harvesting-based Spectrum Access with Incremental Cooperation, Relay Selection and Hardware Noises", RadioEngineering, vol 26, no 1, pp 240250, Apr 2017 [6] N T Van, H M Tan, T M Hoang, T T Duy and V N Q Bao, "Exact Outage Probability of Energy Harvesting Incremental Relaying Networks with MRC Receiver", The 2016 International Conference on Advanced 42 Technologies for Communications (ATC 2016) , Ha Noi, Viet Nam, pp 120 125, Oct 2016 [7] Y Yang, H Hu, J Xu, G Mao, “Relay technologies for wimax and lteadvanced mobile systems,” IEEE Communications Magazine, vol 47, no 10, pp 100–105, October 2009 [8] J N Laneman, D N C Tse, G W Wornell, "Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior," IEEE Transactions on Information Theory, vol 50, no 12, pp 3062 - 3080, December 2004 [9] I F Akyildiz, W Su, Y Sankarasubramanian, and E Cayici, “A survey on sensor networks,” IEEE Commun Magazine, vol 40, no 8, pp 102–114, 2002 [10] Beongku An, Tran Trung Duy, Hyung-Yun Kong, “A Cooperative Transmission Strategy using Entropy-based Relay Selection in Mobile Adhoc Wireless Sensor Networks with Rayleigh Fading Environments”, KSII Transactions On Internet and Information Systems, vol 3, no 2, pp 147 – 162, 2009 [11] P L Yeoh, M Elkashlan, T Q Duong, N Yang, and D B da Costa, “Transmit antenna selection in cognitive relay networks with nakagami-m fading,” in Proc of IEEE ICC 2013, pp 2775-2779, 2013 [12] T T Duy and H.Y Kong, "Performance Analysis of Incremental Amplifyand-Forward Relaying Protocols with Nth Best Partial Relay Selection under Interference Constraint", Wireless Personal Communications (WPC), vol 71, no 4, pp 2741-2757, Aug 2013 [13] Vo Nguyen Quoc Bao, Trung Q Duong, Daniel Benevides da Costa, George C Alexandropoulos and A Nallanathan, “Cognitive Amplify-and-Forward 43 Relaying with Best Relay Selection in Non-identical Rayleigh Fading", IEEE Communications Letters, vol 17, No 3, pp 475-478, Mar 2013 [14] Vo Nguyen Quoc Bao and H Y Kong, "Symbol Error Rate Expression for Decode-And-Forward Relaying Using Generalized Selection Combining over Rayleigh Fading Channels," IEICE Trans Commun., vol E92-B, no 4, pp 1369-1372, Apr 2009 [15] Vo Nguyen Quoc Bao and H Y Kong, "BER Performance of Decode-andForward Relaying Using Equal-Gain Combining over Rayleigh Fading Channels," IEICE Trans Commun., vol E91-B, no 11, pp 3760-3763, Nov 2008 [16] Vo Nguyen Quoc Bao and H Y Kong, “Performance Analysis of Multi-hop Decode-and-Forward Relaying with Selection Combining”, Journal of Communications and Networks, vol.12, no.6, pp 616-623, Dec 2010 [17] N T Van, H M Tan, T M Hoang, T T Duy and V N Q Bao, "Exact Outage Probability of Energy Harvesting Incremental Relaying Networks with MRC Receiver," The 2016 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC 2016) , Ha Noi, Viet Nam, pp 120 125, Oct 2016 [18] T T Duy, H N Vu, T T Truc, H Y Kong, "Minimum-Energy Cooperative Routing with Equal Gain Combining in Static Wireless Networks," KICS Winter Conference, Korea, pp 206-207, 01/2011 [19] T T Duy and H.Y Kong, "Performance Analysis of Hybrid DecodeAmplify-Forward Incremental Relaying Cooperative Diversity Protocol using SNR-based Relay Selection," Journal of Communications and Networks (JCN), vol 14, no 6, pp 703-709, Dec 2012 [20] N N Tan, T T Duy, L G Thien, T T Phuong and M Voznak, "Energy Harvesting-based Spectrum Access with Incremental Cooperation, Relay 44 Selection and Hardware Noises," RadioEngineering, vol 26, no 