Phân tích hiệu năng mạng chuyển tiếp song công đa truy nhập không trực giao sử dụng công nghệ thu thập năng lượng vô tuyến

Trong bài viết này, phân tích hiệu năng hệ thống chuyển tiếp song công đa truy nhập không trực giao (NOMA: non-orthogonal multiple acess) sử dụng công nghệ thu thập năng lượng vô tuyến. Kỹ thuật NOMA và truyền song công giúp hệ thống cải thiện đáng kể hiệu suất phổ tần, bên cạnh đó công nghệ thu thập năng lượng vô tuyến cho phép hệ thống giảm đáng kể sự phụ thuộc vào phương pháp cấp nguồn như hiện nay.

Nghiên cứu khoa học cơng nghệ PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG MẠNG CHUYỂN TIẾP SONG CÔNG ĐA TRUY NHẬP KHÔNG TRỰC GIAO SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THU THẬP NĂNG LƯỢNG VÔ TUYẾN Trần Mạnh Hoàng*, Nguyễn Trung Tấn, Phạm Xuân Nghĩa Tóm tắt: Trong báo này, phân tích hiệu hệ thống chuyển tiếp song công đa truy nhập không trực giao (NOMA: non-orthogonal multiple acess) sử dụng công nghệ thu thập lượng vô tuyến Kỹ thuật NOMA truyền song công giúp hệ thống cải thiện đáng kể hiệu suất phổ tần, bên cạnh cơng nghệ thu thập lượng vô tuyến cho phép hệ thống giảm đáng kể phụ thuộc vào phương pháp cấp nguồn Ngoài ra, kỹ thuật lựa chọn ăng-ten phát áp dụng nhằm mục đích cải thiện hiệu suất hệ thống Dựa vào phương pháp phân tích giải tích, biểu thức xác suất dừng xấp xỉ cận dung lượng kênh trung bình hệ thống xác định dạng tường minh Phương pháp mô Monte- Carlo sử dụng để kiểm chứng kết phân tích tính tốn Các kết so sánh mơ biểu thức giải tích trùng khớp điều khẳng định xác độ tin cậy biểu thức giải tích trình bày Từ khóa: Truyền khơng trực giao, Thu thập lượng, Song công, Đa truy nhập ĐẶT VẤN ĐỀ Với bùng nổ công nghệ vô tuyến thời đại ngày nay, nhu cầu lưu lượng liệu cao, điều kiện phổ tần hạn chế, đòi hỏi nhà nghiên cứu tìm cách nâng cao hiệu sử dụng phổ tần Trong kỹ thuật cải thiện hiệu suất sử dụng phổ tần, vô tuyến nhận thức phương pháp làm gia tăng đáng kể hiệu suất phổ [1, 2] Tiếp theo đó, kỹ thuật cải thiện hiệu suất phổ tiếp tục nghiên cứu, truyền dẫn song công (full-duplex1) Đặc biệt, kỹ thuật đề xuất gần đa truy nhập khơng trực giao (non-orthogonal multiple access -NOMA) Phương thức đa truy nhập không trực giao hứa hẹn thay cho kỹ thuật đa truy nhập truyền thống [3] Do phương thức đa truy nhập truyền thống dẫn đến người dùng khó xác định khoảng phân bổ tài nguyên trực giao để tránh xung đột lẫn Bên cạnh đó, kỹ thuật truyền dẫn song cơng nhiều nghiên cứu đề xuất [4-6] Với phát triển công nghệ chế tạo mạch điện tử, thiết kế ăng-ten, thuật toán xử lý, kỹ thuật triệt nhiễu đề xuất; Với khả triệt nhiễu giao thoa từ ăng-ten phát đến ăng-ten thu thiết bị đạt 100 dB [7, 8], đó, truyền song cơng có tính khả thi tương lai Trong tương lai không xa, mà thiết bị thu, phát triển khai dày đặc hơn, mức lượng xạ không gian không nhỏ Năng lượng tái tạo bổ sung phần lượng cho hệ thống viễn thông Khi đó, thiết bị có nguồn lượng hữu hạn giảm không phụ thuộc vào phương pháp cấp nguồn Xuất phát từ vấn đề đây, báo này, phân tích đồng thời kỹ thuật truyền dẫn song công, thu thập lượng đa truy nhập không trực giao mạng chuyển tiếp đường xuống Trên sở tính tốn giải tích, nhóm tác giả xác định biểu thức xác xác suất dừng hệ thống, biểu thức xấp xỉ cận dung lượng trung bình, từ có nhận xét phẩm