Chuyển tiếp hai chiều là phương thức truyền dữ liệu đồng thời từ nguồn
đến đích cho thông tin hai chiều. Mô hình chuyển tiếp hai chiều cho phép
truyền dữ liệu đồng thời trên cả đường lên và đường xuống. Trong trường
hợp này, mô hình chuyển tiếp hai chiều chỉ cần hai pha truyền dẫn như minh
họa trên Hình 1.5.
Trong pha thứ nhất, cả eNodeB và UE (cả hai nút nguồn) đều truyền dữ
liệu của chúng tới RN. Trong pha thứ hai, sau khi xử lý tín hiệu thì RN
vậy số pha truyền sẽ giảm một nửa so với chuyển tiếp một chiều. Do số pha
truyền dẫn giảm đi một nửa so với chuyển tiếp một chiều nên thông lượng
của mạng sẽ được cải thiện đáng kể. Trường hợp lý tưởng, thông lượng có
thể được kỳ vọng tăng gấp đôi.
Với mục đích nâng cao thông lượng mạng, luận án này sẽ tập trung nghiên
cứu chủ yếu về kỹ thuật chuyển tiếp hai chiều trong thông tin vô tuyến.
1.4.3. Chuyển tiếp chia sẻ
Chuyển tiếp chia sẻ là loại chuyển tiếp phụ thuộc vào nhiều trạm gốc (các
trạm gốc chia sẻ nút chuyển tiếp). Ý tưởng của loại chuyển tiếp này là đặt
một chuyển tiếp đa ăng-ten tại các giao điểm của hai hoặc nhiều tế bào. Trạm
chuyển tiếp thực hiện giải mã các tín hiệu từ các trạm gốc bằng cách sử dụng
kỹ thuật tách tín hiệu đa ăng-ten để loại bỏ nhiễu và truyền đến các người
sử dụng bằng phương thức MIMO.
1.5. Ứng dụng của chuyển tiếp vô tuyến
Trong mạng thông tin di động, chuyển tiếp có thể được sử dụng thông qua
một cơ sở hạ tầng chuyển tiếp tạo thuận lợi cho việc liên lạc giữa một BS và
một MS. Chuyển tiếp vô tuyến cũng đang được kỳ vọng sẽ được ứng dụng
cho truyền thông giữa chính các thiết bị MS với nhau ở chế độ ad-hoc.
Ngoài ra, chuyển tiếp vô tuyến cũng được đề xuất ứng dụng cho các mạng
ad-hoc vô tuyến như mạng kết nối các máy tính laptop, thiết bị smartphone
với nhau mà không sử dụng cơ sở hạ tầng mạng (MANET: Mobile Ad-hoc
Network), mạng kết nối các phương tiện giao thông (VANET: Vehicle Ad-hoc
tâm (network-centric warfare) đã dẫn đến việc ứng dụng kỹ thuật chuyển tiếp
vô tuyến cho mạng ad-hoc quân sự kết nối các lực lượng với nhau. Một ví dụ
khác là mạng cảm biến vô tuyến (wireless sensor network) trong đó một số
nút cảm biến đóng vai trò là trạm chuyển tiếp để các trạm khác kết nối với
trạm điều khiển.
Để không mất tính tổng quát về ứng dụng, các trình bày trong luận án
này sẽ mô tả một mô hình mạng ad-hoc ngang hàng chung. Giới hạn nghiên
cứu của luận án cũng chỉ tập trung cho mô hình hai chặng một nút chuyển
tiếp do tính chất phổ biến của nó.
1.6. Chuyển tiếp hai chiều sử dụng PNC
Khái niệm của PNC (Physical layer Network coding) được trình bày một
cách đơn giản nhất với kênh TWRC. Kênh TWRC là kênh ba nút gồm có hai
nút đầu cuối, N1 và N2 và một nút chuyển tiếp R. Hai nút đầu cuối trao đổi thông tin cho nhau qua nút chuyển tiếp và không có đường truyền trực tiếp
giữa hai nút đầu cuối. Một ví dụ đơn giản cho kênh TWRC là kênh thông tin
vệ tinh trong đó các nút đầu cuối là các trạm mặt đất còn nút chuyển tiếp
là vệ tinh.
Để dễ dàng trong thiết kế kỹ thuật, chế độ bán song công thường được
thực hiện trong các hệ thống thông tin vô tuyến. Với chế độ bán song công,
một nút không thể phát và thu ở cùng một thời điểm. Trong chế độ bán song
công, nút chuyển tiếp R không thể thu tín hiệu từ các nút đầu cuối và phát tín hiệu đến chúng tại cùng một thời điểm. Điều này có nghĩa rằng để gửi
một gói dữ liệu từ N1 đến N2 (và tương tự từ N2 đến N1) phải sử dụng ít nhất hai khe thời gian. Do vậy thông lượng hoán đổi gói tốt nhất có thể là
hai gói cho bốn khe thời gian. Điều này có nghĩa tốc độ là 12 gói trên một khe
thời gian trên một hướng.
1.6.1. Sơ đồ không sử dụng mã hóa mạng
Khi không sử dụng mã hóa mạng và để loại bỏ xuyên nhiễu, hệ thống
chuyển tiếp một chiều cần đến bốn khe thời gian để hoán đổi hai gói dữ liệu.
Điều này được mô tả trên Hình 1.6. Trao đổi dữ liệu trên sơ đồ giống như
thao tác lưu trữ-và-chuyển tiếp trong mạng chuyển mạch gói thông thường.
Sơ đồ này còn gọi là sơ đồ chuyển tiếp truyền thống. Trong khe thời gian 1,
N1 phát một gói S1 tới nút chuyển tiếp R; trong khe thời gian 2, nút chuyển tiếp R thực hiện chuyển tiếp S1 tới N2; trong khe thời gian 3, N2 phát một gói S2 tới nút chuyển tiếpR; trong khe thời gian 4, nút chuyển tiếp Rchuyển tiếp gói S2 tới N1.
1 S 2 S 1 S 2 S
Khe thời gian 1 Khe thời gian 2
Khe thời gian 3 Khe thời gian 4
N1 R N2