Tối ưu hiệu suất năng lượng trong hệ thống thông tin vô tuyến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN HỮU CHI TỐI ƯU HIỆU SUẤT NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông Mã số: 60520208 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Hà Hoàng Kha (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Hồ Văn Khương (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Võ Nguyễn Quốc Bảo (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 12 tháng 01 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) GS.TS Lê Tiến Thường TS Huỳnh Phú Minh Cường PGS.TS Hồ Văn Khương PGS.TS Võ Nguyễn Quốc Bảo TS Mai Linh Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phan Hữu Chi MSHV:1570634 Ngày, tháng, năm sinh: 10/04/1992 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông Mã số : 60520208 I TÊN ĐỀ TÀI: Tối Ưu Hiệu Suất Năng Lượng Trong Hệ Thống Thông Tin Vô Tuyến Optimized Energy Efficiency In Wireless Communication Systems II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu mơ hình hệ thống thơng tin vơ tuyến đa người sử dụng Thiết kế giải thuật xử lý tín hiệu thu phát để tối ưu hiệu suất lượng hệ thống thơng tin vơ tuyến Xây dựng chương trình mô đánh giá hiệu suất lượng hệ thống thông tin vô tuyến III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 16/01/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Hà Hoàng Kha Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tập thuyết minh LV i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn luận văn mình: TS Hà Hồng Kha - Người giúp đỡ, hỗ trợ em nhiều tháng vừa qua Tối ưu hiệu suất lượng đề tài mới, thu hút nhiều quan tâm thời gian qua Có thể nói bước thực luận văn phải tìm hiểu, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu: báo cáo hội nghị, báo cáo kỹ thuật 3GPP, báo khoa học IEEE Lượng tài liệu đơi thật khiến người ta chống ngợp định hướng Nếu khơng có buổi thầy trực tiếp hướng dẫn, giải đáp thắc mắc, có lẽ em khơng thể hồn thành luận văn Em cảm ơn thầy dành khoảng thời gian quý báu để tận tình hướng dẫn em Em muốn cám ơn thầy cho em hội thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất thầy cô giáo Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy cô khoa Điện - Điện Tử, người tận tụy hết lòng cho nghiệp giáo dục, vun đắp kiến thức cho chúng em suốt năm học vừa qua Cuối cùng, xin cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân bạn bè bên cạnh em, cỗ vũ, động viên suốt trình học tập thực luận văn xuyên suốt sống TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2017 Phan Hữu Chi ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Với phát triển ngày nhanh xã hội, đòi hỏi lượng trao đổi thông tin ngày cao, phát triển tương xứng hệ thống viễn thông, đặc biệt hệ thống thông tin vô tuyến Việc gia tăng số lượng trạm gốc, kéo theo mức độ tiêu thụ tăng vọt thách thức lớn cho phát triển ổn định bền vững hệ thống viễn thông vô tuyến Việc gia tăng sử dụng lượng đồng nghĩa với gia tăng hoạt động sản xuất lượng, mà hệ nhiễm khí thải C02 gây hiệu ứng nhà kính Do đó, đồng thời với phát triển hạ tầng mạng viễn thơng ln địi hỏi việc sử dụng cách hiệu lượng Hiệu lượng (Energy Efficient – EE), không dừng lại việc tiết kiệm chi phí vận hành cho hệ thống viễn thơng, góp phần làm giảm tác động đến mơi trường đề cập trên, mà giúp kéo dài chu kỳ hoạt động thiết bị thu phát sử dụng pin Qua đó, mở rộng vùng phủ, nâng cao tính tin cậy dịch vụ viễn thông, truyền thông vô tuyến Đề tài nghiên cứu “Tối ưu hiệu suất lượng hệ thống thông tin vô tuyến” không nằm xu nghiên cứu thời gian qua tiếp tục hứa hẹn hướng nghiên cứu nhận nhiều quan tâm thời gian tới Luận văn tập trung tối ưu