chất hệ thống, góp phần vào sở lý thuyết để triển khai hệ thống 5G tương lai Cụm từ Full-dulex, tài liệu gọi chế độ truyền song công Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 79 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử MƠ HÌNH HỆ THỐNG Xem xét mơ hình truyền thông chuyển tiếp hai chặng đường xuống từ trạm gốc (BS: Base Station) đến người dùng, minh họa hình Trong đó, BS trang bị N t ăng-ten sử dụng kỹ thuật lựa chọn antenna phát (TAS: Transmit Antenna Selection) Giả sử rằng, không gian BS đủ lớn để bố trí antenna (khơng xảy tượng tương quan) Nút chuyển tiếp trang bị hai ăng-ten [7] hoạt động chế độ song cơng, để trợ giúp chuyển tiếp tín hiệu từ BS đến M người dùng Dm , đó, m  1, , M  Ib h1 g1 T gj Thu thập lượng gm α Hình Mơ hình hệ thống Xử lý thơng tin 1-α Hình Phân chia thời gian khung tín hiệu Theo nguyên lý hoạt động hệ thống đa truy nhập không trực giao (NOMA: nonorthogonal multiple access)[9], thiết bị phát thực điều chế xếp chồng tín hiệu tất người dùng phục vụ, điều khiển phân bổ công suất dựa vào thông tin độ lợi kênh truyền Chúng ta giả sử rằng, độ lợi kênh truyền chặng thứ hai | g1 |2 , , | g j |2 , ,  | g M |2 , cơng suất phân bổ cho người dùng theo hệ số a1  a2 , ,  a j  aM , với  M i 1  Các thiết bị thu, thực kỹ thuật SIC (SIC: successive interference cancellation) để giải điều chế tín hiệu [10] Để tối ưu hoạt động SIC tín hiệu có mức cơng suất lớn trước giải mã loại bỏ khỏi tập tín hiệu thu trước (đối với đường xuống) Kí hiệu kênh truyền từ ăng-ten thứ n BS đến nút chuyển tiếp hn với n  1, , N t  ; Các kênh truyền từ nút chuyển tiếp đến người dùng ký hiệu g m với m  1, , M  Đường truyền trực tiếp từ BS đến người dùng không tồn Các kênh truyền hai chặng có phân bố Rayleigh, đó, bình phương hệ số kênh truyền | hn |2 | g m |2 tương ứng phân bố mũ [11] Tại nút chuyển tiếp, đường nhiễu (SI3: self loop interfrence/ self interfrence) từ ăng-ten phát đến ăng-ten thu loại bỏ phương pháp khử nhiễu đề xuất [12] ăng-ten định hướng [13] Thông tin trạng thái kênh máy phát nhận hoàn hảo Khi kỹ thuật lựa chọn ăng-ten áp dụng, nút nguồn liên tục giám sát chất lượng kênh truyền từ nút chuyển tiếp đến ăng-ten đường truyền hồi tiếp, sở thông tin hồi tiếp nhận được, BS thực định số ăng-ten phát Chuyển mạch Chú ý rằng, hoạt động FD thực trang bị ăng-ten vừa thu/phát tín hiệu đồng thời, [7] E M Dinesh Bharadia, Sachin Katti, "Full Duplex Radios," Sigcomm, Hong Kong, China, 2013 SI: - Nếu sử dụng kỹ thuật AF, SI ký hiệu cho self loop interfrence - Nếu sử dụng kỹ thuật DF, SI ký hiệu cho self interfrence 80 T M Hoàng, N T Tấn, P X Nghĩa, “Phân tích hiệu mạng… lượng vô tuyến.” Nghiên cứu khoa học công nghệ đầu khuếch đại công suất nối đến phối hợp trở kháng ăng-ten chọn Biên độ kênh truyền chặng thứ mô hình hóa | hn |2 : 2 hn  agr max hi (1) i1, , Nt Hoạt động hệ thống mơ tả sau: BS phát tập tín hiệu điều chế xếp chồng xS   M m 1 am PS xm đến người dùng, thông qua nút chuyển tiếp R, am hệ số phân bổ cơng suất cho người dùng thứ m , PS công suất phát BS, xm tín hiệu người dùng thứ m Tín hiệu nhận nút chuyển tiếp là: M yR   am PS hn xm  PR I b xS  w R , (2) m 1 đó, PR cơng suất phát nút chuyển tiếp, I b nhiễu xuyên RSI (residual self-   interference) từ ăng-ten phát đến ăng-ten thu nút chuyển tiếp, w R  CN 0,  nhiễu