Phân tích mạng relay giải mã và chuyển tiếp nhận thức nền với thông tin kênh truyền không đầy đủ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN QUỐC THÁI PHÂN TÍCH MẠNG RELAY GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP NHẬN THỨC NỀN VỚI THÔNG TIN KÊNH TRUYỀN KHÔNG ĐẦY ĐỦ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2012 Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hƣớng dẫn khoa học : TS.Hồ Văn Khƣơng (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS Võ Nguyễn Quốc Bảo (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS Đặng Thành Tín (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 26 tháng 12 năm 2012 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) PGS.TS Hồng Đình Chiến – Chủ Tịch TS Võ Nguyễn Quốc Bảo – Phản biện TS Đặng Thành Tín – Phản biện TS Hồ Văn Khƣơng - Ủy viên TS Chế Viết Nhật Anh – Thƣ ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG 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: Trần Quốc Thái MSHV: 11140059 Ngày, tháng, năm sinh: 13/10/1982 Nơi sinh: Trà Vinh Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số : 60 52 70 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức với thông tin kênh truyền không đầy đủ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Luận văn phân tích hiệu mạng relay nhận thức qua xác suất lỗi bit xác suất công suất phát user vƣợt ngƣỡng cho phép Từ kết phân tích, đƣa khuyến cáo giải pháp cải thiện III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2012 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS Hồ Văn Khƣơng Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƢỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trước hết, Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành sâu sắt đến Thầy Hồ Văn Khương, Thầy hết lịng tận tình bảo dẫn dắt tơi đường nghiên cứu khoa học Xin cảm ơn Quý Thầy Cô khoa Điện-Điện tử Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM người truyền đạt cho kiến thức với kinh nghiệm vô quý báu Tôi xin cảm ơn bạn khóa, bạn đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện cho nhiều việc học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin cảm ơn cha mẹ gia đình tơi, người ln động viên, tận tình chăm sóc dạy bảo để ngày hôm nay! Trần Quốc Thái CBHD: TS.Hồ Văn Khƣơng ` ABSTRACT Cognitive radio (CR) designed to increase spectrum utilization by allowing the CR users to coexist with the primary users (PU), as long as the interference caused by the SU to each PU is properly regulated Practical operation conditions show that channel state information (CSI) is imperfect, and so the impact of imperfect CSI on the system performance should be considered In this thesis, we will perform analysis and evaluation of underlay cognitive decode and forward (DF) relay networks under imperfect channel information, derive the closed-form bit error rate (BER) expression and interference probability of the PU (Pr) The resulting BER depends on the quality of channel estimators, position and number of relay, path loss exponent, maximum peak interference that PU can tolerate and maximum SU transmit power constraint Moreover, this thesis provides a closed-form BER, Pr and solution to guarantee the PU’s interference probability below an acceptable value via back-off power control mechanism Analytical results are confirmed by comparison with simulated ones i HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` TÓM TẮT LUẬN VĂN Mạng vô tuyến nhận thức (Cognitive radio – CR) đƣợc thiết kế nhằm mục đích tăng