Ảnh hưởng của kênh truyền không hoàn hảo lên hiệu năng của mạng chuyển tiếp gia tăng thu thập năng lượng vô tuyến

Ảnh Hưởng của Kênh Truyền Không Hoàn Hảo lên Hiệu Năng của Mạng Chuyển Tiếp...<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Ảnh Hưởng của Kênh Truyền Không Hoàn Hảo<br /> lên Hiệu Năng của Mạng Chuyển Tiếp<br /> Gia Tăng Thu Thập Năng Lượng Vô Tuyến<br /> <br /> Võ Nguyễn Quốc Bảo*, Nguyễn Anh Tuấn+<br /> *<br /> Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông<br /> +<br /> Cục Tần số vô tuyến điện<br /> <br /> Tóm tắt: Bài báo này khảo sát ảnh hưởng của nhược điểm là đòi hỏi các hệ thống và kỹ thuật<br /> kênh truyền không hoàn hảo lên xác suất dừng hệ thu thập phức tạp, và năng lượng thu thập không<br /> thống truyền gia tăng thu thập năng lượng với kỹ ổn định, phần nào phụ thuộc vào điều kiện thiên<br /> thuật lựa chọn nút chuyển tiếp. Chúng tôi đã đề nhiên. Do đó, kỹ thuật thu thập năng lượng từ<br /> xuất phương pháp phân tích mới cho phép đánh giá thiên nhiên khó có khả năng áp dụng vào trong<br /> xác suất dừng của hệ thống ở kênh truyền fading các hệ thống thông tin đặc biệt là thông tin vô<br /> Rayleigh. Kết quả mô phỏng Monte Carlo xác tuyến di động [5], [6], [7].<br /> nhận tính chính xác của phương pháp phân tích đề<br /> xuất và mô hình đề xuất có ưu điểm so với phương Để giải quyết những hạn chế của công nghệ thu<br /> pháp truyền trực tiếp ở vùng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu thập năng lượng từ tự nhiên và tiến đến áp dụng<br /> trung bình và cao. Đồng thời, bài báo cũng chỉ ra cho hệ thống thông tin di động, các nhà khoa học<br /> rằng hiệu năng của hệ thống TS và PS là như nhau gần đây quan tâm đến công nghệ thu thập từ tín<br /> nếu tỷ số chia sẻ thời gian và năng lượng là tối ưu. hiệu vô tuyến với ý tưởng xuất phát từ Tesla [8],<br /> [9]. Các bài báo này đã lần đầu tiên đề xuất mô<br /> Từ khóa: Truyền gia tăng, giải mã và chuyển tiếp, hình cho phép máy phát truyền năng lượng và tín<br /> thu thập năng lượng, kênh truyền không hoàn hiệu đồng thời [10], [11]. Gần đây, Zhou đã đề xuất<br /> hảo.1 những mô hình cụ thể cho các máy thu vô tuyến sử<br /> dụng kỹ thuật thu thập năng lượng [12].<br /> I. GIỚI THIỆU Tuy nhiên, một trong những nhược điểm của kỹ<br /> Thu thập năng lượng và tái sử dụng năng lượng là thuật thu thập năng lượng vô tuyến hiện nay là<br /> một trong những hướng nghiên cứu trong những hiệu suất thu thập và năng lượng thu thập qua kênh<br /> năm gần đây gọi là “năng lượng xanh“ [1], [2], [3], truyền fading thường không cao dẫn đến vùng phủ<br /> [4]. Trong xu hướng này, các nhà khoa học đã đề sóng của các mạng này rất hạn chế [13], [14], [15].