SO SÁNH HIỆU NĂNG Ở HỆ SƠ CẤP

2.3 .KẾT CHƯƠNG

3.4. SO SÁNH HIỆU NĂNG Ở HỆ SƠ CẤP

Đặc tính SER của hệ sơ cấp được trình bày ở Hình 3.1. Biểu đồ SER

được khảo sát bằng cách thay đổi công suất của hệ thứ cấp (đối với trường hợp chia sẻ phổ truyền thống, đối với trường hợp chia sẻ phổ đề xuất). Các điểm đặc biệt bao gồm A, B, C, T1, T2, X2 như đã xuất hiện ở phần khảo trước (3.1) được đánh dấu ở hình này.

Lưu ý, ở phương pháp chia sẻ phổ đề xuất, các giá trị và (tương ứng với các giá trị khác nhau như công thức (28) đã nêu) không tạo tác động lên hệ

thống thứ cấp. Do vậy khơng được thể hiện ở 3.1. Tuy nhiên, Hình 3.2 phân biệt rõ các đường đặc tuyến SER ứng với mỗi giá trị . Rõ ràng, giá trị này có tác động lớn đến hiệu năng của hệ sơ cấp.

Giá trị tương ứng với trường hợp tín hiệu thứ cấp được xếp chồng ngay biên của tín hiệu sơ cấp (trường hợp nằm trùng với giá trị ở Hình ). Trường hợp (điển hình là trường hợp ) có hình dáng tương tự như minh họa tại Hình

2.3. Về mặt hình học, trường hợp làm cho khoảng cách Euclid giữa hai tín

hiệu sơ cấp cách xa nhau hơn so với trường hợp còn lại. Điều này giải thích cho hiệu năng của SER sơ cấp (ở giải pháp chia sẻ phổ tần số đề xuất) tại gía trị tốt hơn.

Đường nét đứt thể hiện giá trị là đường thể hiện giá trị SER mà hệ thống sơ cấp yêu cầu phải chận trên. Nghĩa là mọi phương pháp chia sẻ phổ phải tuyệt đối bảo đảm và

So sánh giữa các đặc tuyến giữa giải pháp truyền thống và đề xuất ta nhận thấy thấy có một số đặc trưng sau.

Giải pháp đề xuất luôn bảo đảm điều kiện . Giải pháp truyền thống không bảo đảm khi ở miền giá trị cao (tiến đến giá trị 30 dBm). Ta thấy ở trường hợp , tại điểm C (là điểm mà hệ thứ cấp có giá trị tốt nhất) thì phương pháp đề xuất khơng bảo đảm điều kiện . Như vậy có thể khẳng định rằng, miền cho phép chia sẻ phổ của giải pháp đề xuất rộng hơn giải pháp truyền thống.

Xét về khả năng làm lợi cho hệ thống sơ cấp. Rõ ràng phương pháp truyền thống, hệ sơ cấp phải trả giá về hiệu năng nếu ưu tiên nhiều cho chia sẻ phổ tần số cho hệ thứ cấp ( càng cao thì can nhiễu càng lớn, cơng suất bố trí cho hệ sơ cấp càng thấp). Nếu so sánh các điểm tối ưu còn lại A, B với các điểm T1 và X2, ta có thể thấy rằng phương pháp đề xuất vẫn bảo đảm hiệu

năng của cả hai hệ PU và SU tốt hơn hẳn so với với phương pháp truyền thống.

Như vậy, có thể tóm lại rằng, bằng cách sắp xếp tín hiệu khoa học hơn (xem xét thêm cả đặc tính điều chế của tín hiệu PU – mà ở đây là tín hiệu PSK) để chọn loại tín hiệu SU và cách thức đính vào tín hiệu PU trong quá trình chia sẻ, giải pháp đề xuất đã chứng tỏ tạo ra được miền chia sẻ phổ cho hệ thứ cấp lớn hơn. Hơn nữa, việc tăng cơng suất tín hiệu thứ cấp cịn giúp hệ sơ cấp đạt hiệu năng tốt hơn.

Hình 3.1. Biểu đồ tỷ lệ ký hiệu của hệ thống người dùng thứ cấp khi thay đổi cơng suất phát tín hiệu thứ cấp.

thủ cơng thức ( 0).

2. Trường hợp đề xuất: Cơng suất phát tín hiệu thứ cấp là . Việc cấp phát cơng suất này tuân thủ hai điều kiện tại công thức số (21) và (22). Do hai điều kiện này:

Hình 3.2.. Biểu đồ tỷ lệ ký hiệu của hệ thống người dùng sơ cấp khi thay đổi cơng suất phát tín hiệu thứ cấp.

1.Trường hợp truyền thống: Cơng suất phát tín hiệu thứ cấp là . Việc cấp phát tuân thủ công thức ( 0).