hiệu sử dụng phổ tần số, cho phép CR user hoạt động đồng thời băng tần với user mạng primary (PU) với điều kiện CR user không gây nhiễu cho PU vƣợt mức ngƣỡng cho phép Các điều kiện thực tế cho thấy thơng tin kênh truyền khơng đầy đủ vậy, ảnh hƣởng kênh truyền lên chất lƣợng hệ thống mạng cần phải đƣợc xem xét Luận văn thực phân tích hiệu mạng relay giải mã nhận thức với thông tin kênh truyền không đầy đủ, xác định cơng thức tính tỷ lệ lỗi bit (BER) xác suất CR user gây nhiễu cho PU vƣợt mức ngƣỡng cho phép (Pr) Kết quả, tỷ lệ lỗi bit phụ thuộc vào chất lƣợng ƣớc lƣợng kênh truyền, số lƣợng vị trí relay, hệ số suy hao không gian, mức ngƣỡng cho phép CR user gây nhiễu cho PU, công suất CR user đƣợc phép phát tối đa Ngoài ra, luận văn đƣa đƣợc cơng thức tính BER, Pr giải pháp giảm xác suất gây nhiễu cho PU thông qua kỹ thuật điều khiển cơng thức back-off Kết phân tích đƣợc kiểm tra với kết mô theo lý thuyết ii HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN i MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5 Kết đóng góp luận văn 1.6 Bố cục luận văn CHƢƠNG II: TỔNG QUAN MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC VÀ KỸ THUẬT RELAY 2.1 Mạng vô tuyến nhận thức 2.1.1 Giới thiệu mạng vô tuyến nhận thức 2.1.2 Kiến trúc hệ thống mạng vô tuyến nhận thức 2.1.3 Cấu trúc mạng vô tuyến nhận thức 11 2.1.4 Kiến trúc mạng vô tuyến nhận thức môi trƣờng OSI 12 2.1.5 Nguyên tắc hoạt động mạng vô tuyến nhận thức 12 2.1.6 Kỹ thuật truy cập phổ 15 2.2 Kỹ thuật relay 17 2.2.1 Chức relay 17 2.2.2 Mơ hình phân loại relay 17 CHƢƠNG III: LÝ THUYẾT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 20 3.1 Môi trƣờng kênh truyền vô tuyến 20 iii HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` 3.2 Kênh truyền vô tuyến 21 3.2.1 Hiện tƣợng fading 21 3.2.2 Kênh truyền Rayleigh, kênh truyền Rice kênh truyền Nakagami-m 24 3.3 Điều chế giải điều chế tín hiệu số 27 3.3.1 Điều chế tín hiệu số 27 3.3.2 Giải điều chế 34 3.4 Ƣớc lƣợng kênh truyền 34 3.4.1 Phƣơng pháp ƣớc lƣợng MMSE 34 3.4.2 Phƣơng pháp ƣớc lƣợng LMMSE 34 CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG MẠNG RELAY GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP NHẬN THỨC NỀN 36 4.1 Mơ hình hệ thống mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức 36 4.2 Mô hình kênh truyền mạng CR với thơng tin kênh truyền không đầy đủ 38 4.3 Công suất phát CR user với thông tin kênh truyền không đầy đủ 39 4.4 Phân tích tỷ lệ lỗi bit BER mạng CR với thông tin kênh truyền không đầy đủ 40 4.5 Phân tích BER mạng CR với thông tin kênh truyền không đầy đủ điều kiện công suất phát tối đa CR user Pm 44 CHƢƠNG V: XÁC SUẤT MẠNG RELAY VÔ TUYẾN NHẬN THỨC NỀN GÂY NHIỄU VƢỢT NGƢỠNG CHO PHÉP 48 5.1 Phân tích xác suất công suất phát CR user gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép trƣờng hợp điều kiện Pm 48 5.1.1 Xác suất công suất phát CR user gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép 48 5.1.2 Hệ số điều khiển công suất back-off ρ 53 5.1.3 Phân tích ảnh hƣởng hệ số điều khiển cơng suất back-off chất lƣợng mạng 55 5.2 Phân tích xác suất cơng suất phát CR user gây nhiễu đến mạng primary vƣợt ngƣỡng cho phép trƣờng hợp có điều kiện Pm 56 5.2.1 Xác suất công suất phát CR user gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép trƣờng hợp có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm 56 5.2.2 Hệ số điều khiển cơng suất back-off ρ trƣờng hợp có điều kiện Pm58 iv HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` 5.2.3 Phân tích ảnh hƣởng hệ số điều khiển công suất