hiệu suất lượng cho hệ thống vô tuyến nhiều cell MIMO phối hợp, phục vụ đồng thời nhiều người dùng lúc thông qua tối ưu công suất phát thiết kế ma trận tiền mã hóa Vấn đề tối ưu với hàm mục tiêu phân số khơng lồi khó có lời giải trực tiếp Bằng cách sử dụng tính chất lõm hàm logdet, bước xấp xỉ đưa để chuyển đổi vấn đề tối ưu ban đầu chuỗi vấn đề toán tối ưu lồi giải Sau đó, giải thuật lặp dựa phương pháp Dinkelbach phát triển để tìm lời giải tối ưu sau vịng lặp hội tụ cực trị địa phương Các kết mô cho thấy giải thuật lặp thực cải thiện hiệu suất lượng hệ thống Ngoài ra, kết mô cho phép đưa đánh giá phù hợp mức độ ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất lượng hệ thống đưa khuyến nghị công suất phù hợp để đạt hiệu suất lượng cao iii ABSTRACT Accompanied with the development of society, the growing demand for the exchange of information, is the adequately development of communications systems, especially radio communication systems Increasing the number of base stations, resulting in skyrocketing levels of consumption, is a major challenge to the steady and sustainable development of wireless telecommunications systems Increasing energy usage means an increase in energy production, which leads to increase in carbon dioxide CO2 emission, the main cause of the greenhouse effect Therefore, simultaneously with the development of telecommunication network infrastructure, it requires the efficient usage of energy Energy Efficiency, not only can help to to reduce the power consumption, operating costs but also to prolong life of battery of device Thus, it will help to expand coverage, improve the reliability of telecommunications services, especially in wireless communications Research topic "Optimizing energy efficiency in radio communication system" is not out of the trend of research in recent years and continues to be promise which is direction has received much attention in the coming times In this thesis, energy efficient precoding techniques are investigated for multicell multiple-input multiple-output (MIMO) broadcasting whereby multiple base stations in a cellular network simultaneously serve a group of users in their cell while causing interference to users in other cells The optimization problem of the energy efficiency (EE) maximization is a non-convex fractional programming and its globally optimal solution is hard to solved directly By exploiting concavity of the logdet function, we invoke a linear approximation method to transform the original problem to sequence convex subproblems Accordingly, an iteration optimization algorithm based on the Dinkelbach approach is proposed to find the optimal solution at each iteration which is local convergence The numerical simulation results demonstrate that the proposed algorithm significantly improves energy efficiency of systems In addition, simulated results also allow for proper assessment of the impact of factors on the energy efficiency of the system as well as reveal the appropriate transmit power for the highest EE iv LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học TS Hà Hoàng Kha Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực Những số liệu, bảng biểu, phục vụ cho phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn tài liệu có liệt kê cụ thể phần Tài Liệu Tham Khảo Nếu có gian lận nào, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2017 Phan Hữu Chi v TỪ VIẾT TẮT 3G 3GPP 4G 5G ATIS AWGN BS CSI DC Dom DSA DSP ECT EE ETIS ETS EU EURO-COST FSK GSMA HetNet IPTV ITC ITU LOS LTE MAC MFSK MIMO MQAM MU-MIMO NLOS OFDM OFDMA OpEx 3rd Generation 3rd Generation Partnership Project 4th Generation 5th