KẾT LUẬN

Với phạm vi nghiên cứu giới hạn trong phạm vi băng cơ sở (base-band), nghiên cứu thực hiện ở luận văn này đề cập đến giải pháp chia sẻ phổ để sử dụng cho hệ người dùng thứ cấp.

Luận văn đã đạt được một số kết quả như sau. Trước hết là kiến thức tổng quan các mơ hình chia sẻ phổ hiện nay như U – DSA, O – DSA, v.v…

Ở các phần nghiên cứu sâu hơn, luận văn xem xét mơ hình chia sẻ phổ đơn giản để so sánh hai phương pháp chia sẻ phổ: truyền thống và đề xuất. Theo đó phương pháp truyền thống, việc sắp đặt tín hiệu SU vào tín hiệu PU trong q trình chia sẻ khơng quan tâm đến các đặc tính của tín hiệu PU. Phương pháp kết hợp thuần t đó dẫn đến hệ quả, tín hiệu PU và SU gây nhiễu có hại cho nhau. Một phần nào đó đã được khẳng định bằng kết quả mơ phỏng ở Chương 3.

Bằng phương pháp sắp xếp có chú ý đến đặc tính của tín hiệu PU, ở đây khai thác đặc tính của tín hiệu M-ary PSK, tín hiệu SU được lựa chọn là loại M-ary PAM và được sắp đặt ra vùng bao ngồi của chịm sao M-ary PSK. Bằng cách làm đó, phương pháp đề xuất đã giải quyết được các nhược điểm trên của phương pháp truyền thống.

Ở nghiên cứu này, một số giải thuật giải điều chế gắn với các phương án sắp đặt tín hiệu như trên được trình bày cụ thể, kèm theo đó là các kết quả mơ phỏng tương ứng đã chứng tỏ rõ các khẳng định như trên.

Nghiên cứu ở luận văn này hạn chế chỉ xét đến trường hợp tín hiệu PU cụ thể, tín hiệu M-ary PSK. Những loại tín hiệu khác cần được tiếp tục đào sâu nghiên cứu để khai thác có hiệu quả các đặc tính để ứng dụng vào chia sẻ phổ. Đây cũng là hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] T. T. Tran and K. H. Yun, "Exploitation of spatial diversity in a novel cooperative spectrum sharing method based on PAM and modified PAM modulation," Journal of Communication and Networks, vol. 16, no. 3, 2014.

[2] Q. Zhao and B. M. Sadler, "A survey of dynamic spectrum access,"

IEEE Signal Process. Mag., vol. 24, no. 3, pp. 79-89, 2007.

[3] T. Q. Duong, D. B. d. Costa, T. A. Tsiftsis, C. Zhong and A. Nallanathan, "Outage and diversity of cognitive relaying systems under spectrum sharing environments in Nakagami-m fading," IEEE Commun. Letters, vol. 15, no. 12, pp. 2075-2078, 2012.

[4] K. J. Kim, T. Q. Duong and X.-N. Tran, "Performance analysis of cognitive spectrum-sharing single-carrier systems with relay selection,"

IEEE Trans. Signal Proc., vol. 60, no. 12, pp. 6435-6449, 2012.

[5] M. Xia and S. Aissa, "Cooperative af relaying in spectrum-sharing systems: Performance analysis under average interference power constraints and Nakagami-m fading," IEEE Trans. Commun, vol. 60, no. 6, 2012.

[6] M. Xia and . S. Aissa, "Cooperative AF relaying in spectrum-sharing systems: Outage probability analysis under co-channel interferences and relay selection," IEEE Trans. Commun., vol. 60, no. 11, pp. 3252-3262, 2012.

[7] Z. Wang and W. Zhang, "Exploiting multiuser diversity with 1-bit feedback for spectrum sharing," IEEE Trans. Commun., vol. 62, no. 1, pp. 29-40, 2014.

[8] E. E. B. Olivo, D. P. M. Osorio and . D. B. d. Costa, "Outage performance of spectrally efficient schemes for multiuser cognitive

relaying networks with underlay spectrum sharing," IEEE Trans.

Wireless Commun., vol. 13, no. 12, pp. 6629-6642, 2014.

[9] K. J. Kim, T. Q. Duong and . H. V. Poor, "Outage probability of single- carrier cooperative spectrum sharing systems with decode-and- forward relaying and selection combining," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 12, no. 2, pp. 806-817, 2013.

[10] P. Yang, L. Luo and J. Qin, "Outage performance of cognitive relay networks with interference from primary user," IEEE Commun. Letters, vol. 16, no. 10, pp. 1695-1698, 2012.

[11] V. Asghari and S. Aissa, "End-to-end performance of cooperative relaying in spectrum-sharing systems with quality of service requirements," IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 60, no. 6, pp. 2656-2668, 2011.