back-off chất lƣợng mạng trƣờng hợp có Pm 60 CHƢƠNG VI: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 62 6.1 Mơ hình hệ thống 62 6.2 Mô đánh giá thay đổi BER theo thơng số mạng trƣờng hợp khơng có điều kiện công suất phát tối đa Pm 63 6.2.1 Mô BER theo tỷ số IT/N0 ứng với điều chế 2-QAM 4-QAM 63 6.2.2 Mô BER theo IT/N0 ứng với vị trí số lƣợng relay khác 65 6.2.3 Mô BER theo số lƣợng pilot symbol 67 6.2.4 Mô BER theo theo hệ số suy hao không gian α 67 6.2.5 Mô BER theo số lƣợng relay 68 6.2.6 Kết luận 70 6.3 Mô đánh giá BER theo thông số mạng CR trƣờng hợp có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm 71 6.3.1 Mô đánh giá BER theo tỷ số IT/N0 71 6.3.2 So sánh thay đổi BER theo IT/N0 trƣờng hợp có khơng có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm 73 6.3.3 Mô BER theo Pm/N0 74 6.3.4 Mô BER theo số lƣợng pilot symbol 75 6.3.5 Mô BER theo hệ số suy hao không gian α 77 6.3.6 Kết luận 78 6.4 Mô xác suất công suất phát user mạng CR gây nhiễu cho mạng primary vƣợt ngƣỡng cho phép (Pr) 79 6.4.1 Mô Pr theo IT/N0 trƣờng hợp khơng có điều kiện P m 79 6.4.2 Mô Pr theo IT/N0 hệ số điều khiển công suất back-off ρ 80 6.4.3 Mô BER theo IT/N0 ứng với trƣờng hợp ρ khác 82 6.4.4 Mô Pr theo IT/N0 ứng với ρ thay đổi trƣờng hợp có điều kiện công suất phát tối đa Pm 83 6.4.5 Mô Pr theo IN/N0 Pm/N0 85 6.4.6 Mô Pr theo Pm/N0 ứng với ρ thay đổi 88 6.4.7 Mô BER theo IT/N0 ứng với trƣờng hợp ρ khác 90 v HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` 6.5 Kết luận chung 91 CHƢƠNG VII: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 93 7.1 Kết luận 93 7.2 Hƣớng phát triển đề tài 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 98 vi HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` Hình 6.21: Pr theo IT/N0 ρ (N = 2; Pm/N0 = 12 dB) Hình 6.22: Pr theo IT/N0 ρ (N = 3; Pm/N0 = 12 dB) Hình 6.23 mô thay đổi tỷ lệ lỗi bit BER theo IT/N0 [dB] ứng với hệ số điều khiển công suất back-off số hop khác mạng relay vô tuyến nhận thức Chƣơng 6: Kết mô 84 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` Hình 6.23: Pr theo IT/N0 ρ ( Pm/N0 = 12 dB ) Nhận xét:  Xác suất vƣợt ngƣỡng cho phép Pr giảm nhanh hệ số công suất back-off ρ giảm đồng thời Pr giảm theo tăng IT/N0  Xác suất Pr phụ thuộc vào giá trị thông số IT/N0, Pm/N0 ρ Vì cần phải chọn lựa giá trị ρ cho tối ƣu Bởi vì, ρ bé làm cho công suất phát CR user thấp, BER tăng chất lƣợng mạng giảm Theo hình 6.23, IT/N0 lớn xác suất Pr trƣờng hợp ρ = 0.6 ρ = 0.8 gần tƣơng đƣơng Trƣờng hợp giá trị IT/N0 >> Pm/N0 nên chọn ρ = điều kiện giới hạn công suất phát đƣợc phép phát tối đa Pm làm cho xác suất vƣợt ngƣỡng cho phép thấp việc thay đổi ρ hầu nhƣ không ảnh hƣởng đến BER Pr Vì vậy, để xác suất vƣợt ngƣỡng cho phép nhỏ giải pháp điều chỉnh hệ số công suất back-off ρ cần thiết Chọn giá trị điều chỉnh ρ tùy thuộc vào độ lớn tỷ số IT/N0 Pm/N0 nhằm đảm bảo chất lƣợng mạng xác suất vƣợt ngƣỡng cho phép giảm 6.4.5 Mô Pr theo IN/N0 Pm/N0 Phần khảo sát thay đổi xác suất công suất phát CR vƣợt ngƣỡng cho phép Pr theo tỷ số IT/N0 Pm/N0 mạng relay vô tuyến nhận thức Chƣơng 6: Kết mô 85 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` với thông tin kênh truyền không đầy đủ, điều kiện công suất phát user CR Pm Hình 6.24: Pr theo IT/N0 Pm/N0 (N = 2) Hình 6.25: Pr theo IT/N0 Pm/N0 (N = 3) Hình 6.26 mô thay đổi xác suất gây nhiễu vƣợt ngƣỡng cho phép Pr theo IT/N0 ứng với tỷ số Pm/N0 số hop mạng khác Chƣơng 6: Kết mô 86 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` ∞ ∞ Hình 6.26: Pr theo IT/N0 ứng với trƣờng