Generation Alliance for Telecommunications Industry Solutions Additive White Gaussian Noise Base Station Channel State Information Direct Current Domain Dynamic Spectrum Access Digital Signal Processing Energy Consumption of Telecommunications equipment Energy Efficient European Telecommunications Standards Institute Energy Sources European Union European Cooper Ative for Scientific and Technical research Frequency Shift Keying GSM Association Heteregeneous Networks Internet Protocol TeleVision Information and Communications Technology International Telecommunication Union Line Of Sight Long Term Evolution Medium Access Control M-ary FSK Multiple Input Multiple Output M-ary QAM Multi-User MIMO Non LOS Orthogonal Frequency Division Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiple Access Operating Expense vi OSI P2P PA QAM QoS RAN RAT SCA SEE SIMO SISO SNR SVD TCP-IP TEER UTMS ZMCSCG ZMSW Open Systems Interconnection Model Peer to Peer Power Amplifier Quadrature Amplitude Modulation Quality of service Radio Access Network Radio Access Technology Sequential Convex Approximation Site Energy Efficiency Single Input Multiple Output Single Input Single Output Signal to Noise Ratio Singular Value Decomposition Transmission Control Protocol - Internet Protocol Telecommunications Energy Efficiency Ratio Universal Mobile Telecommunications System Zero-Mean Circularly Symetric Complex Gaussian Zero Mean Spatially White Danh sách hình vẽ 2.1 Ảnh hưởng lượng tiêu thụ đến EE 14 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 Mơ hình hệ thống thông tin vô tuyến Mơ hình tốn kênh truyền Mơ hình tia tracing Mơ hình 10 tia tracing Knife-Edge Diffraction Tán xạ Ảnh hưởng Path loss Shadowing Hiệu ứng Doppler Hiệu ứng đa đường kênh truyền vô tuyến Đáp ứng kênh truyền đa đường Power delay profile Phân loại Fading theo TS Phân loại Fading theo BS Hệ thống MIMO điển hình Kênh truyền MIMO Phân rã SVD ma trận Transmit precoding Receiver Shaping Phân rã song song kênh MIMO Water Filling Kênh MIMO với Beamforming Mơ hình hệ thống 18 21 24 26 27 29 32 33 34 36 36 38 38 39 40 43 43 44 47 52 54 4.1 4.2 4.3 4.4 Cực trị địa phương toàn cục Một vài minh họa Convex Sets Một vài minh họa NonConvex Sets Hyperplanes halfspaces 61 64 64 65 vii CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 91 Tiếp theo, để minh chứng cho tính hiệu thuật toán, kết hiệu suất lượng sử dụng thuật toán tối ưu so sánh với trường hợp sử dụng phân bổ lượng đồng đều, Q ik = αII với giá trị α lựa chọn thỏa mãn ràng buộc công suất phát Năng lượng tiêu thụ cố định trạm gốc đặt giá trị Pck = Pc = 15 dB EE tính với mức SN R tăng dần từ dB đến 30 dB Quan sát từ hình 5.8, giải thuật SCA đạt EE cao cách rõ rệt so với trường hợp phát đẳng công suất Đặc biệt giá trị SN R thấp, EE tăng tương ứng với SN R cách rõ rệt Ở giá trị SN R cao, EE đạt bão hòa gia tăng cơng suất phát khơng đảm bảo việc tăng giá trị hiệu suất sử dụng lượng Energy Efficiency (bits/Hz/Joule) 0.4 Algorithm SCA 0.35 Q= α I 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 10 15 20 Maximum transmit power (dB) 25 Hình 5.8: Hiệu suất sử dụng lượng 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 92 Hình 5.9 minh họa giá trị hiệu suất lượng EE đạt với mức tiêu thụ lượng khác Dễ dàng nhận thấy, lượng tiêu thụ cố định tăng làm giảm rõ rệt hiệu sử dụng lượng Hơn nữa, giá trị EE đạt cao sử dụng lượng phát mức tương đương với lượng tiêu thụ cố định, kết luận quan sát hình 5.8 5.7 1.2 Energy Efficiency (bits/Hz/Joule) Pc=10dB Pc=15dB Pc=25dB 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 15 20 Maximum transmit power (dB) 25 30 Hình 5.9: Ảnh hưởng Pc tới hiệu suất lượng Cuối