chuyển tiếp
Thông sốđầu vào không đổi là số bit truyền: 1024, công suất phát 1w, SNR thay
đổi từ 1 đến 20, kênh chịu ảnh hưởng bởi fading Rayleigh. Nút chuyển tiếp sẽ thay
đổi vị trí từ gần nguồn cho tới xa nguồn: d = [0.25,0.5,0.75], dựa vào BER hoặc SER đểđánh giá hoạt động của hệ thống hợp tác.
a) Hệđiều chế BPSK.
b) Hệđiều chế QPSK.
Hình 5.7: Kết quả mô phỏng khi vị trí của nút chuyển tiếp thay đổi: 0.25, 0.5, 0.75 với công suất phân bốđều cho nút nguồn và nút chuyển tiếp.
Từ hình 5.7 chúng ta thấy đểđạt: BER = 10-2 . Xét trường hợp tín hiệu được điều chế BPSK :
Truyền trực tiếp 11 dB BER = 10-2 d = 0.25 d = 0.5 d = 0.75
Truyền hợp tác 8.5 dB 4 dB 8.5 dB
Bảng 5.1: So sánh SNR của hệ không hợp tác và hệ hợp tác khi nút chuyển tiếp thay đổi vị trí để mục tiêu đạt BER = 10-2 , tín hiệu được điều chế BPSK, công suất phân bốđều cho nút nguồn và nút chuyển tiếp
Xét trường hợp tín hiệu được điều chế QPSK :
Truyền trực tiếp 14 dB BER = 10-2 d = 0.25 d = 0.5 d = 0.75
Truyền hợp tác 11.5 dB 7 dB 11.5 dB Bảng 5.2: So sánh SNR của hệ không hợp tác và hệ hợp tác khi nút chuyển tiếp thay đổi vị trí để mục tiêu đạt BER = 10-2, tín hiệu được điều chế QPSK, công suất phân bốđều cho nút nguồn và nút chuyển tiếp.
Từ hai bảng 5.1, 5.2 chúng ta thấy tín hiệu điều chế BPSK luôn lợi hơn tín hiệu
điều chế QPSK 3 dB.
Nút chuyển tiếp khi đặt ở giữa nút nguồn và nút đích d = 0.5 luôn lợi hơn 7 dB so với trường hợp nút nguồn truyền trực tiếp.
Nút chuyển tiếp ở gần và ở xa nút nguồn đểđạt BER = 10-2 luôn lợi hơn 3 dB so với trường hợp nút nguồn truyền trực tiếp.
Theo hình 5.7 chúng ta thấy khi SNR >8 dB ( điều chế BPSK) SNR > 11 dB (điều chế QPSK) nút chuyển tiếp ở gần nút nguồn tốc độ lỗi bit dốc nhanh hơn so với khi đặt xa nguồn.
a) Hệđiều chế BPSK.
b) Hệđiều chế QPSK.
Hình 5.8: Kết quả mô phỏng khi vị trí của nút chuyển tiếp thay đổi với công suất
Hình 5.8 chỉ ra BER(d=0.5) là dốc nhất, BER(d = 0.25) dốc hơn BER(d = 0.75) trong cả hai trường hợp điều chế BPSK, QPSK. Hệ thống được tối ưu công suất cho nút nguồn và nút chuyển tiếp, hình 5.8 cho thấy:
BPSK d = 0.25 d = 0.5 d = 0.75 Ps 0.26095 0.56941 0.89422 Pr 0.73905 0.43059 0.10578
Bảng 5.3: Tối ưu công suất cho nút nguồn và nút chuyển tiếp trong trường hợp
điều chế BPSK.
QPSK d = 0.25 d = 0.5 d = 0.75 Ps 0.26299 0.56936 0.90049 Pr 0.73701 0.43064 0.09951
Bảng 5.4: Tối ưu công suất cho nút nguồn và nút chuyển tiếp trong trường hợp
điều chế QPSK.
Truyền trực tiếp 11 dB BER = 10-2 d = 0.25 d = 0.5 d = 0.75 Truyền hợp tác 8 dB 4 dB 9 dB
Bảng 5.5: So sánh SNR của hệ không hợp tác và hệ hợp tác khi nút chuyển tiếp thay đổi vị trí để mục tiêu đạt BER = 10-2, tín hiệu được điều chế BPSK, công suất
được tối ưu.
