1.1.1. Khái quát chung
Để cải thiện tỷ số tín hiệu trên nhiễu và tạp âm tại các vùng biên của tế bào, hoặc các vùng bị che khuất. Các hệ thống vô tuyến thế hệ mới đều hỗ trợ chế độ chuyển tiếp vô tuyến thông qua sử dụng các nút chuyển tiếp (R: Relay) nhằm mở rộng vùng phủ sóng, hoặc nâng cao phẩm chất hệ thống nhờ hợp tác giữa các nút mạng [9, 27, 41]. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật chuyển tiếp vô tuyến là sử dụng các trạm trung gian để chuyển tiếp thông tin nhận được từ nút này đến nút khác.
R BS
thời gian 1 Khe thời gian 2
BS
Khe thời gian 1 Khe thời gian 2
UE R
Khe thời gian 3
UE R BS
Khe thời gian 1 Khe thời gian 2 Khe thời gian 3 Khe thời gian 4
UE R BS UE R BS BS UE R BS UE1 R1 BS R2 UE2
Hình 1.1:Mơ hình tổng quan về mạng chuyển tiếp vơ tuyến [2].
Hình 1.1 minh họa một ví dụ điển hình về việc sử dụng chuyển tiếp vơ tuyến trong mạng thông tin di động. Các nút trung gian R đóng vai trị
chuyển tiếp tín hiệu giữa trạm gốc (BS: Base Station) và người sử dụng (UE: User Equipment). Trường hợp chuyển tiếp qua R1, do UE1 nằm ngoài vùng phủ sóng của BS nên khơng thể liên lạc trực tiếp với BS. Vì vậy, R1 hỗ trợ chuyển tiếp để mở rộng phạm vi phủ sóng giữa BS và UE1 [41]. Trong trường hợp chuyển tiếp qua R2, vì UE2 nằm trong vùng phủ sóng của trạm BS do đó có thể liên lạc trực tiếp với BS. Tuy nhiên, khi có thêm trạm chuyển tiếp, chất lượng truyền dẫn giữa BS và UE2 có thể được cải thiện đáng kể nhờ hợp tác thơng qua nút chuyển tiếp R2 [9, 27]. Truyền thông trong trường hợp chuyển tiếp qua R2 được gọi là truyền thông hợp tác. Như vậy có thể nói, truyền thơng chuyển tiếp chính là trường hợp đặc biệt của truyền thơng hợp tác khi không tồn tại đường truyền trực tiếp.
1.1.2. Ứng dụng của chuyển tiếp vô tuyến hai chiều
Các thiết bị vô tuyến, nhất là các thiết bị di động, cầm tay, các thiết bị cảm biến khơng dây. . . cần có kích thước nhỏ gọn nhưng tiêu thụ nguồn năng lượng ít để duy trì hoạt động lâu dài. Do đó, vùng phủ sóng của chúng bị hạn chế, làm gián đoạn hoặc giảm chất lượng truyền tin giữa các thiết bị với nhau. Ý tưởng sử dụng một hoặc nhiều nút trung gian đóng vai trị chuyển tiếp tín hiệu nhằm kéo dài cự ly liên lạc, hoặc cải thiện phẩm chất cho hệ thống có ý nghĩa vơ cùng quan trọng.
Trong thực tế, nút chuyển tiếp được ứng dụng để liên lạc giữa trạm BS với các thiết bị di động UE, hoặc kết nối giữa các thiết bị di động UE, máy tính, thiết bị điện thoại thông minh. . . ở chế độ Ad-hoc mà không sử dụng cơ sở hạ tầng mạng, hoặc kết nối giữa các phương tiện giao thông với nhau. Gần đây, chuyển tiếp vô tuyến được ứng dụng khá phổ biến trong các mạng
cảm biến không dây, các hệ thống kết nối vạn vật IoT. Trong đó, một số nút đóng thêm cả vai trị chuyển tiếp để kết nối giữa các nút cảm biến với nút mạng trung tâm.
Trong quân sự, hình thức tác chiến lấy mạng làm trung tâm ra đời là tiền đề cho việc ứng dụng kỹ thuật chuyển tiếp vô tuyến để mạng Ad-hoc quân sự kết nối, hợp đồng tác chiến giữa các lực lượng với nhau.