Kết quả mơ phỏng của mơ hình hệ thống

4.2.1 Khảo sát sự thay đổi của xác suất dừng theo tỷ số tín hiệu trên nhiễu

Trong phần này, ta sẽ khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ số tín hiệu trên nhiễu đến xác suất dừng tại nút D và C theo cơng thức mơ phỏng và phân tích chính xác của mơ hình hệ thống với hệ số phân chia công suất 1 0.6, 2 0.8,  0.8.

Hình 4.1: Xác suất dừng theo phương pháp mơ phỏng và phân tích tại nút C và D

với sự thay đổi của 2 0 /

S

P 

Trong Hình 4.1 ta nhận thấy rằng xác xuất dừng tại nút D và C giảm dần khi tỷ số tín hiệu trên nhiễu tăng. Khi tỷ số tín hiệu trên nhiễu trong khoảng 0SNR3 (dB) hiện tượng dừng sẽ xảy ra, và tại nút D và C có thể thu tốt hơn khi tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR3 (dB). Ngồi ra, phần lý thuyết nêu ở trên được kiểm nghiệm bằng kết quả mô phỏng tại nút D theo công thức (3.14), (3.19) và tại

0 5 10 15 20 25 30 35

10-3 10-2 10-1 100

Ty so tin hieu tren nhieu Ps/02 (dB)

X a c s u a t d u n g PoutC Mo phong.

PoutC Phan tich chinh xac. PoutD Mo phong.

nút C theo công thức (3.15), (3.22) là như nhau. Tiếp đến ta sẽ đánh giá xác suất dừng của hệ thống theo hệ số phân chia công suất  được trình bày trong phần 4.2.2.

4.2.2 Khảo sát sự ảnh hưởng của hệ số phân chia công suất α đến xác suất dừng tại nút D và C dừng tại nút D và C

Trong phần này, chúng ta cùng khảo sát xác suất dừng của hệ thống theo sự thay đổi của hệ số phân chia công suất của nút R truyền cho nút D và C. Với kết quả này, chúng ta có thể đánh giá được chất lượng hệ thống với các giá trị  khác nhau và đưa ra được giá trị phân chia công suất tốt nhất.

Chúng ta cùng tiến hành khảo sát với các thống số đầu vào: tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR của hệ thống bằng 35dB 2 0 (PS / 35 dB); tốc độ mục tiêu 1 bps/Hz C D T T  vì vậy chúng ta có tC tD 21 1 1, 10.6, 2 0.8.

Hình 4.2: Xác suất dừng theo phương pháp mơ phỏng và phân tích tại nút C và D

với sự thay đổi của hệ số phân chia cơng suất 

Hình 4.2 biểu diễn xác suất dừng của hệ thống theo sự thay đổi của hệ số

0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95

10-3 10-2 10-1 100

He so phan chia cong suat truyen thong tin 

X a c s u a t d u n g P out C Mo phong.

PoutC Phan tich chinh xac. P

out

D Mo phong.

xác suất dừng tại nút C tăng và ngược lại khi  giảm thì xác suất dừng tại nút D tăng và xác suất dừng tại nút C giảm. Ngoài ra, khi 0.74 thì xác suất dừng tại nút D là 1, điều này phù hợp với lý thuyết đã nêu trên. Từ kết quả mơ phỏng trên ta có thể chọn được hệ số phân chia công suất  sao cho tối ưu nhất, điều đó phụ thuộc vào thơng tin x x1, 2 của mơ hình hệ thống.

4.2.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của hệ số phân chia công suất 1 đến xác suất dừng tại nút D và C dừng tại nút D và C

Trong phần này, chúng ta cùng khảo sát xác suất dừng tại nút D và C của hệ thống khi thay đổi của hệ số phân chia công suất cho việc thu thập năng lượng và truyền thông tin 1 của nguồn S truyền đến nút R. Với các thống số đầu vào: tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR của hệ thống bằng 35dB 2

0

(PS / 35 dB); tốc độ mục tiêu 1 bps/Hz

C D

T T  vì vậy chúng ta có tC tD 21 1 1; hệ số phân chia công suất  0.8; 2 0.8.