cùng, xem xét ảnh hưởng việc yêu cầu tốc độ bits tối thiểu người dùng tới hiệu suất lượng chung hệ thống Hiệu suất lượng ứng với mức yêu cầu khác Rmin điều kiện lượng tiêu thụ cố định đặt mức Pck = Pc = 15 dB Rõ ràng, giá trị Rmin tăng lên, trạm gốc buộc phải trì mức cơng suất cho số người dùng với điều kiện kênh truyền không thực tốt, lựa chọn khơng có tính tối ưu làm giảm hiệu lượng chung cho tồn hệ thống Có thể quan sát thấy hình 5.10, giá trị Rmin tăng CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 93 từ 100Kbps tới 200Kpbs, giá trị chung EE giảm xấp xỉ 3%, tương tự EE giảm gần 10% giá trị Rmin tăng từ 200Kbps tới 300Kpbs Điều đặt định quan trọng nhà cung cấp dịch vụ, việc cân trì tốc độ tối thiểu cho người dùng việc đảm bảo hiệu suất lượng hệ thống Average Maximum EE (bits/J/Hz) 0.45 0.4 0.35 Rmin=300Kbps Rmin=200Kbps Rmin=100Kbps 0.3 0.25 0.2 10 15 20 25 30 Maximum Transmit Power(dB) Hình 5.10: Ảnh hưởng Rmin tới hiệu suất lượng 5.2 Kết luận Chương trình bày kết mơ tính tốn hiệu suất sử dụng lượng hệ thống xây dựng điều kiện khác Kết mô cho thấy thuật tốn sử dụng thực hiệu quả, góp phần cải thiện hiệu suất sử dụng lượng hệ thống cách rõ rệt Hơn nữa, kết đưa góp phần khuyến nghị mức cơng suất phù hợp để đạt hiệu lượng cách tối ưu Chương KẾT LUẬN 6.1 Kết thực luận văn Sự bùng nổ phát triển thơng tin nói chung hệ thống thơng tin khơng dây nói riêng, đặt nhiều vấn đề kinh tế, mơi trường xã hội Một số đó, song song với phát triển số lượng thuê bao di động đòi hỏi ứng dụng tốc độ cao, kéo theo gia tăng số lượng trạm gốc tiêu tốn lượng Việc gia tăng sử dụng lượng không kéo theo việc tăng chi phí vận hành nhà mạng, mà cịn dẫn đến việc gia tăng nhiễm khí thải C02 gây hiệu ứng nhà kính Do đó, nghiên cứu hiệu suất lượng mang nhiều ý nghĩa khơng mang tính khoa học mà cịn có giá trị thực tiễn to lớn Trong khuôn khổ luận văn, người thực tập trung xây dựng mơ hình mạng vô tuyến nhiều cell MIMO phối hợp, cách áp dụng việc thiết kế ma trận tiền mã hóa để tối ưu hiệu suất lượng hệ thống Trên sở đó, vấn đề tối ưu hiệu suất lượng hệ thống trình cách tường minh mơ tả tốn học Bằng việc sử dụng tính lõm hàm logdet, người thực chuyển đổi vấn đề tối ưu phân số không lồi chuỗi vấn đề tối ưu lồi thơng qua bước xấp xỉ Khi vấn đề tối ưu giải hội tụ cực trị địa phương Tính tối ưu khả hội tụ thuật tốn minh họa thơng qua đánh giá mô Các kết mô thực chứng minh thuật toán đề xuất góp phần cải thiện hiệu suất lượng hệ thống rõ ràng Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lượng khảo sát 94 CHƯƠNG KẾT LUẬN 95 luận văn Từ kết đó, mức cơng suất phù hợp đưa để đạt hiệu suất lượng cao Trên sở đó, kết thực luận văn bao gồm: • Nghiên cứu mơ hình hệ thống thơng tin vơ tuyến đa người sử dụng • Phát triển giải thuật xử lý tín hiệu thu phát, tối ưu hiệu suất lượng hệ thống thông tin đề xuất • Hồn thành chương trình mơ đánh giá hiệu suất lượng hệ thống thông tin vơ tuyến • Phân tích kết hiệu suất lượng hệ thống thơng tin vơ tuyến • Hồn thành nghiên cứu hiệu suất lượng, áp dụng thuật tốn vào mơ hình nhiều người dùng, nhiều cell MIMO phối hợp Với mơ hình kênh kênh phân bố Rayleigh, thuật tốn sử dụng thực hiệu quả, góp phần cải thiện hiệu suất lượng hệ thống Các kết báo cáo hội nghị Quốc gia lần thứ XX Điện tử, Truyền thông Công nghệ thông tin REV-ECIT 2017 (The 20th National Conference on Electronics, Communications and Information Technology) Bài báo: "Tối Ưu Hiệu Suất Năng Lượng Trong Hệ Thống Nhiều Cell MIMO Phối Hợp" nhận khen báo xuất sắc hội nghị • Phát triển kết trên, mở rộng việc áp dụng thuật toán tối ưu điều kiện kênh truyền chịu suy hao kịch small cell thực tế Ngoài ra, để đảo bảo chất lượng liên