trắng cộng tính (AWGN) gây thiết bị nút chuyển tiếp Cấu trúc khung thu thập lượng [14] theo chuyển mạch thời gian: i) Một phần tái tạo thành nguồn chiều, cung cấp bổ sung nguồn cho hệ thống; ii) Phần lại liệu mong muốn truyền từ nguồn đến đích, mơ hình hóa hình 24 Với khung thời gian truyền tín hiệu từ nguồn đến đích chuẩn hóa T , khoảng thời gian đầu  chuyển mạch kết nối từ ăng-ten đến mạch thu thập lượng, với    ; khoảng thời gian lại,   chuyển mạch kết nối đến mạch xử lý thông tin [15] Khi lượng đạt nút chuyển tiếp [16, 17] Eh   PS hn  T N0 , (3) đó,  hệ số hiệu suất mạch điện tái tạo lượng (tính theo %) [18], N phương sai AWGN Khi nút chuyển tiếp sử dụng lượng (3) để nhận chuyển tiếp liệu đồng thời, công suất phát nút chuyển tiếp viết sau: P h  Eh PR   S n 1    T 1    (4) Để đảm bảo công suất đầu nút chuyển tiếp số E{||GyR ||2 }  PR , với E{}  kỳ vọng, G hệ số khuếch đại Từ (4) (2), G xác định G PR  PS | hn |  PR | I b |2  R2  1     | I b |2 (5) Với hệ số khuếch đại (5), tín hiệu nhận người dùng thứ m là: M  yDm  Gg m   am PS hn xm  PR I b xS  w R   w Dm ,  m 1  (6) Theo công trình cơng bố nay, có hai phương thức thu thập lượng: phương thức thu thập lượng phân chia theo thời gian, phương thức phân chia lượng theo ngưỡng cơng suất Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 81 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử   đó, w Dm AWGN nút đích, w Dm  CN 0,  D2 m Từ (6), biểu thức tỉ số tín hiệu nhiễu tức thời SINR (SINR: signal-interference-noise-ratio) để người dùng thứ m tách tín hiệu người dùng j , với j  m , biểu diễn sau: D j m  G | g m |2 a j PS | hn |2 G | g m |2 | hn |2  M a P  G 2 | hn |2 | g m |2 | I b |2  i  j 1 i S , (7) đó,    PS / 1      G 2 R2   D2 m Nếu giải mã thành công x j , tức D j m   thj , với  thj  R j / 1   , ngưỡng để máy thu giải mã, R j tốc độ liệu tối đa đạt người dùng thứ j Do đó, SINR để người dùng thứ m tách sóng tín hiệu xác định là: D  m G am PS g m hn G g m hn 2 M  i m1 PS  G 2 gm hn 2 (8) Ib   Hơn nữa, người dùng thứ M cần giải mã loại bỏ tồn tín hiệu người dùng khác, SINR lại để giải mã tín hiệu người dùng M biểu diễn sau: D  M G aM PS g M G 2 g M hn 2 hn 2 (9) Ib   Để đánh giá chất lượng hệ thống, phần báo phân tích xác suất dừng hệ thống (xác suất gián đoạn liên lạc) PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG 3.1 Xác suất dừng hệ thống Sự kiện dừng người dùng thứ m xảy khơng giải mã thành cơng tín hiệu tín hiệu người dùng thứ j ,  j  m Xác suất dừng hệ thống biểu diễn sau [19]: m Pout  Pr   m ,1   m ,2     m ,m  , (10) đó:   XYG am PS (11)  m, j     thm  , M 2  YXG  i  m 1 PS  YX  G     với X  | hn |2 , Y  | g m |2 giả sử rằng, mức nhiễu xuyên RSI R | I b |2   Kết hợp (10) (11) biểu thức xác suất dừng hệ thống viết lại là:    thm  m Pout  Pr  XY    j  M G (am PS   thm  i  m 1 PS   thm )   (12) Từ tính chất xác suất có điều kiện, biểu thức (12) viết lại sau:  *  m Pout   FX   fY  y  dy ,  y (13) đó,  *  1 ,  , ,  m  82 T M Hoàng, N T Tấn, P X Nghĩa, “Phân tích hiệu mạng… lượng vô tuyến.