Hình 4.3: Xác suất dừng theo phương pháp mơ phỏng và phân tích tại nút C và D

với sự thay đổi của hệ số phân chia công suất 1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

10-3 10-2 10-1

He so phan chia cong suat thu nang luong 1

X a c s u a t d u n g PoutC Mo phong.

PoutC Phan tich chinh xac. P

out

D Mo phong.

P

out

Hình 4.3 biểu diễn xác suất dừng tại nút C và D theo sự thay đổi của hệ số phân chia cơng suất 1. Khi 0.0510.95thì hệ thống hoạt động tốt và xác suất dừng tại nút C và D thay đổi không nhiều khi hệ số phân chia cơng suất thay đổi. Qua đó, ta thấy rằng xác suất dừng thấp nhất khi 1 0.5, và hệ thống hoạt động khi hệ số phân chia công suất nằm trong khoảng 0.0510.95.

4.2.4 Khảo sát sự ảnh hưởng của hệ số phân chia công suất 2 đến xác suất dừng tại nút D và C dừng tại nút D và C

Trong phần này, chúng ta cùng khảo sát xác suất dừng tại nút D và C của hệ thống khi thay đổi của hệ số phân chia công suất 2 của nguồn S truyền đến nút C. Với các thông số đầu vào: tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR của hệ thống bằng 35dB

2 0 (PS / 35 dB); tốc độ truyền cố định TC TD 1 bps/Hz vì vậy chúng ta có 1 2 1 1 C D

t t    ; hệ số phân chia cơng suất  0.8; 10.6.

Hình 4.4: Xác suất dừng theo phương pháp mô phỏng và phân tích tại nút C và D

với sự thay đổi của hệ số phân chia công suất 

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 10-3

10-2 10-1 100

He so phan chia cong suat thu nang luong 2

X a c s u a t d u n g PoutC Mo phong.

PoutC Phan tich chinh xac. PoutD Mo phong.

Hình 4.4 biểu diễn xác suất dừng tại nút C và D theo sự thay đổi của hệ số phân chia cơng suất 2. Qua đó, ta thấy rằng xác suất dừng tại nút D không thay đổi khi 2 thay đổi, điều này là phù hợp với lý thuyết đã nêu vì nút D khơng phụ

thuộc vào hệ số phân chia công suất 2, xác suất dừng tại nút C sẽ tăng dần khi hệ

số phân chia công suất 2thay đổi trong khoảng 02 1.

4.2.5 Khảo sát sự thay đổi của thông lượng tức thời tại nút D và C theo tỷ số tín hiệu trên nhiễu tín hiệu trên nhiễu

Trong phần này, ta sẽ khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ số tín hiệu trên nhiễu đến thơng lượng tức thời tại nút D và C theo công thức mô phỏng của mơ hình hệ thống với hệ số phân chia cơng suất 10.6, 2 0.8,  0.9.

Hình 4.5: Thơng lượng tức thời RC, RD theo phương pháp mô phỏng tại nút C và D với sự thay đổi của 2

0 /

S

P 

Theo kết quả mơ phỏng Hình 4.5 ta thấy khi tỷ số tín hiệu trên nhiễuPS /02

càng tăng thì thơng lượng tức thời tại nút C và D cũng tăng theo và ngược lại.

0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Ty so tin hieu tren nhieu Ps/02

T h o n g l u o n g t u c t h o i (b it /s /H z )

RC Thong luong tuc thoi. R

4.2.6 Khảo sát sự ảnh hưởng của hệ số phân chia cơng suất 2 đến năng lượng thu thập trung bình tại nút C thu thập trung bình tại nút C

Trong phần này, ta sẽ khảo sát sự ảnh hưởng của hệ số phân chia công suất 2

 đến năng lượng thu thập trung bình tại nút C trong pha 1 với công suất phát là 10

S

P  dBW,hiệu suất  0.9.