<br /> xuất nhiều kỹ thuật để thu thập năng lượng tự nhiên Để giải quyết bài toán này, kỹ thuật chuyển tiếp và<br /> từ môi trường xung quanh, ví dụ như thu thập năng truyền thông hợp tác thường được sử dụng để mở<br /> lượng mặt trời, năng lượng gió, thủy triều, hoặc địa rộng vùng phủ sóng của các mạng vô tuyến sử dụng<br /> nhiệt [5]. Ưu điểm của các kỹ thuật thu thập năng kỹ thuật thu thập năng lượng, ví dụ như [16], [17],<br /> lượng này là nguồn năng lượng dồi dào, nhưng [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26]. Tuy<br /> nhiên nhược điểm cố hữu của kỹ thuật chuyển tiếp<br /> Tác giả liên hệ: Võ Nguyễn Quốc Bảo,<br /> và truyền thông hợp tác là hiệu suất phổ tần không<br /> email: baovnq@ptithcm.edu.vn cao, cần ít nhất hai khe thời gian cho một đơn vị dữ<br /> Đến tòa soạn: 12/9/2016, chỉnh sửa: 12/10/2016, chấp liệu, ngay cả khi kênh truyền trực tiếp từ nút nguồn<br /> nhận đăng: 12/11/2016. đến nút đích là đủ tốt để giải điều chế đúng dữ liệu.<br /> Nghiên cứu này được tài trợ bởi Học Viện Công Nghệ<br /> Bưu Chính trong đề tài mã số 9-HV-2016-RD-VT2. Một trong những giải pháp cải thiện hiệu suất phổ<br /> <br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> 48 THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Số 3 - 4 (CS.01) 2016<br />  Võ Nguyễn Quốc Bảo, Nguyễn Anh Tuấn<br /> <br /> tần cho kỹ thuật chuyển tiếp và truyền thông hợp tác Xem xét hệ thống truyền gia tăng thu thập năng<br /> là kỹ thuật truyền gia tăng [27], [28]. lượng có một nút nguồn (S), một nút đích (D) và<br /> N nút chuyển tiếp thu thập năng lượng, lần lượt<br /> Để vẫn giữ ưu thế của kỹ thuật chuyển tiếp và cải R1,...,RN. Khác với mạng chuyển tiếp<br /> ký hiệu là R1,...,RN.<br /> thiện hiệu suất phổ tần, nghiên cứu này đề xuất gia tăng truyền thông, các nút chuyển tiếp ở đây<br /> áp dụng kỹ thuật truyền gia tăng (incremental<br /> thu thập năng lượng từ nút nguồn và sử dụng năng<br /> relaying) cho mạng vô tuyến thu thập năng lượng.<br /> lượng này để hỗ trợ đường truyền trực tiếp. Gọi<br /> Cụ thể, mô hình mạng bao gồm nút nguồn, nút<br /> chuyển tiếp và nút đích. Nút nguồn và nút đích sử hSRm là hệ số kênh truyền từ nút nguồn đến nút<br /> dụng năng lượng sẵn có từ pin hay từ điện lưới, chuyển tiếp Rm. Các nút chuyển tiếp thường sử<br /> trong khi nút chuyển tiếp sử dụng năng lượng thu dụng kỹ thuật điều chế hỗ trợ kỹ thuật chuỗi huấn<br /> thập [29], [30]. Tuy nhiên, kết quả phân tích của luyện (pilot symbol assisted modulation) để ước<br /> xác suất dừng hệ thống trong [29] không được biểu lượng [31], [32]. Giá trị thực của hệ số kênh truyền<br /> diễn ở dạng đóng và kết quả trong [30] được biểu từ S → Rm ký hiệu là h SR m liên hệ với hSR m thông<br /> diễn ở dạng chuỗi vô hạn và cả hai đều giả sử kênh qua mô hình sau:<br /> truyền là hoàn hảo.<br /> h SR= µ hSR m + 1 − µ 2ε (1)<br /> Trong bài báo này, tôi đề xuất phương pháp phân m<br /> <br /> tích mới để phân tích hiệu năng của hệ thống truyền<br /> với μ là hệ số tương quan kênh truyền đồng thời<br /> gia tăng với kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp từng<br /> thể hiện chất lượng của quá trình ước lượng kênh<br /> phần trong điều kiện kênh truyền không lý tưởng.