1, pp 240250, Apr 2017 [21] B An, T T Duy and H.Y Kong, "A Cooperative Transmission Strategy using Entropy-based Relay Selection in Mobile Ad-hoc Wireless Sensor Networks with Rayleigh Fading Environments," KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS), vol 3, no 2, pp.147-162, Feb 2009 [23] T T Duy and H.Y Kong, "Outage Analysis of Cooperative Transmission in Two-Dimensional Random Networks over Rayleigh Fading Channels," Journal of the Korea Institute of Electronic Engineering and Science (JEES), vol 11, no 4, pp 262-268, Dec 2011 [24] T T Duy and H.Y Kong, "Cooperative Communication with Different Combining Techniques in One-Dimensional Random Networks," Journal of the Korea Institute of Electronic Engineering and Science (JEES), vol 12, no 1, pp 13-19, Mar 2012 [25] T T Duy and V.N.Q Bao, "Outage performance of cooperative multihop transmission in cognitive underlay networks," The International Conference on Computing, Management and Telecommunications (ComManTel 2013), HCM City, Viet Nam, pp 123-127, Jan 2013 [26] T T Duy and H.Y Kong, "A Skipped-hop Transmission Protocol using Cooperative Communication," 2012 26th Biennial Symposium on Communications (QBSC), Kingston, Canada, pp 34-37, May 2012 [27] D T Hung, T T Duy, D Q Trinh, V N Q Bao and T Hanh, "Impact of Hardware Impairments on Secrecy Performance of Multi-hop Relay Networks in Presence of Multiple Eavesdroppers", The Third Nafosted Conference on Information and Computer Science (NICS2016), Danang city, Viet Nam, pp 113- 118, Sep 2016 45 [28] Vo Nguyen Quoc Bao, Nguyen Linh Trung, “Multihop Decode-and-Forward Secrecy Performance Analysis of Multihop Transmission Protocols in Cluster Networks Relay Networks: Secrecy Analysis and Relay Position Optimization,” REV Journal on Electronics and Communications, vol 2, no 1-2, pp 33-41, June 2012 [29] T T Duy and H.Y Kong, "Secrecy Performance Analysis of Multihop Transmission Protocols in Cluster Networks", Wireless Personal Communications (WPC), vol 82, no 4, pp 2505-2518, June 2015 [30] T M Hoang, T T Duy, V.N.Q Bao, "On the Performance of Non-linear Wirelessly Powered Partial Relay Selection Networks over Rayleigh Fading Channels", The Third Nafosted Conference on Information and Computer Science (NICS2016), Danang city, Viet Nam, pp - 11, Sep 2016 [31] E Chen, M Xia, D Costa and S Aıssa, “Multi-Hop Cooperative Relaying with Energy Harvesting from Co-Channel Interferences”, IEEE Communications Letters, vol 21, no 5, pp 1199 – 1202, May 2017 [32] C Xu, M Zheng, W Liang, H Yu and Y C Liang, “Outage Performance of Underlay Multihop Cognitive Relay Networks With Energy Harvesting”, IEEE Communications Letters, vol 20, no 6, pp 1148 – 1151, 2016 [33] 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 [34] I Gradshteyn, I Ryzhik, Table of integrals, series, and products, New York, USA, 2007 (Academic Press (7th ed.)) ... kể hiệu cho mạng chuyển tiếp đa chặng 9 Hình 1.8: Truyền thơng cộng tác đa chặng Luận văn nghiên cứu mơ hình mạng chuyển tiếp đa chặng cộng tác sử dụng kỹ thu t DF kỹ thu t thu thập lượng sóng. .. nghiên cứu mạng chuyển tiếp đa chặng sử dụng kỹ thu t thu thập lượng sóng vơ tuyến Trong tài liệu tham khảo số [31], tác giả nghiên cứu mơ hình chuyển tiếp đa chặng với lượng thu thập từ nguồn... Gần đây, kỹ thu t thu thập lượng sóng vơ tuyến [30] đề xuất nhằm giải toán Cùng với kỹ thu t thu thập lượng mặt trời, lượng gió, v.v., thu hoạch lượng từ sóng vơ tuyến trì hoạt động cho thiết bị