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Khi ăng-ten thứ n có chất lượng kết nối tốt đến nút chuyển tiếp lựa chọn, dựa vào tính chất thống kê (order statistic), sau số bước biến đổi tìm hàm phân bố SINR hai chặng sau: N FX  x      1 n 1 fY  y   n 1  nx  N ,   exp   n  x  m 1 M m M! fY  y   FY  y   1  FY  y   ,  M  m ! m  1! (14) (15) với  x  PSx / N , đó, x  d   , với d khoảng cách  hệ số suy hao đường truyền [20] Hàm fY  y  FY  y  PDF (PDF: probability density function) CDF (CDF: cumulative distribution function) phân bố SINR đường truyền từ nút chuyển tiếp đến nút đích tương ứng  y  , exp      y y    y  FY  y    exp      y   fY  y   (16) (17) Kết hợp (15), (16) (17) hàm PDF SINR kênh truyền từ nút chuyển tiếp đến người dùng thứ m là: M m fY  y    k 0  1 k j  y  j  1  M !  M  m  k  m 1  k  m  1 exp    (18)       M  m ! m  1!  k  j 0  j   y   y  Trong mơ hình này, giả sử tất kênh có phân bố Rayleigh, từ (14),(15) định nghĩa hàm PDF phân bố mũ, biểu thức xác suất dừng có dạng như(19): m out P  N M  m k  m 1  1n  k  j M !  N  M  m   k  m  1          j   n 1 k 0 j 0  M  m  ! m  1 !  n  k     n * y  j  1    exp    dy    y y  x y    (19) Sử dụng công thức [21, CT (3.324.1)], sau số bước tính tốn nhận biểu thức xác suất dừng hệ thống (20) m out P  N M  m k  m 1  1n  k  j M !  N  k  m  1         j   n 1 k 0 j 0  M  m  ! m  1 !  n   4n *  j  1    M  m 4n   K1    x y   k   x  y  j  1   (20) * đó, K1  x  định nghĩa hàm Bessel bậc loại hai Ngồi xác suất dừng, dung lượng kênh trung bình tham số để đánh giá phẩm chất hệ thống trình bày phần Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 83 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 3.2 Dung lượng trung bình Dung lượng trung bình hệ thống dung lượng đạt q trình truyền thơng, đại lượng tính tốn dựa vào dung lượng tức thời hệ thống Đối với hệ thống NOMA dung lượng trung bình hệ thống tổng dung lượng trung bình đạt tất người dùng, mơ hình hóa biểu thức (21) sum Cave  Cave  Cave , (21) đó:   M 1  G am PS | g m |2 | hn |2    , (22) Cave   E 1    log 1  M  G | g m |2 | hn |2  a P  G 2 | hn |2 | g m |2    m 1  i  j 1 i S   2   G a P g h   Cave  E 1    log 1  M S2 M n   (23)  G g  h     M n   Do CDF SINR nhận phức tạp nên khó để tính xác biểu thức dung lượng kênh trung bình Vì vậy, cách sử dụng bất đẳng thức Jensel cho (22) (23) Đối với biểu thức (22) viết lại biểu thức (24) M 1 Cave   1    log  E{|hn |2 |g m |2 }B1  E{|hn |2 |g m |2 }B2 +E{|hn |2 |g m |2 }B3     m 1 (24) M 1   1    log  E{|hn | |g m | }B1  E{|hn | |g m | }B2    , 2 2 m 1 đó, B1 =G  M i  j 1 PS , B2 =G 2 B3 =G am PS Khi kênh truyền độc lập từ tính chất kỳ vọng hai biến ngẫu nhiên E{|hn |2 |g m |2 }  E{|hn |2 }E{|g m |2 } Từ hàm CDF biểu thức (14), dẫn đến trung bình thống kê kênh truyền kênh truyền là:      1  F E hn X  N  x dx   m 1 M 1  1 m 1 m Y n 1 n n 1     1  F  y dy   E gm  1 N   x n (25)  M  1   y  m  (26) Thay (25) vào (24) dễ dàng nhận giới hạn Cave m 1 M 1  M 1 1    M  1  x  y B  B  B    n 1  N   N Cave   1    log   1     3    m 1   n  m 1 m  m  n  n 1   (27)  m 1 M 1  M 1 1  N   M  1  x  y   n 1  N    1    log   1     B1  B2       m 1   n  m 1 m  m  n  n 1    Thực bước tương tự nhận biểu thức dung lượng kênh trung bình Cave 84 T M Hồng, N T Tấn, P X Nghĩa, “Phân tích hiệu mạng… lượng vô tuyến.” Nghiên cứu khoa học công nghệ  N  nN  Cave  1    log   1   x M  G 2  G aM PS     n n  n 1   (28)  N  nN   1    log   1   x M G 2     n n  n 1  Để kiểm chứng kết phân tích phần trên, phần báo trình bày kết mơ Monte-Carlo phần mềm Matlab MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN Trong phần này, báo trình bày kết Monte-Carlo, để kiểm chứng kết phân tích phần Các tham số mô chọn sau: số lượng người dùng phục vụ 3; Hệ số phân chia công suất cho người dùng a1  0.8 , a2  0.1 a3  0.1 ; Thời gian thu thập lượng   0.3 , hiệu suất mạch tái tạo lượng   0.9 Hình Xác suất dừng theo cơng suất phát nguồn với cấu hình số lượng antenna khác Hình Xác suất dừng theo mức can nhiễu RSI với antenna BS (N=3) Trước hết, hình minh họa xác suất dừng có kết lý thuyết trùng khít nhau, điều thể phân tích lý thuyết hồn tồn xác Hình biểu diễn ảnh hưởng số tượng ăng-ten phát BS đến hiệu suất hệ thống, đó, đường cong thể kết phân tích biểu thức (20), ký tự biểu thị kết mô Quan sát hình thấy tăng từ lên ăng-ten trạm gốc xác suất dừng hệ thống cải thiện đáng kể so với tăng từ lên ăng-ten Nhưng độ lợi phân tập hệ thống Do đó, thấy hệ thống đạt độ lợi mã hóa theo số lượng ăng-ten mà khơng cải thiện độ lợi phân tập Hình thể ảnh hưởng nhiễu xuyên RSI đến hiệu suất dừng hệ thống, với số ăng-ten phát BS chọn để khảo sát Để khảo sát ảnh hưởng RSI đến chất lượng hệ thống, giả lập để mô cho RSI nằm khoảng [1  2]dB Điều dễ thấy rằng, tăng RSI, dẫn đến hiệu suất hệ thống giảm đáng kể; chẳng hạn công suất phát nguồn 5dB RSI 2dB, hệ thống gần gián đoạn liên lạc hoàn toàn (xác suất dừng 1), với hệ thống đòi hỏi triệt nhiễu dư phải đạt hiệu suất tốt để đảm bảo chất lượng hệ thống Từ hình thấy rằng, RSI vùng thấp dẫn đến Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 85 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử tượng sai số kết mô lý thuyết; Lý sai số sử dụng xấp xỉ từ biểu thức (5) giá trị PS tương đối lớn bỏ qua thành phần  R2 Hình Ảnh hưởng công suất phát đến giá trị  tối ưu hiệu suất tái tạo lượng  1 Hình Ảnh hưởng số lượng antenna lên giá trị  tối ưu, hiệu suất tái tạo lượng   Trong hình hình khảo sát ảnh hưởng số lượng ăng-ten công suất phát BS lên hiệu suất hệ thống Từ hai hình thấy rằng, thực truyền song công, giá trị tối ưu khoảng thời gian thu thập lượng tương đối ổn định, điều hoàn toàn ngược lại với hệ thống truyền half-duplex Với kỹ thuật half-duplex, tăng công suất phát giá trị tối ưu  có xu hướng tăng lên, tăng số lượng anten giá trị  có xu hướng giảm Ngoài ra, từ đồ thị thời gian thu thập lượng thống fullduplex có hiệu suất tốt hệ thống half duplex đạt hiệu suất Hình So sánh dung lượng trung bình biểu thức đại số với kết mơ với số lượng antenna (N=2), hệ số thu thập lượng   0.3 Hình Ảnh hưởng số lượng antenna lên dung lượng hệ thống hệ số thu thập lượng   0.3 Hiệu suất mạch tái tạo lượng hồn hảo Trong hình so sánh kết phân tích lý thuyết với kết mô phỏng, với giả sử nhiễu RSI nút chuyển tiếp sau SIC lại -10dB Từ hình nhận thấy rằng, vùng tỉ số tín hiệu nhiễu thấp tiến hành phân tích biểu thức dung lượng hệ thống cách áp dụng bất đẳng thưc Jensen dẫn đến sai số lớn Nhưng vùng SINR từ 15 dB trở lên kết lý thuyết mơ có giá trị gần Trong hình biễu diễn ảnh hưởng số lượng ăng-ten BS lên dung lượng hệ thống, rõ kết hình vẽ trình bày đường lý thuyết để kiểm chứng 86 T M Hoàng, N T Tấn, P X Nghĩa, “Phân tích hiệu mạng… lượng vơ tuyến.” Nghiên cứu khoa học công nghệ tăng lên dung lượng theo số ăng-ten Biểu thức dung lượng hàm tỉ số tín hiệu nhiễu thể qua biểu thức (21), (27) (28), tăng số ăng-ten dẫn đến dung