Các mô phỏng này được thực hiện với các điều kiện về các tín hiệu và các công suất là đối xứng, cụ thể:
P1 =P2 = 2P3, Ni = 1 với i=1,2,3 (4.4.1) Phương thức điều chế sử dụng trong mô phỏng ở chương này là BPSK
Hình 4.4.1: Xác suất truyền hỏng tại nútT1 theo công suất phát P1. Các tham số mô phỏng: x= 25 −1,Ω1 = 2,Ω2 = 1, P1 =P2 = 2P3
Hình 4.4.1 so sánh giữa mô phỏng về xác suất truyền hỏng tại nút T1 với kết quả của biểu thức phân tích chính xác ở định lý 4.1 và công thức gần đúng của hệ quả 4.2.
Giá trị x được chọn cho hệ thống ở tốc độ cao x= 25−1 (5 bit trên mỗi kênh truyền) và các mức suy giảm của phần cứng khác nhau được đưa vàoκ3t = κ3r = κ. Trước hết, ta quan sát việc tác động đáng kể của sự suy giảm phần cứng thu phát trong hệ thống chuyển tiếp tốc độ cao và một số kết quả quan trọng ta có thể rút ra được:
• Với mức suy giảm cao κ= 0.2, hệ thống luôn ở trạng thái truyền hỏng và xem như không thể thực hiện được việc truyền tín hiệu - kể cả trong mọi điều kiện về công suất truyền.
• Ở mức suy giảm vừa phải, xác suất truyền hỏng đạt ngưỡng bão hoà lớn hơn 0 khi công suất thu phát tăng cao. Kết quả mô phỏng này chính xác như kết quả phát biểu ở hệ quả 4.2
• Ngược lại với điều kiện phần cứng lý tưởng κ= 0 thì khi công suất thu phát lớn xác suất truyền hỏng tiệm cận về 0.
Biểu thức lý thuyết ở định lý 4.1 đưa ra kết quả về xác suất truyền hỏng hoàn toàn chính xác với xác suất truyền hỏng trên thực tế sử dụng mô phỏng Monte-Carlo.
Hình 4.4.2: SER tại nút T1 theo công suất phát P1 . Các tham số mô phỏng: x= 25 −1,Ω1 = Ω2 = 1, P1 =P2 = 2P3
Hình 4.4.2 là kết quả mô phỏng về tỷ lệ lỗi bit. Do sử dụng điều chế BPSK nên α=β = 1. Các trường hợp được xét trong mô phỏng này thoả mãnκ3t+κ3r = 0.2. Các trường hợp giới hạn trong điều kiện công suất phát cao được chỉ ra ở hệ quả 4.3 và được kiểm chứng theo kết quả mô phỏng thực tế.
Kết quả mô phỏng cho thấy để tối thiểu tỷ lệ lỗi bit ta chọn phần cứng bên thu và phát của nút chuyển tiếp cùng chất lượng (κ3t =κ3r = 0.1). Một cách tổng quát, một nút chuyển tiếp có chất lượng phần cứng một phía (phía thu hoặc phía phát) là thấp và phía còn lại là cao thì sẽ cho tỷ lệ lỗi bít cao, do vậy sẽ hoạt động không hiệu quả.
4.5. Thảo luận
Kết quả của nhóm Debbah [7] là quan trọng vì nhóm tác giả ở [7] đã lần đầu tiên đề cập đến sự tác động suy giảm của phần cứng chuyển tiếp đến mạng chuyển tiếp hai chiều. Vì vậy việc nghiên cứu và kiểm chứng lại các kết quả này là cần thiết để làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về chủ đề này.
Kết quả mô phỏng của chương hoàn toàn phù hợp với các kết quả mà tác giả đã trình bày ở [7] chứng tỏ sự đúng đắn của phương pháp mà luận văn đã tiếp cận để thực thi và kiểm chứng lại các kết quả trên.
Phân tích đã rút ra được công thức biễu diễn chính xác về xác suất truyền hỏng và giá trị SER, mà quan trọng là ở điều kiện công suất thu phát lớn các biểu thức chính xác sẽ tiệm cần về dạng đơn giản của các công thức gần đúng được nêu ở
(4.3.1) và (4.3.2). Các công thức này có ý nghĩa trong việc sử dụng làm tiêu chuẩn để thiết kế lựa chọn phần cứng nút chuyển tiếp do dạng toán học đơn giản của nó.
KẾT LUẬN Luận văn này đã đạt được những kết quả sau:
Chương 2 của luận văn đưa ra hai cơ chế chuyển tiếp kết hợp hai chiều kết hợp trong mạng vô tuyến. Các cơ chế này sử dụng dựa trên việc đã biết các tín hiệu xen nhiễu và vì vậy có thể được loại bỏ để tách tín hiệu mong muốn. Chương này đã phân tích về dung lượng và xác suất truyền hỏng của cơ chế 2 khe thời gian . Các kỹ thuật truyền được giới thiệu ở đây có thể áp dụng vào các thuật toán lập lịch trong các mạng chuyển tiếp để các nút mạng và nút chuyển tiếp đề được phục vụ trực tiếp từ trạm cơ sở.