hợp Pm/N0 N khác Hình 6.27 mơ thay đổi xác suất gây nhiễu vƣợt ngƣỡng cho phép Pr theo Pm/N0 ứng với tỷ số IT/N0 số hop mạng khác Hình 6.27: Pr theo Pm/N0 ứng với trƣờng hợp IT/N0 N khác Nhận xét:  Cũng giống nhƣ trƣờng hợp khơng có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm , xác suất công suất phát CR user gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép giảm Chƣơng 6: Kết mô 87 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` dần tỷ số IT/N0 tăng Đồng thời xác suất gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép tăng Pm/N0 tăng  Trƣờng hợp mạng CR khơng có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm xác suất vƣợt ngƣỡng hầu nhƣ không thay đổi IT/N0 lớn Trong trƣờng hợp có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm xác suất vƣợt ngƣỡng giảm IT/N0 tăng Pr = IT/N0 tăng đến giá trị đủ lớn  Do xác suất gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép Pr lớn nên để giảm Pr cần phải điều chỉnh công suất phát CR user giảm xuống thông qua hệ số điều khiển công suất back-off ρ ( với ≤ ρ ≤ 1) Khi cơng suất phát CR user là: Pt’ = ρPt 6.4.6 Mô Pr theo Pm/N0 ứng với ρ thay đổi Phần khảo sát thay đổi xác suất vƣợt ngƣỡng cho phép Pr theo tỷ số Pm/N0 ρ mạng relay vô tuyến nhận thức với thông tin kênh truyền không đầy đủ IT/N0 = 12 [dB] cố định suốt q trình mơ Hình 6.28: Mơ Pr theo Pm/N0 ρ (N = 2; IT/N0 = 12 dB) Chƣơng 6: Kết mô 88 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` Hình 6.29: Mô Pr theo Pm/N0 ρ ( N = 3; IT/N0 = 12 dB) Hình 6.30: Pr theo Pm/N0 ρ ( IT/N0 = 12 dB ) Nhận xét:  Với IT/N0 = 12 [dB], xác suất gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép Pr tăng Pm/N0 [dB] tăng Pm/N0 tăng đến giá trị đủ lớn Pr hầu nhƣ khơng thay đổi  Do xác suất gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép Pr lớn nên để giảm Pr cần phải điều chỉnh công suất phát user mạng CR giảm xuống thông qua hệ số Chƣơng 6: Kết mô 89 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` điều khiển công suất back-off ρ Do vậy, cần phải chọn lựa giá trị ρ cho tối ƣu tùy thuộc vào giá trị IT/N0 Pm/N0 nhằm đảm bảo chất lƣợng mạng không gây nhiễu cho mạng primary 6.4.7 Mô BER theo IT/N0 ứng với trƣờng hợp ρ khác Hình 6.31: Mơ BER theo IT/N0 ứng với hệ số ρ, N thay đổi Simulation Analysis Hình 6.32: BER theo IT/N0 ứng với hệ số ρ điều chế khác (N = 3) Nhận xét:  Tỷ lệ lỗi bit BER tăng hệ số điều khiển công suất back-off ρ giảm Theo phân tích phần để đảm bảo không gây nhiễu cho mạng primary vƣợt ngƣỡng cho phép cần phải giảm cơng suất phát thơng qua hệ số ρ Tuy nhiên, việc giảm công suất phát (điều chỉnh giảm ρ) làm cho chất lƣợng mạng Chƣơng 6: Kết mô 90 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` đi, tỷ lệ lỗi bit BER tăng Chính vậy, cần phải chọn lựa giá trị ρ cho tối ƣu nhằm đảm bảo chất lƣợng mạng đồng thời xác suất vƣợt ngƣỡng cho phép thấp 6.5 Kết luận chung Sau q trình mơ phân tích ảnh hƣởng thông số mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức với thông tin kênh truyền khơng đầy đủ, rút kết luận nhƣ sau:  Sự kết hợp mạng vô tuyến nhận thức kỹ thuật relay giải mã chuyển tiếp giúp cải thiện chất lƣợng mạng, nâng cao vùng phủ sóng khoảng cách truyền tín hiệu Số lƣợng vị trí relay ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng mạng cần phải có phƣơng pháp lựa chọn relay cho tối ƣu  Tỷ lệ lỗi bit BER mạng relay vô tuyến nhận thức (CR) trƣờng hợp thông tin kênh truyền không đầy đủ lớn BER trƣờng hợp thông tin kênh truyền đầy đủ Luận văn đƣa mơ hình ƣớc lƣợng sử dụng phƣơng pháp