<br /> Cả hai mô hình chia sẻ năng lượng theo thời gian truyền. Trong thực tế, ρ phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu<br /> và theo công suất đều được xem xét. Kết quả phân trên nhiễu trung bình và chiều dài của chuỗi ước<br /> tích số đã chỉ ra ưu điểm của hệ thống nghiên cứu lượng. Trong (1), ε là sai lệch trong quá trình ước<br /> ở vùng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trung bình đến cao. lượng được mô hình hóa là biến ngẫu nhiên Gauss<br /> phức với phương sai là λSRm.<br /> Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau:<br /> Trong phần II và phần III, chúng tôi lần lượt trình Khi có nhiều nút chuyển tiếp, hệ thống sẽ sử dụng<br /> bày mô hình và phân tích hiệu năng của hệ thống. kỹ thuật chọn nút chuyển tiếp từng phần để chọn nút<br /> Trong phần IV, chúng tôi sẽ kiểm chứng các kết chuyển tiếp có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt nhất bằng<br /> quả phân tích bằng các kết quả mô phỏng trên phần kỹ thuật định thời được đề xuất bởi Bletsas trong<br /> mềm Matlab. Cuối cùng, chúng tôi kết luận bài báo [33]. Sau khi nhận tín hiệu từ nút nguồn, thời gian<br /> trong phần V. định thời của mỗi nút chuyển tiếp sẽ tỷ lệ nghịch với<br /> độ lợi kênh truyền từ nút nguồn đến chính nó. Nút<br /> II. mÔ HìNH HỆ THốNG chuyển tiếp có thời gian định thời ngắn nhất sẽ phát<br /> trước tiên và cũng là nút chuyển tiếp của hệ thống<br /> trong pha chuyển tiếp trong khi các nút khác sẽ giữ<br /> im lặng. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của kênh truyền<br /> không hoàn hảo, nên nút chuyển tiếp được chọn, ký<br /> hiệu là Rb, ký hiệu như sau [34]:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Mô hình hệ thống truyền gia<br /> tăng thu thập năng lượng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Số 3 - 4 (CS.01) 2016<br /> Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 49<br /> THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG<br /> Ảnh Hưởng của Kênh Truyền Không Hoàn Hảo lên Hiệu Năng của Mạng Chuyển Tiếp...<br /> <br /> Trong (3), PS là công suất phát trung bình của nút Từ (5), ta có thể tính công suất phát của nút chuyển<br /> nguồn và N0 là phương sai của nhiễu trắng tại máy tiếp khi thực hiện chuyển tiếp tín hiệu như sau:<br /> <br /> thu. Cần chú ý rằng arg maxm=1,... M g SRm ≠ g SRm với<br /> <br /> <br /> Giả sử nút chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật giải mã và<br /> điều chế, tỷ số tín hiệu trên nhiễu tương đương của<br /> nên hiệu năng của kỹ thuật lựa chọn nút chuyển<br /> hệ thống như sau:<br /> tiếp từng phần sẽ bị suy giảm.<br /> Với kỹ thuật truyền gia tăng, quá trình truyền dữ<br /> liệu từ nút nguồn đến nút đích diễn ra trong hai pha: <br /> pha truyền quảng bá và pha truyền gia tăng [27], với g SRb và g Rb D lần lượt là tỷ số tín hiệu trên<br /> [35], [36], [37]. Trong pha quảng bá, nút nguồn sẽ nhiễu từ kênh truyền S → Rb và Rb → S.