[12] F. A. Khan, K. Tourki, M.-S. Alouini and K. A. Qaraqe, "Delay performance of a broadcast spectrum sharing network in Nakagami-m fading," IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 63, no. 3, pp. 1350-1354, 2014. [13] A. Afana, V. Asghari, A. Ghrayeb and S. Affes, "On the performance of

cooperative relaying spectrum-sharing systems with collaborative distributed beamforming," IEEE Trans. Commun., vol. 62, no. 3, pp. 857-871, 2014.

[14] T. T. Tran and H. Y. Kong, "A method to avoid mutual interference in a cooperative spectrum sharing system," Journals of Communications and

Networks, vol. 16, no. 2, 2014.

[15] T. T. Tran and H. Y. Kong, "Exploitation of diversity in cooperative spectrum sharing with the four-way relaying AF transmission," Wireless

Personal Communication, vol. 77, 2014.

[16] Y. Han, S. H. Ting and A. Pandharipande, "Cooperative spectrum sharing with distributed secondary user selection," in Proceedings of IEEE

[17] Q. Li, S. H. Ting, A. Pandharipande and Y. Han, "Cognitive spectrum sharing with two-way relaying systems," IEEE Transactions on

Vehicular Technology, vol. 60, no. 3, pp. 1233 - 1240, 2011.

[18] Y. Han, S. H. Ting and A. Pandharipande, "Cooperative spectrum sharing with distributed secondary user selection," in Proceedings of IEEE

international conference on Communications, 2010.

[19] Y. Han, T. S. Ho and A. Pandharipande, "Cooperative spectrum sharing protocol with selective relaying system," IEEE Transactions on

Communications, vol. 60, no. 1, 2012.

[20] S. Haykin, "Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 23, no. 2, pp. 201-220, 2005.

[21] S. T. D. J. &. R. J. H. Haykin, "Spectrum sensing for cognitive radio," in

Proceedings of the IEEE, 2009.

[22] A. Goldsmith, S. A. Jafar, . I. Maric and S. Srinivasa, "Breaking spectrum gridlock with cognitive radios: An information theoretic perspective.," in Proceedings of the IEEE, 2009.

[23] Z. a. S. B. M. Qing, "A survey of dynamic spectrum access," IEEE

Signal Processing Magazine, vol. 24, no. 3, 2007.

[24] S. Min, X. Chunsheng, Z. Yanxiao and C. Xiuzhen, "Dynamic spectrum access: From cognitive radio to network radio," IEEE Wireless

Communications, vol. 19, no. 1, 2012.

[25] J. Mitola, Software radios: Wireless architecture for the 21st century, New York, United States: John Wiley and Sons Ltd, 2000.

[26] T. T. Tran, D. H. N. Nguyen, T. Do-Hong and S. Ngo-Van, "Achievable Rates with Cooperative Spectrum Sharing in the Modulation-based Dimension," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 68, no. 1, 2019.

[27] L. Wei Dang, G. S. H. T. Yi, W. Xuan Li and Z. Nai Tong, "Cooperative OFDM Relaying for Opportunistic Spectrum Sharing: Protocol Design

and Resource Allocation," Wireless Communications, IEEE Transactions

on, vol. 11, no. 6, pp. 2126-2135, 2012.

[28] J. a. M.Salehi, DigitalCommunications,5th edition, NewYork,NY, USA: McGraw-Hill, 2008. PHỤ LỤC 1. Code mô phỏng ở hệ thứ cấp function [] = Run11() M = 16; N = 8; g0_dB = 5; NUM1 = 2; NUM = 1; P1_max_dB = 20; P1_dB_tab = [10,P1_max_dB]; NUM2 = 20; gain1_dB = linspace(-60,20,NUM2); gain1_tab = dB2dec(gain1_dB); gain2 = 1; hS1S2 = sqrt(gain2)*(-cos(pi/4) + 1i*sin(pi/4)); k = 0.5; nsamp = 1e4;