Hình 4. 6: Biễu diễn năng lượng thu thập trung bình tại nút C theo hệ số phân chia

cơng suất 2

Hình 4.6 biễu diễn năng lượng thu thập trung bình tại nút C trong pha 1 theo hệ số phân chia công suất thu thập năng lượng 2. Qua đó, ta thấy năng lượng thu thập trung bình tại nút C phụ thuộc vào hệ số phân chia công suất thu năng lương

2

 , năng lương thu thập được thay đổi tỷ lệ thuận với hệ số phân chia cơng suất 2, có nghĩa là khi 2 tăng thì năng lượng thu thập càng lớn. Vì là mơi trường vơ tuyến do vậy cũng như nút C, năng lượng thu thập trung bình tại nút D trong pha 1 cũng phụ thuộc vào hệ số phân chia cơng suất thu năng lượng 1, ngồi ra năng lượng

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 100

101 102

He so phan chia cong suat thu nang luong 2

N a n g l u o n g t h u t h a p t ru n g b in h E C

thu thập cịn phụ thuộc vào cơng suất nguồn PS, hiệu suất và khoảng cách và hệ số suy hao đường truyền mà ta sẽ khảo sát trong phần tiếp theo.

4.2.7 Khảo sát sự ảnh hưởng của khoảng cách giữa nút nguồn S và nút Relay C đến năng lượng thu thập trung bình C đến năng lượng thu thập trung bình

Trong phần này, ta sẽ khảo sát sự ảnh hưởng của khoảng cách giữa nút nguồn S và nút Relay C đến năng lượng thu thập trung bình tại nút C trong pha 1 với công suất phát là PS 10dBW, hiệu suất  0.9, hệ số phân chia công suất

2 0.8

  .

Hình 4.7: Biễu diễn năng lượng thu thập trung bình tại nút C theo khoảng cách giữa

nút nguồn S và nút Relay C (d3)

Hình 4.7 biễu diễn năng lượng thu thập trung bình tại nút C trong pha 1 theo của khoảng cách giữa nút nguồn S và nút Relay C đến năng lượng thu thập trung bình tại nút C trong pha 1. Qua đó, ta thấy năng lượng thu thập trung bình tại nút C giảm khi khoảng cách d3 tăng và ngược lại.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 10-1 100 101 102 103

Khoang cach tu nut S den nut C d

3 N a n g l u o n g t h u t h a p t ru n g b in h E C

Chương 5

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1 Kết luận

Sau khoảng thời gian dài tìm hiểu và nghiên cứu đề tài “phân tích hiệu năng mạng vơ tuyến nhận thức hỗ trợ thu thập năng lượng”, người thực hiện đề tài đã

tìm hiểu và thực hiện được một số nội dung sau:

 Lý thuyết tổng quan về mạng truyền vô tuyến nhận thức hỗ trợ thu thập năng lượng. Đây là một hướng phát triển mới của công nghệ viễn thơng trong tương lai, nó giúp tiết kiệm được năng lượng, tăng hiệu suất cho tín hiệu.  Trình bày các kỹ thuật sử dụng trong mạng hợp tác: Các kỹ thuật chuyển tiếp

tại nút chuyển tiếp, chế độ truyền tại nút chuyển tiếp và các giao thức thu năng lượng trong mạng hợp tác…

 Đề xuất mơ hình hệ thống để phân tích hiệu năng mạng vơ tuyến nhận thức hỗ trợ thu thập năng lượng.

 Luận văn trình bày phân tích, tính tốn các cơng thức mơ phỏng và chính xác liên quan đến xác suất dừng, thơng lượng tức thời và năng lượng thu thập trung bình của mơ hình hệ thống.

 Ngồi kết quả mơ phỏng tương tự như [28,fig.3] và [28,fig.4], còn thực hiện mô phỏng sự ảnh hưởng của các hệ số phân chia công suất, khoảng cách… đến xác suất dừng, thông lượng tức thời của mơ hình hệ thống.

 Thực hiện chương trình mơ phỏng dựa trên các công thức tính xác suất dừng, thông lượng tức thời và năng lượng thu thập trung bình theo lý thuyết đã nêu của mạng vơ tuyến nhận thức hỗ trợ thu thập năng lượng, đồng thời xác định một số yếu tố đại lượng ảnh hưởng đến hiệu năng của mơ hình hệ thống, từ đó nhận xét đánh giá và rút ra các kết luận để lựa chọn các thông số sao cho phù hợp với nhu cầu thực tế.