Truyền trực tiếp 14 dB BER = 10-2 d = 0.25 d = 0.5 d = 0.75 Truyền hợp tác 11 dB 7 dB 12 dB
Bảng 5.6: So sánh SNR của hệ không hợp tác và hệ hợp tác khi nút chuyển tiếp thay đổi vị trí để mục tiêu đạt BER = 10-2, tín hiệu được điều chế BPSK, công suất
Khác với trường hợp công suất được phân bố đều cho cả nút nguồn và nút chuyển tiếp, khi tối ưu công suất tùy thuộc vào khoảng cách giữa nút chuyển tiếp và nút nguồn mà công suất sẽ phân bố sao cho hệ thống hoạt động tốt nhất. Khi nút chuyển tiếp ở giữa nút nguồn và nút đích (d = 0.5) công suất sẽ phân bốđều và gần như tối ưu. Từ hai bảng 5.3 và 5.4, chúng ta nhận thấy khi nút chuyển tiếp ở gần nút nguồn d = 0.25, nguồn chỉ phát một lượng công suất bằng 1/3 công suất mà nút chuyển tiếp phải phát. Khi nút chuyển tiếp ở xa nguồn (d = 0.75) công suất phát phải tăng cường, điều này cũng có ý nghĩa vì khoảng cách làm suy hao công suất do
đó nút nguồn phải phát công suất lớn hơn mới đảm bảo chất lượng tín hiệu. Nếu xem công suất là một hàm theo khoảng cách, hình 5.9 thể hiện mối tương quan giữa công suất và khoảng cách.
Hình 5.9: Công suất phát của nguồn và nút chuyển tiếp thay đổi theo khoảng cách trong trường hợp tối ưu công suất tại SNR =10dB, P = 1 W, điều chế BPSK.
Hình 5.9 cho thấy công suất của nguồn và nút chuyển tiếp thay đổi gần như tuyến tính theo khoảng cách, công suất nguồn tăng khi khoảng cách tăng trong khi công suất nút chuyển tiếp giảm nhưng luôn đảm bảo tổng công suất phát của hai nút bằng công suất nút nguồn khi phát trực tiếp không hợp tác. Khi nút chuyển tiếp ở gần nguồn, nguồn chỉ cần công suất nhỏ đủ để đảm bảo kênh truyền tốt tới nút chuyển tiếp, nút chuyển tiếp nhận được tín hiệu từ nguồn sẽ khuyếch đại lên và truyền tiếp tới nút đích với công suất lớn hơn. Khi nút chuyển tiếp ở xa nguồn, nút nguồn phải
tăng công suất để truyền tín hiệu nhằm đảm bảo tín hiệu tới nút chuyển tiếp tốt bao gồm cả nhiễu, nút chuyển tiếp khi đó chỉ cần một phần nhỏ công suất để truyền tới nút đích. Khi nút chuyển tiếp cách nút nguồn d = 0.45 công suất của hai nút bằng nhau và như trường hợp phân bốđều công suất.
So sánh bảng 5.1và bảng 5.2 với bảng 5.5, bảng 5.6 chúng ta nhận thấy khi tối ưu công suất chỉ có ý nghĩa nhiều về việc phân bố công suất cho nút nguồn và nút chuyển tiếp khi chúng ở gần hoặc ở xa nhau còn về tốc độ lỗi bit thì không thay đổi.
.
Hình 5.10: Sự thay đổi BER tại SNR = 10 dB khi thay đổi khoảng cách nút chuyển tiếp từ gần nút nguồn (d = 0.25) đến xa nút nguồn (d = 0.75).
Hình 5.10 chỉ rõ BER tại SNR = 10 dB khi tối ưu công suất tốt hơn so với trường hợp công suất phân bốđều. Khi nút chuyển tiếp gần nguồn d < 0.5 BER tốt hơn khi nút chuyển tiếp ở xa nguồn d > 0.5.
Kết luận:
Từ kết quả mô phỏng BER hoặc SER theo SNR và BER theo khoảng cách, hai bảng kết quả 5.1, 5.2 chứng tỏ rằng hệ hợp tác hoạt động hiệu quả nhất vừa đảm bảo
ở giữa nút nguồn và nút đích(0.45 < d < 0.5). Khi đó, hệ thống tiết kiệm được ½ công suất so với khi chưa hợp tác mà chất lượng truyền tín hiệu cũng tốt hơn hẳn.
Trường hợp không đặt nút chuyển tiếp được ở giữa thì chúng ta nên chọn đặt ở
gần nguồn (d < 0.45) vì trường hợp này tốt hơn khi nút chuyển tiếp ở xa nguồn chú ý là SNR phải lớn và tiết kiệm được công suất cho nguồn đáng kể. Điều này cũng
đồng nghĩa với việc chất lượng kênh truyền từ nguồn tới nút chuyển tiếp quan trọng hơn so với kênh truyền từ nút chuyển tiếp tới nút đích. Vì nút chuyển tiếp khuyếch
đại tín hiệu nhân được từ nút nguồn bao gồm cả nhiễu, rõ ràng tín hiệu truyền từ nút nguồn tới nút chuyển tiếp mà tốt thì toàn bộ quá trình truyền tới nút đích sẽ tốt hơn. Việc tối ưu công suất có lợi khi nút chuyển tiếp ở gần hoặc xa nút nguồn, khi nút chuyển tiếp ở gần nguồn, nguồn chỉ cần phát công suất nhỏ hơn công suất của nút chuyển tiếp là đảm bảo chất lượng truyền tín hiệu. Ngược lại, khi nút chuyển tiếp ở