ƣớc lƣợng LMMSE để ƣớc lƣợng kênh truyền Mô hình phƣơng pháp ƣớc lƣợng kênh truyền ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng mang Ngồi ra, phân tích đánh giá thêm với phƣơng pháp ƣớc lƣợng khác nhằm chọn lựa phƣơng pháp ƣớc lƣợng tốt  Các thông số IT/N0, Pm/N0, α, số lƣợng vị trí relay ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng mạng CR nên cần phải lựa chọn thông số {M, Lp, N, Pm, số lƣợng vị trí relay} cho tối ƣu nhất, việc lựa chọn thông số phụ thuộc vào giá trị {α, IT} Việc lựa chọn hợp lý thông số giúp nâng cao chất lƣợng mạng đảm bảo không gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng gây nhiễu cho phép  Xác suất công suất phát user mạng CR gây nhiễu cho PU vƣợt ngƣỡng cho phép cao Để giải vấn đề cần phải giảm cơng suất phát CR user thông qua hệ số điều khiển công suất back-off ρ Chọn lựa ρ tùy thuộc vào giá trị IT/N0, Pm/N0 Tùy theo điều kiện môi trƣờng Chƣơng 6: Kết mô 91 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` thực tế mà chọn lựa ρ, Pm cho hợp lý nhằm giảm xác suất gây nhiễu vƣợt ngƣỡng cho phép nhƣng đồng thời đảm bảo chất lƣợng mạng relay vô tuyến nhận thức Chƣơng 6: Kết mô 92 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng CHƢƠNG VII: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 7.1 Kết luận Luận văn thực phân tích đánh giá chất lƣợng mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức với thông tin kênh truyền không đầy đủ Tác giả lần lƣợt giới thiệu mạng vô tuyến nhận thức, kỹ thuật relay kết hợp mạng vô tuyến nhận thức với kỹ thuật relay Tác giả giới thiệu sở lý thuyết hệ thống thông tin vô tuyến Từ sở lý thuyết, tác giả thực việc phân tích đánh giá chất lƣợng mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức với thông tin kênh truyền không đầy đủ trƣờng hợp khác Chọn mơ hình kênh truyền, sử dụng kỹ thuật ƣớc lƣợng LMMSE để ƣớc lƣợng kênh truyền thực so sánh chất lƣợng mạng so với trƣờng hợp thông tin kênh truyền đầy đủ.Tác giả đƣa biểu thức tính BER mạng CR Phân tích chất lƣợng mạng khảo sát thay đổi BER theo thông số: tỷ số mức ngƣỡng CR user đƣợc phép gây nhiễu cho mạng primary so với nhiễu IT/N0, tỷ số công suất đƣợc phép phát tối đa CR user so với nhiễu Pm/N0, số lƣợng vị trí relay, số lƣợng pilot symbol, hệ số mũ suy hao khơng gian Q trình phân tích đƣợc thực trƣờng hợp: CR user khơng có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm Từ đó,tác giả nhận xét mức độ ảnh hƣởng thông số chất lƣợng mạng giải pháp nhằm cải thiện chất lƣợng mạng CR Ngồi ra, tác giả cịn phân tích xác suất CR user gây nhiễu cho user mạng primary vƣợt mức ngƣỡng cho phép trƣờng hợp: CR user khơng có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm có điều kiện cơng suất phát tối đa Pm Tác giả đƣa biểu thức tính xác suất gây nhiễu vƣợt ngƣỡng cho phép Từ kết phân tích xác suất gây nhiễu vƣợt ngƣỡng cho phép, tác giả đề xuất giải pháp giảm công suất phát CR user nhằm giảm xác suất gây nhiễu vƣợt mức ngƣỡng cho phép Giải pháp giảm công suất phát CR user đƣợc thực thông Chƣơng 7: Kết luận hƣớng phát triển 93 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` qua hệ số điều khiển công suất back-off ρ Tác giả thực phân tích đánh giá ảnh hƣởng hệ số back-off ρ chất lƣợng mạng xác suất gây nhiễu vƣợt ngƣỡng cho phép mạng CR Từ đó, tác giả đƣa khuyến nghị đề xuất phƣơng án chọn lựa hệ số back-off ρ tối ƣu nhằm đảm bảo công suất phát CR user không vƣợt mức ngƣỡng cho phép nhƣng đồng thời đảm bảo chất lƣợng mạng CR 7.2 Hƣớng phát triển đề tài Đề tài thực việc phân tích đánh giá chất