lạc, thuật tốn có cải tiến thêm ràng buộc tốc độ bits tối thiểu người dùng, qua gia tăng độ khả dụng tính thực tiễn mơ hình hệ thống Các kết báo cáo hội nghị ISEE 2017 (The 2017 International Symposium on Electrical and Electronics Engineering) với báo: "Optimized Energy Efficiency For Multicell MIMO Cooperative Systems With User Rate Constraints" CHƯƠNG KẾT LUẬN 6.2 96 Hướng phát triển Tuy nhiên, điều kiện thời gian thực nhiều hạn chế thiếu sót, trình bày hướng phát triển vấn đề luận văn Tối ưu tồn cục Trong khn khổ thực luận văn, giải thuật SCA thực tối ưu hội tụ cực trị địa phương Việc tìm lời giải tối ưu toàn cục vấn đề tối ưu phân số không lồi đề tài khó Tuy nhiên, vấn đề xây dựng giải thuật phù hợp để tìm kiếm nghiệm tối ưu tồn cục hướng phát triển quan trọng để hoàn thiện đề tài Thơng tin kênh truyền khơng hồn hảo Trong mơ hình luận văn, giả định thơng tin kênh truyền hoàn hảo biết trạm gốc chia sẻ thông kênh truyền trạm gốc thông qua Backhaul link Ảnh hưởng việc trao đổi thông tin Backhaul link tới hiệu suất lượng hệ thống cần phải đưa vào đánh giá Ở khía cạnh khác, vấn đề thơng tin kênh truyền khơng hồn hảo kỹ thuật để thu thập thông tin trạng thái kênh truyền cần phải khảo sát thêm Một giải pháp cho thông tin kênh truyền khơng hồn hảo sử dụng codebook precoding [64] nghiên cứu để phát triển thêm Tối ưu hiệu suất lượng cho hệ thống HetNet Thuật tốn tối ưu khơng bị ràng buộc đồng công suất trạm gốc Ở cách diễn đạt khác, khơng tính tổng qt, thuật tốn tối ưu sử dụng mở rộng để áp dụng cho trạm gốc với mức cơng suất khác Điều xem xét nghiên cứu để áp dụng tối ưu hiệu suất lượng cho hệ thống heteregeneous networks (HetNet) thực tế Tài liệu tham khảo [1] P D George Koutitas, “A review of energy efficiency in telecommunication networks,” Telfor Journal, 2010 [2] D Feng, C Jiang, G Lim, L J Cimini, G Feng, and G Y Li, “A survey of energy-efficient wireless communications,” IEEE Communications Surveys Tutorials, vol 15, no 1, pp 167–178, First 2013 [3] G Fettweis and E Zimmermann, “Ict energy consumption - trends and challenges,” Wireless Personal Multimedia Commun (WPMC’08), vol 4, 01 2008 [4] L Herault, “Holistic approach for future energy efficient cellular networks,” CEA-LETI, 11th Leti Annual Review, June 2009 [5] T Edler and S Lundberg, “Energy efficiency enhancements in radio access networks,” Ericsson Review, 2004 [6] V G R D D Lister, “An operator’s view on green radio,” IEEE Int, Workshop on Green Communications, 2009 [7] J Power and Associates, “2010 wireless smartphone customer satisfaction study,” http://www.jdpower.com/Electronics/ratings/WirelessSmartphone-Ratings-(Volume-1), 2010 [8] Y Chen, S Zhang, S Xu, and G Y Li, “Fundamental trade-offs on green wireless networks,” IEEE Communications Magazine, vol 49, no 6, 2011 [9] “Itu-t recommendations.” [Online] Available: http://www.itu.int/net/ ITU-T/lists/standards.aspx 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 [10] “Huawei’s see becomes international standard after itu approval,” 2016 [Online] Available: http://www.huawei.com/en/news/2016/12/ Huawei-SEE-International-Standard-ITU [11] H Kwon and T Birdsall, “Channel capacity in bits per joule,” IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol 11, no 1, pp 97–99, January 1986 [12] V Sergio, “On channel capacity per unit cost,” IEEE Transactions on Information Theory, vol 36, no 5, pp 1019–1030, 1990 [13] ——, “Spectral efficiency in the wideband regime,” IEEE Transactions on Information Theory, vol 48, no 6, pp 1319–1343, Jun 2002 [14] V Rodoplu and T H Meng, “Bits-per-joule capacity of energy-limited wireless networks,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 