<br /> truyền quảng bá dữ liệu, dữ liệu này sẽ được nhận<br /> tại nút đích và nút chuyển tiếp. Tại cuối pha này,  <br /> Ta có thể viết g SRb và g Rb D lần lượt như sau:<br /> nút đích sẽ kiểm tra tỷ số tín hiệu trên nhiễu nhận<br /> được, nếu tỷ số tín hiệu trên nhiễu lớn hơn giá trị<br /> cho trước, nút đích sẽ thực hiện giải điều chế mà<br /> không cần pha truyền gia tăng và sau đó tiếp tục<br /> với khung dữ liệu kế tiếp. Ngược lại, nút đích sẽ<br /> gửi tín hiệu hồi tiếp yêu cầu pha chuyển tiếp từ<br /> các nút chuyển tiếp. Trong pha truyền gia tăng, nút<br /> đích sẽ sử dụng tín hiệu hồi tiếp yêu cầu nút chuyển và<br /> tiếp được lựa chọn chuyển tiếp tín hiệu mà nó nhận<br /> được từ nút nguồn. Tại nút chuyển tiếp, ta xem xét<br /> hai kiến trúc thu thập năng lượng, theo thời gian và<br /> theo năng lượng [38], [39]. B. Chia sẻ năng lượng theo năng lượng<br /> <br /> Khác với kiểu phân chia theo thời gian, kiểu phân<br /> A. Chia sẻ năng lượng theo thời gian<br /> chia theo năng lượng sẽ cho phép chia năng lượng<br /> Ta đặt T là khoảng thời gian truyền của một tín hiệu thu được thành hai thành phần: phần để<br /> symbol và là tỷ lệ thời gian dùng để thu thập năng giải điều chế tín hiệu và phần thu thập để chuyển<br /> lượng. Quá trình truyền thông tin từ nút nguồn đến tiếp tín hiệu. Khi đó, một nửa thời gian đầu T/2, nút<br /> nút đích sẽ diễn ra trong hai pha: pha quảng bá và nguồn sẽ quảng bá dữ liệu trong khi các nút chuyển<br /> pha truyền gia tăng với tỷ lệ thời gian lần lượt là tiếp được lựa chọn nhận tín hiệu và năng lượng.<br /> (1 - α)/2 và (1 + α)/2 . Do bản chất của hệ thống Năng lượng thu thập tại nút chuyển tiếp được lựa<br /> truyền gia tăng, pha quảng bá là pha bắt buộc và chọn là:<br /> pha truyền gia tăng là pha tùy chọn phụ thuộc vào<br /> chất lượng của kênh truyền trực tiếp.<br /> Trong pha truyền gia tăng, nút chuyển tiếp sẽ<br /> thực hiện thu thập năng lượng trong khoảng thời với μ là tỷ lệ phân chia năng lượng cho bộ thu thập.<br /> gian αT và sau đó thực hiện chuyển tiếp tín hiệu Trong khe thời gian sau T/2, nút chuyển tiếp sẽ<br /> 1−α chuyển tiếp dữ liệu với công suất.<br /> trong khoảng thời gian 2 T . Năng lượng mà nút<br /> chuyển tiếp thu thập được như sau:<br /> <br /> <br /> <br /> η là hệ số thu thập năng lượng Ta có thể viết g SRb như sau [12]:<br /> <br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> 50 THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Số 3 - 4 (CS.01) 2016<br />  Võ Nguyễn Quốc Bảo, Nguyễn Anh Tuấn<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Để đơn giản, ta giả sử rằng Na,0 = Nb,0 = N0 dẫn đến<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Với kênh truyền của chặng hai, ta có tỷ số tín hiệu<br /> trên nhiễu tức thời như sau:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Kết hợp (8) và (12), ta viết lại g SRb trong cả hai<br /> trường hợp TS và PS như sau:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Quan sát (9) và (14), ta thấy RbD có cùng dạng như<br /> sau<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Số 3 - 4 (CS.01) 2016<br /> Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 51<br /> THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG<br /> √ ) SRb<br /> xy như sau:<br /> ,<br /> ρ2 )¯<br /> γSR<br /> M ( )<br /> ∑<br /> (19) M<br /> fγ˜SRm (γ) = (−1)m−1<br /> m<br /> điều chỉnh Ảnh Hưởng m=1của Kênh Truyền Không Hoàn Hảo lên Hiệu Năng của Mạng Chuyển Tiếp...<br /> m<br /> modified (27)<br /> γ¯SR [1 + (m − 1)(1 − ρ2 )]<br /> ( ) III. PHÂN TÍCH XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG<br /> ếp do quá mγ<br /> × exp − Trong phần này, tôi sẽ phân tích xác suất dừng hệ<br /> g cách đối γ¯SR [1 + (m − 1)(1 − ρ2 )]<br /> thống trong hai trường hợp: phân chia năng lượng<br /> γ¯SRm =<br /> Giả sử nút chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật giải mã theo thời gian và phân chia năng lượng theo công<br /> và chuyển tiếp, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của kênh V. N. Q. BẢO et al.: ẢNH HƯỞNG CỦA KÊNH TRUYỀN 1 − αKHÔNG HOÀN HẢO . . .<br /> nạp, ta có suất. Trong trường hợp đầu tiên, khi 2 phần<br /> truyền chuyển tiếp là như sau [?], [?], [?]:<br /> được viết thời gian sử dụng để truyền [ dữ liệu, áp dụng định ]<br /> [42], [43], [44] 1− α xác suất dừng của<br /> γR = min(˜ γSRb , γRb D ). (28) lý tổng xác xuất, ta<br /> OP = Pr có thể viết log2 (1 + γSD ) < Rt<br /> V. N. Q. BẢO et al.: ẢNH HƯỞNG CỦA KÊNH TRUYỀN KHÔNG HOÀN hệ HẢO<br /> thống . . . như công thức (29) ( Với trường hợp thứ<br /> 2<br /> 5<br /> dy, (20) hai, xác suất dừng của×hệ thống1 − được<br /> α viết như sau: 1−α<br /> Pr log2 (1 + γR ) < Rt | lo<br /> III. PHÂN TÍCH XÁC SUẤT DỪNG HỆ 2 2<br /> [ ] [ ] [<br /> của γ˜SRb THỐNG1−α 1−α 1−α<br /> OP = Pr log2 (1 + γSD ) < Rt = Pr log2 (1 + γSD ) < Rt Pr<br /> Trong phần này, tôi sẽ ( 2<br /> phân tích xác suất dừng 2 2<br /> ( ) 2Rt<br /> ) ( 2Rt )<br /> hệ thống trong hai trường 1hợp: − α phân chia năng 1−α =FγSD 2 1−α − 1 FγR 2 1−α − 1<br /> . (21) lượng theo thời gian×vàPr phân chia<br /> log (1 + γR ) < Rt | log2 (1 + γSD ) γ, Γ˜ γSRb |hRb D |2 > γ<br /> Trong Hìn<br /> [ ] ∫∞ [ ( )]<br /> (22) 1 [ ] γ của hệ thốn<br /> OP = Pr log OP (1Pr<br /> 2= + γ1SD−) α γ ] Khi [ F|hR D |2 (γ) có cùng dạng ] với FγSD (γ), thay hợp. Tuy nh<br /> àm CDF =FγSD∞ 2 tb − 1 F1γ− α 2 − 1 . (30) Trong1 − Hình<br /> α b 2, chúng tôi khảo sát xác suất dừng lượng nút c<br /> ∫ [ = Pr R<br /> log2 (1 + γSD ) < Rt Prthế (27) vào log2(32),<br /> (1 + γta có ) (−1)<br /> γ, Γ˜ γSRb |hRb D |2 > γ hợp đều sử dụng cùng một mức công suất (33)<br /> phát dB. Kết quả<br /> m Trong Hình 2, chúng tôi khảo sát xác suất dừng<br /> 6 m=1 ∫∞ [ TẠP CHÍ KHOA ( γHỌC)]CÔNG NGHỆ THÔNG và tốc<br /> TIN độ<br /> VÀ truyền<br /> TRUYỀN dữ<br /> THÔNG, liệu TẬPmong<br /> 1, SỐ 3,muốn<br /> THÁNG . 