lƣợng mạng relay giải mã chuyển tiếp Trong trình phân tích, relay có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng mạng nên cần phải có phƣơng pháp chọn lựa relay hợp lý Vì vậy, phƣơng pháp chọn lựa relay mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức hƣớng nghiên cứu tiếp đề tài Luận văn phân tích chất lƣợng mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức nên thực tiếp phân tích mạng relay khuếch đại chuyển tiếp nhận thức Ngoài ra, luận văn thực việc ƣớc lƣợng kênh truyền theo phƣơng pháp ƣớc lƣợng LMMSE nên thực thêm với mơ hình phƣơng pháp ƣớc lƣợng kênh truyền khác, sau thực việc so sánh chất lƣợng mạng ứng với phƣơng pháp ƣớc lƣợng khác Chƣơng 7: Kết luận hƣớng phát triển 94 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K H Van, “Impact of Imperfect Channel Information on BER of Underlay Cognitive DF Multi-hop Systems over Rayleigh Fading Channel”, Int J Commun Syst., 2012 [2] O Amin, S Said and M Uysal, “On the Performance Analysis of Multirelay Cooperative Diversity Systems With Channel Estimation Errors”, IEEE Trans Veh Technol , vol.60, no.5, pp.2050-2059, Jun.2011 [3] K H Van and V N Q Bao, “BER Performance of Underlay Cognitive Decode-and-Forward Multi-hop Networks over Rayleigh Fading Channels”, IEICE Trans Commun., vol E95-B, no 5, pp 1873-1877, May 2012 [4] S Han, S Ahn, E Oh and D Hong, “Effect of Channel-Estimation Error on BER Performance in Cooperative Transmission”, IEEE Trans Veh Technol., vol.58, no.4, pp.2083-2088, May.2009 [5] K Cho and D Yoon, “On the General BER Expression of One- and TwoDimensional Amplitude Modulations”, IEEE Trans Veh Commun., vol.50, no.7, Jul 2002 [6] H A Suraweera, P J Smith and M Shafi, “Capacity Limits and Performance Analysis of Cognitive Radio With Imperfect Channel Knowledge”, IEEE Trans Veh Technol., vol.59, no.4, pp.1811-1822, May.2010 [7] J Chen et al, “On the Performance of Spectrum Sharing Cognitive Relay Networks with Imperfect CSI”, IEEE Commun Lett., vol.16, no.7, pp.10021005, July.2012 [8] C S Patel and G L Stüber, “Channel Estimation for Amplify and Forward RelayBased Cooperation Diversity Systems”, IEEE Trans.Wireless Commun., vol.6, no.6, pp.2348-2356, Jun.2007 [9] Spectrum policy task force, Federal Communications Commission, ET Docket No.02-135, Tech Rep., Nov 2002 Tài liệu tham khảo 95 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` [10] J Lee, H Wang, J G Andrews and D Hong, “Outage Probability of Cognitive Relay Networks with Interference Constraints”, IEEE Trans Wireless Commun., vol.10, no.2, pp.390-395, Feb.2011 [11] L N T Perera, and H M V R Herath, “Review of Spectrum Sensing in Cognitive Radio”, IEEE Int Con Indus and Infor Systems, 2011, p.7-12 [12] J.A Msumba and H.J Xu, “Spectrum Sensing for Cognitive Radio Networks: The need for Cross-Layer Design Approach for Multimedia Applications”, IEEE Africon, Sep.2011, p.1-6 [13] X Kang, Y C Liang, A Nallanathan, H K Garg and R Zhang, “Optimal Power Allocation for Fading Channels in Cognitive Radio Networks: Ergodic Capacity and Outage Capacity”, IEEE Trans Wireless Commun., vol.8, no.2, pp.940-950, Feb.2009 [14] Bruce A Fette, Cognitive Radio Technology, Elsevier, 2006 [15] S S Ikki, S A Dharrab and M Uysal, “Error Probability of DF Relaying with Pilot-Assisted Channel Estimation over Time-Varying Fading Channels”, IEEE Trans Vehi Tech., vol.61, pp.393-397, Jan.2012 [16] A, H Nuttall, Some Integrals Involving the Q.Function, National technical Infor Service, 1972 [17] Gradshteyn IS, Ryzhik IM Table of