6, no 3, pp 857–865, March 2007 [15] F Meshkati, H V Poor, S C Schwartz, and N B Mandayam, “An energy-efficient approach to power control and receiver design in wireless data networks,” IEEE Transactions on Communications, vol 53, no 11, pp 1885–1894, Nov 2005 [16] C U Saraydar, N B Mandayam, and D J Goodman, “Efficient power control via pricing in wireless data networks,” IEEE Transactions on Communications, vol 50, no 2, pp 291–303, Feb 2002 [17] F Meshkati, H V Poor, S C Schwartz, and R V Balan, “Energyefficient resource allocation in wireless networks with quality-of-service constraints,” IEEE Transactions on Communications, vol 57, no 11, pp 3406–3414, Nov 2009 [18] G Miao, N Himayat, Y G Li, and A Swami, “Cross-layer optimization for energy-efficient wireless communications: a survey,” Wireless Communications and Mobile Computing, vol 9, no 4, pp 529–542, 2009 [19] J G Proakis, Digital communications / John G Proakis McGraw-Hill New York, 1983 [20] S Cui, A J Goldsmith, and A Bahai, “Energy-constrained modulation optimization,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 4, no 5, pp 2349–2360, Sept 2005 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 [21] H Kim, C B Chae, G de Veciana, and R W Heath, “A cross-layer approach to energy efficiency for adaptive mimo systems exploiting spare capacity,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 8, no 8, pp 4264–4275, August 2009 [22] Y Xiao, P Savolainen, A Karppanen, M Siekkinen, and A Ylăa-Jăaaăski, Practical power modeling of data transmission over 802.11g for wireless applications,” in Proceedings of the 1st International Conference on Energy-Efficient Computing and Networking, ser e-Energy ’10 New York, NY, USA: ACM, 2010, pp 75–84 [Online] Available: http://doi.acm.org/10.1145/1791314.1791326 [23] W Liu, X Li, and M Chen, “Energy efficiency of mimo transmissions in wireless sensor networks with diversity and multiplexing gains,” in Proceedings (ICASSP ’05) IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 2005., vol 4, March 2005, pp iv/897– iv/900 Vol [24] S Cui, A J Goldsmith, and A Bahai, “Energy-efficiency of mimo and cooperative mimo techniques in sensor networks,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 22, no 6, pp 1089–1098, Aug 2004 [25] B Bougard, G Lenoir, A Dejonghe, L Van der Perre, F Catthoor, and W Dehaene, “Smartmimo: An energy-aware adaptive mimoofdm radio link control for next-generation wireless local area networks,” EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, vol 2007, no 1, p 098186, Dec 2007 [Online] Available: https://doi.org/10.1155/2007/98186 [26] E V Belmega and S Lasaulce, “Energy-efficient precoding for multipleantenna terminals,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 59, no 1, pp 329–340, Jan 2011 [27] C Liang and K R Dandekar, “Power management in mimo ad hoc networks: A game-theoretic approach,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 6, no 4, pp 1164–1170, April 2007 [28] S K Jayaweera, “Virtual mimo-based cooperative communication for energy-constrained wireless sensor networks,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 5, no 5, pp 984–989, May 2006 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 [29] S Hussain, A Azim, and J H Park, “Energy efficient virtual mimo communication for wireless sensor networks,” Telecommunication Systems, vol 42, no 1, pp 139–149, Oct 2009 [Online] Available: https://doi.org/10.1007/s11235-009-9176-7 [30] A Goldsmith, Wireless Communications New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2005 [31] Parsons, The Mobile Radio Propagation Channel 1992 