Trong chương 3 trình bày một mô hình về mạng chuyển tiếp khác - đó là mô hình mạng chuyển tiếp hai chiều chọn lọc. Mô hình này sử dụng nhiều nút chuyển tiếp, tuy nhiên tại mỗi thời điểm, mạng sẽ chọn ra một nút dùng để chuyển tiếp để có thể đạt cùng kết quả như cơ chế mạng chỉ có một nút chuyển tiếp. Phân tích đã đưa ra được các công thức gần đúng cho cơ chế hoạt động của mạng chuyển tiếp chọn lọc và các công thức đã được kiểm chứng qua kết quả mô phỏng. Lý thuyết và thực nghiệm chứng minh rằng cơ chế chuyển tiếp chọn lọc đạt được độ phân tập bậc N với hệ thống N nút chuyển tiếp và đồng thời cho kết quả hoạt động tốt hơn so với cơ chế mà trong đó tất cả các nút trung gian đều tham gia chuyển tiếp tín hiệu. Để mạng chuyển tiếp hoạt động hiệu quả hơn, chương này còn đề xuất cơ chế cấp phát công suất truyền tối ưu cho các nút chuyển tiếp (cơ chế Optimal power allocation - cấp phát công suất tối ưu (OPA) ) và thực nghiệm cũng chứng minh rằng cơ chế OPA cho kết quả tốt hơn cơ chế cấp phát công suất đồng đều của các nút chuyển tiếp.
Chương 4 nghiên cứu một vấn đề khác, đó là sự tác động suy giảm do phần cứng trong mạng chuyển tiếp hai chiều. Nghiên cứu tập trung vào sự ảnh hưởng phần cứng của nút chuyển tiếp. Kết quả đã đạt được đó là đưa ra các công thức gần đúng của xác suất truyền hỏng và SER là các hàm phụ thuộc vào các tham số suy giảm của phần cứng. Kết quả phân tích cho ta thấy chất lượng phần cứng bộ thu và phát của nút chuyển tiếp cần giống nhau để đạt được hiệu quả cao. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, khi mức suy giảm phần cứng lớn và mạng chuyển tiếp tốc độ cao thì hệ thống luôn ở tình trạng truyền hỏng (tức không truyền được tín hiệu). Hơn nữa, kết quả cũng chứng minh là không thể có được xác suất truyền hỏng hoặc tỷ lệ lỗi bit bằng 0, thậm chí khi sử dụng công suất phát lớn. Các công thức gần đúng trong chương 4 có thể dùng để tham khảo khi lựa chọn và thiết kế phần cứng trong thực tế do dạng biểu thức đơn giản và tính chính xác của nó.
Hướng phát triển:
- Nghiên cứu tiếp các cơ chế mã mạng và mô hình sử dụng hiệu quả trong mạng chuyển tiếp.
Tài liệu tham khảo
1. Chan Dai Truyen Thai, Popovski, Petar Popovski (2011), "Coordinated Direct and Relay Transmission with Interference Cancelation in Wireless Systems",Com- munications Letters, IEEE., vol. 11, pp. 416 - 418.
2. Chinwe M. Nwaekwe(2011),Chanel estimation in a two-way relay network, Elec- tronic Theses and Dissertations, University of Ontario, Canada.
3. David H. A. (1970), Order Statistics, Wiley, United States.
4. I. S. Gradshteyn and I. M. Ryzhik (1994), Table of Integrals, Series, and Prod- ucts, Academic Press, United States.
5. John Proakis (2001),Digital Communications, 4th Edition, McGraw-Hill, NewYork. 6. Lingyang Songm (2011), "Relay Selection for Two-Way Relaying With Amplify- and-Forward Protocols",Vehicular Technology, IEEE., vol. 60,pp. 1954 - 1959. 7. M. Matthaiou, A. Papadogiannis, E. Bj¨ornson, and M. Debbah (2013), "Two- way Relaying under the Presence of Relay Transceiver Hardware Impairments",
Communications Letters,IEEE. , vol. 17, pp. 1136-1139.
8. M. O. Hasna and M. S. Alouini (2003), "End-to-end performance of transmis- sion systems with relays over Rayleigh-fading channels", Trans Wireless Commun, IEEE., vol. 2, pp. 1126-1131.
9. Ribeiro A., Xiaodong Cai, Giannakis G.B. (2005), "Symbol error probabilities for general Cooperative links", Wireless Communications, IEEE., vol. 4, pp. 1264 - 1273.
10. Wooseok Nam, Sae-Young Chung, Yong H. Lee School (2008), "Capacity Bounds for Two-Way Relay Channels", International Communications Zurich Seminar , IEEE., pp. 144 - 147.