Pe_T2_Conv_tab_mesh = zeros(NUM2,NUM1); Pe_T2_Prop_tab_mesh = zeros(NUM2,NUM1); Pelb_S2_Conv_tab_mesh = zeros(NUM2,NUM1); Peub_S2_Prop_tab_mesh = zeros(NUM2,NUM1); Power_rate_mesh = zeros(NUM2,NUM1); Pe_T2_Prop_sim_mesh = zeros(NUM2,NUM1); Pe_S2_Prop_sim_mesh = zeros(NUM2,NUM1); for m = 1 : NUM2 for n = 1 : NUM1 if (n ==NUM1) nsamp = 1e6; end; hS1T2 = sqrt(gain1_tab(m))*(cos(pi/4) + 1i*sin(pi/4)); P1_dB = P1_dB_tab(n); t0 = dB2dec(P1_dB)*k; [~,... Pe_T2_Conv_tab,... Pe_T2_Prop_tab,... Pe_T2_Prop_sim_tab,... Pelb_S2_Conv_tab,... Peub_S2_Prop_tab,... Pe_S2_Prop_sim_tab,... P0_tab,... P5_tab] = Run8a(M,N,g0_dB,NUM,P1_dB,hS1T2,hS1S2,t0,nsamp); Pe_T2_Conv_tab_mesh(m,n) = Pe_T2_Conv_tab; Pe_T2_Prop_tab_mesh(m,n) = Pe_T2_Prop_tab; Pelb_S2_Conv_tab_mesh(m,n) = Pelb_S2_Conv_tab; Peub_S2_Prop_tab_mesh(m,n) = Peub_S2_Prop_tab; Power_rate_mesh(m,n) = P5_tab/P0_tab; Pe_T2_Prop_sim_mesh(m,n) = Pe_T2_Prop_sim_tab; Pe_S2_Prop_sim_mesh(m,n) = Pe_S2_Prop_sim_tab; end end for n = 1 : NUM1

figure(1); if n==1 hold off; hold on; else hold on; end plot(gain1_tab,(Pe_T2_Conv_tab_mesh(:,n))',... gain1_tab,(Pe_T2_Prop_tab_mesh(:,n))',... gain1_tab,(Pe_T2_Prop_sim_mesh(:,n))','k o'); % figure(2); if n==1 hold off; hold on; else hold on; end plot(gain1_tab,(Pelb_S2_Conv_tab_mesh(:,n))',... gain1_tab,(Peub_S2_Prop_tab_mesh(:,n))',... gain1_tab,(Pe_S2_Prop_sim_mesh(:,n))', 'k o'); % figure(3); if n==1 hold off; hold on; else hold on; end plot(gain1_tab,(Power_rate_mesh(:,n))'); end end

2. Code mô phỏng ở hệ sơ cấp function [] = Run12() Run10_sub(16,8,1); Run10_sub(16,16,1); % Run10_sub(16,32,1); % Run10_sub(-15,1); end function [] = Run10_sub(M,N,h) P0_dB = 30; NUM = 10; g0_dB_tab = linspace(10,25,NUM); gain1_dB = 0; gain2_dB = 0; gain1 = dB2dec(gain1_dB); gain2 = dB2dec(gain2_dB);

hS1S2 = sqrt(gain2)*(-cos(pi/4) + 1i*sin(pi/4)); hS1T2 = sqrt(gain1)*(cos(pi/4) + 1i*sin(pi/4)); % t0 = 0; k =2; nsamp = 1e6; Pe_T2_Conv_tab_mesh = zeros(1,NUM); Pe_T2_Prop_tab_mesh = zeros(1,NUM); Pelb_S2_Conv_tab_mesh = zeros(1,NUM); Peub_S2_Prop_tab_mesh = zeros(1,NUM); Pe_T2_Prop_sim_mesh = zeros(1,NUM); Pe_S2_Prop_sim_mesh = zeros(1,NUM); for m = 1 : NUM g0_dB = g0_dB_tab(m); [Pe_T2_Scen1_tab,... Pe_T2_Scen2_tab,... Pe_T2_Scen2_sim_tab,... Pelb_S2_Scen1_tab,... Peub_S2_Scen2_tab,... Pe_S2_Scen2_sim_tab... ] = Run8a(M,N,g0_dB,P0_dB,hS1T2,hS1S2,k,nsamp); Pe_T2_Conv_tab_mesh(m) = Pe_T2_Scen1_tab; Pe_T2_Prop_tab_mesh(m) = Pe_T2_Scen2_tab; Pelb_S2_Conv_tab_mesh(m) = Pelb_S2_Scen1_tab; Peub_S2_Prop_tab_mesh(m) = Peub_S2_Scen2_tab; Pe_T2_Prop_sim_mesh(m) = Pe_T2_Scen2_sim_tab; Pe_S2_Prop_sim_mesh(m) = Pe_S2_Scen2_sim_tab; end figure(1); if h == 1 hold on else hold off end plot(g0_dB_tab,Pe_T2_Conv_tab_mesh,g0_dB_tab,Pe_T2_Prop_tab_mesh,... g0_dB_tab,Pe_T2_Prop_sim_mesh,'k o');

figure(2); if h == 1 hold on else hold off end plot(g0_dB_tab,Pelb_S2_Conv_tab_mesh,... g0_dB_tab,Peub_S2_Prop_tab_mesh,... g0_dB_tab,Pe_S2_Prop_sim_mesh, 'k o'); end

SO SÁNH HIỆU NĂNG Ở HỆ THỨ CẤP