Division of Wiley, [32] W C Jakes and D C Cox, Eds., Microwave Mobile Communications Wiley-IEEE Press, 1994 [33] N Amitay, “Modeling and computer simulation of wave propagation in lineal line-of-sight microcells,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 41, no 4, pp 337–342, Nov 1992 [34] W C Lee, Mobile Communications Engineering McGraw-Hill Professional, 1982 [35] J Walfisch and H L Bertoni, “A theoretical model of uhf propagation in urban environments,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 36, no 12, pp 1788–1796, Dec 1988 [36] M I Skolnik, Introduction to Radar Systems /2nd Edition/, 2nd ed New York: McGraw Hill Book Co., 1980 [37] Y Okumura, E Ohmori, T Kawano, and K Fukuda, “Field strength and its variability in VHF and UHF land-mobile radio service,” Review of the Electrical Communication Laboratory, vol 16, no 9-10, pp 825– 873, 1968 [38] M Hata, “Empirical formula for propagation loss in land mobile radio services,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 29, no 3, pp 317–325, Aug 1980 [39] E C in the Field of Scientific and T Research, Urban Transmission Loss Models for Mobile Radio in the 900- and 1,800 MHz Bands: (revision 2), ser COST 231: European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research, 1991 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 [40] G J Foschini and M J Gans, “On limits of wireless communications in a fading environment when using multiple antennas,” Wireless personal communications, vol 6, no 3, pp 311–335, 1998 [41] H Bolcskei, D Gesbert, and A Paulraj, “On the capacity of ofdm-based spatial multiplexing systems,” Communications, IEEE Transactions on, vol 50, no 2, pp 225–234, Feb 2002 [42] J Winters, “On the capacity of radio communication systems with diversity in a rayleigh fading environment,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 5, no 5, pp 871–878, June 1987 [43] G J Foschini, “Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multi-element antennas,” Bell Labs Technical Journal, vol 1, no 2, pp 41–59, Autumn 1996 [44] R Horn and C Johnson, Matrix Analysis, R Horn and C Johnson, Eds Cambridge University Press, 1985 [45] F G Stremler, Introduction to Communication Systems, F G Stremler, Ed Addison-Wesley, 1982 [46] I E Telatar, “Capacity of multi-antenna gaussian channels,” EUROPEAN TRANSACTIONS ON TELECOMMUNICATIONS, vol 10, pp 585–595, 1999 [47] L H Brandenburg and A D Wyner, “Capacity of the gaussian channel with memory: The multivariate case,” The Bell System Technical Journal, vol 53, no 5, pp 745–778, May 1974 [48] B Vucetic and J Yuan, Space-Time Coding, B Vucetic and J Yuan, Eds John Wiley & Sons Ltd, 2003 [49] V L Girko, “A refinement of the central limit theorem for random determinants,” Theory of Probability & Its Applications, vol 42, no 1, pp 121–129, 1998 [50] H Shin and J H Lee, “Capacity of multiple-antenna fading channels: spatial fading correlation, double scattering, and keyhole,” IEEE Transactions on Information Theory, vol 49, no 10, pp 2636–2647, Oct 2003 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 [51] Y Hua, Signal Processing Advances in Wireless and Mobile communications:, G B Giannakis, Ed New York: Prentice Hall PTR, 2000 [52] A F Molisch, M Z Win, and J H Winters, “Reduced-complexity transmit/receive-diversity systems,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 51, no 11, pp 2729–2738, Nov 2003 [53] Q Shi, M Razaviyayn, Z.