Integrals, Series, and Products, 7th ed., New York Academic, 2007 [18] M K Yoon, K H Lee and J B Song, “Performance Analysis of Distributed Cooperative Spectrum Sensing for Underlay Cognitive Radio”, IEEE ICACT, 2009, pp.338-343 [19] M Chiani, D Dardari and M K Simon, “New Exponential Bounds and Approximations for the Computation of Error Probability in Fading Channels” IEEE Trans Wireless Commun., vol.2, no.4, pp.840-845, Oct.2003 [20] M Chiani and D Dardan, “Improved Exponential Bounds and Approximation for the Q-function with Application to Average Error Probability Computation”, IEEE Globecom, vol.2, p.1399-1402, 2002 Tài liệu tham khảo 96 HVTH: Trần Quốc Thái CBHD: TS Hồ Văn Khƣơng ` [21] R Dubey and S Sharma, “Distributed Shared Spectrum Techniques for Cognitive Wireless Radio Networks”, IEEE Conf Comp., 2010, pp.259-264 [22] I Butun, A C Talay, D T Altılar, M Khalid and R Sankar, “Impact of Mobility Prediction on the Performance of Cognitive Radio Networks”, IEEE WTS, 2010, pp.1-5 [23] E Morgado et al, “End-to-End Average BER in Multihop Wireless Networks over Fading Channels”, IEEE Trans Wireless Commun., vol.9, no.8, pp.24782487, Oct.2010 [24] R U Nabar et al, “Fading Relay Channels: Performance Limits and Space– Time Signal Design”, IEEE Jour Sele areas in comm., vol 22, no.6, pp.1099-1109, Aug 2004 [25] X Kang, Y C Liang and A Nallanathan, “Optimal Power Allocation for Fading Channels in Cognitive Radio Networks under Transmit and Interference Power Constraints”, IEEE Conf Commun., 2008, pp.3568-3572 [26] C Tellambura and A D S Jayalath, “Generation of Bivariate Rayleigh and Nakagami- m Fading Envelopes”, IEEE Trans.Commun., vol.4, no.4, pp.170172, May.2000 [27] B Gedik, and M Uysal, “Two Channel Estimation Methods for Amplify-andForward Relay Networks”, IEEE Conf Elect Comp., 2008, pp.000615000618 [28] S I Hussain et al, “Performance analysis of selective cooperation in underlay cognitive networks over rayleigh channels”.IEEE SPAWC, 2011, pp.116–120 Tài liệu tham khảo 97 HVTH: Trần Quốc Thái LÝLỊCH TRÍCH NGANG Lý lịch sơ lƣợc: - Họ tên: TRẦN QUỐC THÁI - Ngày sinh: 13/10/1982 - Nơi sinh: Trà Vinh - Quốc tịch: Việt Nam - Giới tính: Nam - Địa liên lạc: Số 151, Đƣờng 5, KDC Trung Sơn, Bình Chánh, Tp.HCM - Phone: 0906.686.707 - E-mail: tqthai@gmail.com Quá trình đào tạo  Đào tạo đại học: - Hệ đào tạo: Chính quy - Thời gian đào tạo: từ 09/2001 đến 01/2006 - Nơi đào tạo: Đại học Bách Khoa Tp.HCM - Ngành học: Điện tử - Viễn thông  Đào tạo thạc sĩ - Thời gian đào tạo: từ 08/2011 đến - Nơi đào tạo: Đại học Bách Khoa TpHCM - Ngành học: Kỹ thuật Điện tử Q trình cơng tác chuyên môn kể từ tốt nghiệp đại học Thời gian Nơi công tác Chức vụ 01/2006 - 05/2006 Trung tâm Thiết kế Chip ICDREC Kỹ sƣ 05/2006 - 05/2010 Trung tâm Di động STelecom Trƣởng phận Access 06/2010 – 03/2012 Công ty CP Viễn thông VTC Thƣ ký Tổng giám đốc & Kỹ sƣ dự án 98 ... MẠNG RELAY GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP NHẬN THỨC NỀN 36 4.1 Mơ hình hệ thống mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức 36 4.2 Mơ hình kênh truyền mạng CR với thông tin kênh truyền không đầy đủ. .. mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức với thông tin kênh truyền khơng đầy đủ cần thiết 1.2 Mục đích nghiên cứu Luận văn phân tích hiệu mạng relay giải mã chuyển tiếp nhận thức với thông tin kênh. .. user với thông tin kênh truyền không đầy đủ 39 4.4 Phân tích tỷ lệ lỗi bit BER mạng CR với thông tin kênh truyền không đầy đủ 40 4.5 Phân tích BER mạng CR với thông tin kênh truyền