lượng tăng theo, gia tăng khơng tuyến tính Dung lượng hệ thống phụ thuộc vào tốc độ giải mã xác tín hiệu nhận Theo lý thuyết dung lượng Shannol tốc độ tức thời hệ thống viết lại thành C j m  (1   ) log (1   RD jm ) Nếu symbol xj giải mã thành cơng điều kiện cần thiết phải   (1   ) log (1   ) Do vậy, dung lượng tức thời hệ thống phụ thuộc C j m  R j thj vào  RD jm   thj ,  thj SINR xác định trước người dùng thứ j KẾT LUẬN Trong báo phân tích hiệu suất mạng chuyển tiếp đường xuống hai chặng, sử dụng kết hợp cơng nghệ tiên tiến là: thu thập lượng vô tuyến để tạo thành nguồn chiều cung cấp lượng cho hệ thống hoạt động; Áp dụng phương pháp đa truy nhập không trực giao với mục đích phục vụ đồng thời nhiều người dùng; Sử dụng phương thức chuyển tiếp full duplex để nâng cao hiệu sử dụng phổ tần Nhóm tác giả đưa biểu thức xác xác suất dừng, biểu thức giới hạn dung lượng hệ thống Kết phân tích giải tích kiểm chứng hồn tồn xác mơ Monte-Carlo Hệ thống khảo sát bào mơ hình có ý nghĩa khoa học cao, đáp ứng yêu cầu đòi hỏi mạng vô tuyến tương lai (chẳng hạn 5G) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C Xu, M Zheng, W Liang, H Yu, and Y.-C Liang, "End-to-end Throughput Maximization for Underlay Multi-hop Cognitive Radio Networks with RF Energy Harvesting," IEEE Transactions on Wireless Communications, 2017 [2] A Bhowmick, K Yadav, S D Roy, and S Kundu, "Throughput of an Energy Harvesting Cognitive Radio Network based on Prediction of Primary User," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol PP, pp 1-1, 2017 [3] Y Wang, B Ren, S Sun, S Kang, and X Yue, "Analysis of non-orthogonal multiple access for 5G," China Communications, vol 13, pp 52-66, 2016 [4] Y L a Z H Lingyang Song, "Resource allocation in Full-Duplex Communications for future Wireless Networks," IEEE Wireless Communications, 2015 [5] K B Yun Liao, Lingyang Song and Zhu Han Fellow, "Full-duplex MAC Protocol Design and Analysis," IEEE Communications Letters, 2015 [6] R Li, Y Chen, G Y Li, and G Liu, "Full-Duplex Cellular Networks." [7] E M Dinesh Bharadia, Sachin Katti, "Full Duplex Radios," Sigcomm, Hong Kong, China, 2013 [8] Z Zhang, X Chai, K Long, A V Vasilakos, and L Hanzo, "Full duplex techniques for 5G networks: self-interference cancellation, protocol design, and relay selection," IEEE Communications Magazine, vol 53, pp 128-137, 2015 [9] Y Wang, B Ren, S Sun, S Kang, and X Yue, "Analysis of non-orthogonal multiple access for 5G," China Communications, vol 13, pp 52-66 [10] M S Lim, "The capacity analysis of SSB/BPSK-DS/CDMA with a successive interference canceller," in Vehicular Technology Conference, 2000 IEEE-VTS Fall VTC 2000 52nd, 2000, pp 2428-2432 [11] A Papoulis and S U Pillai, "Probability, random variables, and stochastic processes": Tata McGraw-Hill Education, 2002 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 87 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử [12] J B Steven Hong, Jung Il Choi, Mayank Jain, Jeff Mehlman, "Applications of SelfInterference Cancellation in 5G and Beyond," IEEE Communications Magazine, 2014 [13] D Korpi, M Heino, C Icheln, K Haneda, and M Valkama, "Compact Inband FullDuplex Relays With Beyond 100 dB Self-Interference Suppression: Enabling Techniques and Field Measurements," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 