-Q Luo, and C He, “An iteratively weighted mmse approach to distributed sum-utility maximization for a mimo interfering broadcast channel,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 59, no 9, pp 4331–4340, 2011 [54] S He, Y Huang, L Yang, and B Ottersten, “Coordinated multicell multiuser precoding for maximizing weighted sum energy efficiency,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 62, no 3, pp 741–751, Feb 2014 [55] S W Peters and R W Heath, “Cooperative algorithms for mimo interference channels,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 60, no 1, pp 206–218, 2011 [56] S Boyd and L Vandenberghe, Convex Optimization USA: Cambridge University Press, 2004 New York, NY, [57] V H Tiệp, “https://machinelearningcoban.com/categories/optimization.” [58] J.-P Crouzeix and J A Ferland, “Algorithms for generalized fractional programming,” Mathematical Programming, vol 52, no 1, pp 191–207, 1991 [59] M Grant and S Boyd, “CVX: Matlab software for disciplined convex programming, version 2.1,” http://cvxr.com/cvx, Mar 2014 [60] Y Li, P Fan, and N C Beaulieu, “Cooperative downlink max-min energy-efficient precoding for multicell mimo networks,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 65, no 11, pp 9425–9430, 2016 [61] V Nguyen, H V Nguyen, C T Nguyen, and O Shin, “Spectral efficiency of full-duplex multiuser system: Beamforming design, user grouping, and time allocation,” CoRR, vol abs/1702.01223, 2017 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/1702.01223 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 [62] D Nguyen, L N Tran, P Pirinen, and M Latva-aho, “On the spectral efficiency of full-duplex small cell wireless systems,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 13, no 9, pp 4896–4910, Sept 2014 [63] H H M Tam, H D Tuan, and D T Ngo, “Successive convex quadratic programming for quality-of-service management in full-duplex mu-mimo multicell networks,” IEEE Transactions on Communications, vol 64, no 6, pp 2340–2353, June 2016 [64] F Yuan, S Han, C Yang, Y Zhang, G Wang, and M Lei, “Weighted dft codebook for multiuser mimo in spatially correlated channels,” in Vehicular Technology Conference (VTC Spring), 2011 IEEE 73rd, May 2011, pp 1–5 Phụ lục: Lý Lịch Trích Ngang 104 PHỤ LỤC: LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 105 Họ tên: Phan Hữu Chi Ngày tháng năn sinh: 10/04/1992 Nơi sinh: Bình Định Địa liên lạc: C3.12A.02 chung cư Him Lam - Chợ Lớn, 491 Hậu Giang, Phường 11, Quận 6, Tp Hồ Chí Minh Quá trình đào tạo 9/2010 – 5/2015: Sinh viên Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, Khoa Điện - Điện Tử 11/2015: Tốt nghiệp chương trình kỹ sư chất lượng cao Việt Pháp - PFIEV, chuyên ngành viễn thông 12/2015 – nay: Học viên chương trình cao học, chun ngành Kỹ thuật viễn thơng Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Q trình cơng tác 9/2015 – 4/2016: Kỹ sư viễn thơng, phịng nghiên cứu, phát triển chiến lược, cơng ty truyền hình cáp Saigon Tourist - SCTV 5/2016 – 2/2017: Chuyên viên đo kiểm, Trung tâm Kỹ thuật, Tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3, Bộ Khoa học & Công nghệ 2/2017 – nay: Chuyên viên tối ưu hóa, Trung tâm đo kiểm & sửa chữa thiết bị viễn thông MobiFone, Tổng công ty viễn thông MobiFone ... hình hệ thống thơng tin vơ tuyến đa người sử dụng Thiết kế giải thuật xử lý tín hiệu thu phát để tối ưu hiệu suất lượng hệ thống thơng tin vơ tuyến Xây dựng chương trình mô đánh giá hiệu suất lượng. .. cải thiện 30% hiệu suất lượng Vấn đề tối ưu lượng thơng qua kỹ thuật tiền mã hóa với hệ thống nhiền antennas thu phát đề cập [26] Trong đó, [27] tối ưu hiệu suất lượng hệ thống MIMO thông qua việc... [53] 3.1 Kênh truyền vô tuyến 3.1.1 Hệ thống thông tin vô tuyến Các phương tiện thơng tin nói chung chia thành hai phương pháp thơng tin bản, thông tin vô tuyến thông tin hữu tuyến Cùng với phát