Qua những nghiên cứu về mơ hình hệ thống đã đề xuất, người thực hiện nhận thấy mạng vô tuyến nhận thức hỗ trợ thu thập năng lượng là một trong những giải pháp tối ưu nhờ sự chia sẻ phổ tần của trạm sơ cấp cho trạm thứ cấp, đồng thời mạng thứ cấp cũng có thể loại bỏ nhiễu khơng mong muốn. Vì vậy, mơ hình mạng vơ tuyến nhận thức hỗ trợ thu thập năng lượng được đề xuất trong luận văn này là một trong những công nghệ mới mang lại nhiều hứa hẹn và lợi ích cho mơ hình hệ thống mạng khơng dây trong tương lai.

5.2 Hướng phát triển

Trong luận văn này chỉ phân tích, tính tốn và mơ phỏng xác suất dừng, thông lượng tức thời và năng lượng thu thập trung bình của mạng vô tuyến nhận thức hỗ trợ thu thập năng lương theo giao thức phân chia cơng suất. Vì thế người thực hiện đề tài muốn mở rộng bằng cách tính tốn và mơ phỏng xác suất dừng, thông lượng hệ thống với giao thức thu năng lượng dựa trên phân chia thời gian (TSR) và giao thức kết hợp thời gian và công suất (TPSR) với các chế độ truyền song công một chiều, song công hai chiều, để từ đó có thể rút ra các kết luận phù hợp cho các nhu cầu truyền dẫn vô tuyến khác nhau và đưa ra các giao thức thu thập năng lượng và chế độ truyền sao cho hợp lý. Ví dụ: trong mạng SFN của truyền hình số mặt đất để phủ sóng các vùng lỏm chúng ta chỉ cần dùng các bộ chuyển tiếp ở chế song công một chiều, hay nhu cầu truyền dẫn vơ tuyến cho tín hiệu thoại, tín hiệu video, thơng tin cơng cộng... thì phải sử dụng giao thức và chế độ truyền dẫn nào sao cho thích hợp.

Ngồi ra, trong luận văn này chỉ khảo sát với mơ hình một nút nguồn, đích, một nút chuyển tiếp và một nút relay. Do đó, ta cần mở rộng nghiên cứu trong trường hợp có nhiều nút chuyển tiếp, relay theo giao thức AF hay DF, qua đó ta có thể so sánh được hiệu năng mạng giữa chúng với nhau. Tiếp đến ta cần khảo sát thêm đáp ứng của hệ thống về độ trễ và nghiên cứu trường hợp khoảng cách giữa nút nguồn, đích và các nút chuyển tiếp là khác nhau, hệ số suy hao đường truyền thay đổi tùy theo môi trường cụ thể.

Tiếp đến, người thực hiện đề tài mong muốn phát triển đề tài bằng cách đưa ra các phương pháp phân tích hiệu năng mạng vô tuyến nhận thức của nhiều giao thức và chế độ truyền dẫn khác nhau đồng thời kết hợp với nhiều nút chuyển tiếp và relay khác nhau. Để từ đó có thể kết hợp so sánh hiệu năng của các phương pháp trên để tìm ra phương pháp tối ưu nhất.

Cuối cùng, trong hệ thống thơng tin vơ tuyến ngồi hiệu năng của mạng, cịn một số thơng số khác để đánh giá chất lượng hệ thống như dung lượng, xác suất lỗi bit (BER)… do đó trong tương lai việc xác định các thơng số đó cho mơ hình đề xuất là một hướng cho sự phát triển đề tài.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] W. Lumpkins, “Nikola Tesla’s dream realized: Wireless power energy harvesting,” IEEE Consum. Electron. Mag., vol. 3, no. 1, pp. 39–42,Jan, 2014. [2] M. Pinuela, P. Mitcheson, and S. Lucyszyn, “Ambient RF energy harvesting in

urban and semi-urban environments,” IEEE Trans. M icrow. Theory Tech ., vol. 61, no. 7, pp. 2715–2726, Jul. 2013.

[3] I. F. Akyildiz, W.-Y. Lee, M. C. Vuran, and S. Mohanty, “Next generation/ dynamic spectrum access/cognitive radio wireless networks: A survey,”

Comput. Netw., vol. 50, no. 13, pp. 2127–2159, Sep. 2006.