65, pp 960, 2017 [14] A Nasir, X Zhou, S Durrani, and R Kennedy, "Relaying protocols for wireless energy harvesting and information processing," Wireless Communications, IEEE Transactions on, vol 12, pp 3622-3636, 2013 [15] P Nintanavongsa, U Muncuk, D R Lewis, and K R Chowdhury, "Design optimization and implementation for RF energy harvesting circuits," Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems, IEEE Journal on, vol 2, pp 24-33, 2012 [16] P Liu, S Gazor, I.-M Kim, and D I Kim, "Energy Harvesting Noncoherent Cooperative Communications," arXiv preprint arXiv:1505.07188, 2015 [17] C Zhong, H A Suraweera, G Zheng, I Krikidis, and Z Zhang, "Wireless information and power transfer with full duplex relaying," Communications, IEEE Transactions on, vol 62, pp 3447-3461, 2014 [18] T.-i Yun, J H Lee, J J Baek, and Y T Kim, "AC-DC converter for wireless power transmission of energy harvesting system," in Consumer Electronics (ISCE 2014), The 18th IEEE International Symposium on, 2014, pp 1-2 [19] W Han, J Ge, and J Men, "Performance analysis for NOMA energy harvesting relaying networks with transmit antenna selection and maximal-ratio combining over Nakagami-m fading," IET Communications, vol 10, pp 2687-2693, 2016 [20] A Goldsmith, "Wireless communications": Cambridge university press, 2005 [21] D Zwillinger, "Table of integrals, series, and products": Elsevier, 2014 ABSTRACT PERFORMANCE ANALYSIS OF DOWNLINK RELAY FULL DUPLEX COMMUNICATION WITH ENERGY HARVESTING AND NON-ORTHOGONAL MULTIPLE ACCESS In this paper, a downlink full duplex dual-hop communication system, where the relay node operates full duplex schemes to improved efficiency spectrum performance is proposed In adition, the relay node performs energy harvesting from the radio frequency to obtain two objectives: firstly, a part of energy harvested to convert into the direct current to support the operation of the relay node; Secondly, it is desired signal transmission to the users at the destination Specially, in this model, we have analyzed the non-orthogonal multiple access technique and transmit selection antenna Based on mathematic schemes, we derived the outage probability and upper bound of the average capacity We examine our analysis results by using Monte Carlo simulation Keywords: Full duplex, Energy harvesting, Non-orthogonal multiple access, Outage probability, Average capacity Nhận ngày 10 tháng năm 2017 Hoàn thiện ngày 12 tháng năm 2017 Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 12 năm 2017 Địa chỉ: Học viện Kỹ thuật quân sự-BQP * Email:tranmanhhoang@tcu.edu.vn 88 T M Hoàng, N T Tấn, P X Nghĩa, “Phân tích hiệu mạng… lượng vô tuyến.” ... hai chặng, sử dụng kết hợp cơng nghệ tiên tiến là: thu thập lượng vô tuyến để tạo thành nguồn chiều cung cấp lượng cho hệ thống hoạt động; Áp dụng phương pháp đa truy nhập không trực giao với mục... interfrence - Nếu sử dụng kỹ thu t DF, SI ký hiệu cho self interfrence 80 T M Hoàng, N T Tấn, P X Nghĩa, Phân tích hiệu mạng lượng vơ tuyến. ” Nghiên cứu khoa học công nghệ đầu khuếch đại công suất... đường lý thuyết để kiểm chứng 86 T M Hồng, N T Tấn, P X Nghĩa, Phân tích hiệu mạng lượng vô tuyến. ” Nghiên cứu khoa học công nghệ tăng lên dung lượng theo số ăng-ten Biểu thức dung lượng hàm