6,Hình 2<br /> NĂM 2016 chỉ<br /> của Cần chú ý rằng tích phân (33) không tồn tại ở gia tăng sử<br /> hệ thống TS và PS khi số lượng nút chuyển<br /> =1 m − 1 − F | hR D | 2 fγ˜SRb (x)dx tiếp ra rằng<br /> thay mô đổi hình truyền gia hiệu mà kênh tru<br /> × Γx dạng đóng. từ Khi<br /> 1 đến ở vùng tỷ tăng<br /> 3. Chúng ta đề<br /> lệ tín có<br /> hiệuxuất<br /> thểtrên chỉ<br /> thấynhiễu<br /> γ¯SR [1 + (m −γ1)(1 − ρ2 )]b √<br /> ∑M ( ) rằng hiệu<br /> quảcao,ở vùng năng<br /> nên tatỷcósốcủa hệ thống<br /> thểtínxấphiệu được<br /> xỉ Ftrên cải<br /> γR (γ) thiện<br /> nhiễu<br /> như2 (34)khi<br /> trung số bình truyền mong<br /> ở đầu<br /> ∫∞ ( M ) mlượng nút chuyểnγ¯<br /> (32) γSR tăng<br /> tiếp [1 + lên −<br /> (m trong 1)(1cả−haiρ )] trường<br /> γFγR (γ) =1 − mx đếntrang<br /> cao,tiếp 2theo là<br /> nghĩa<br /> 2 )]<br /> vớikhông<br /> BesselK[.,.]<br /> hiệu là quảhàm ở Bessel<br /> vùng điều nhiễu Trong Hìn<br /> × Khi expF − 2 (γ) có− cùng dạng m γ¯ [1 + (m −hợp.<br /> dx. 1)(1Tuy− ρnhiên, mức cảiχλ<br /> độ[40]. RD msẽ giảm khi số<br /> thiện<br /> m=1với Fγ SR (γ) ,2 thay chỉnh<br /> thấp. Cụ của<br /> thể, loại<br /> mô hai hình TS và PS sẽ tốt hơn mô của kênh tru<br /> | RD x γ<br /> |hRb DΓλ ¯SR [1+(m−1)(1−ρ [ SD √ )]<br /> lượngγm nút càng tăng.<br /> ]<br /> Để tham chiếu, chúng tôi(29) và PS bằng<br /> Cuối cùng, thay (31)<br /> hình truyền trực tiếp lần lượt ở xấp xỉ 12 vàvà (34) lần lượt vào<br /> (34)14<br /> γ thế (27) vào (32), ta có<br /> × BesselK 1, 2<br /> ( ) χλ(33)<br /> RD γ¯SR cũng<br /> [1 +vào<br /> dB.<br /> vẽ (30),<br /> (m<br /> Kết<br /> xác1)(1<br /> − quả<br /> suất<br /> này− dừng<br /> ta có 2 )] của<br /> ρđược<br /> được dạnghệtường<br /> lý giải<br /> thống<br /> là do<br /> truyền<br /> minh<br /> mô mong<br /> hình<br /> trựcmuốn Trường hợp<br /> truyền<br /> M<br /> ∑ M tiếp.của<br /> Lưuxác ý rằng<br /> suất dừngnút nguồnhệ thốngtrongcho cả hai<br /> hai trường<br /> trường hợp hợp kênh tr<br /> Cần FchúγR (γ) = 1 −tích phân (−1)<br /> ý rằng (33)<br /> m−1<br /> không tồn tại ở gia TS<br /> hợp tăng<br /> đều sử<br /> và PS.<br /> sử dụng<br /> dụng cùngnhiềumột hơn<br /> mức một<br /> công pha<br /> suất truyền<br /> phát khi kênh truyền<br /> m<br /> dạng đóng. Khi ở mvùng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu và<br /> m=1 màtốckênh truyềndữtrực<br /> độ truyền tiếp không<br /> liệu mong muốn .đảm Hìnhbảo 2 chỉtốc độ kênh truyền<br /> ×<br /> cao, nênγ¯ ta[1có+thể xấp xỉ −FγρR2 )](γ) như (34) ở đầu truyền<br /> ra rằng mong<br /> mô hình muốn.<br /> IV. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG hiệu<br /> truyền gia tăng đề xuất chỉ trường hợp<br /> SR (m − 1)(1<br /> trang tiếp theo với BesselK[.,.] là hàm Bessel điều quả ở<br /> Trong vùng tỷ<br /> Hình số3 tín<br /> và hiệu trên<br /> Hình 4, tôinhiễu<br /> khảo trung<br /> sát bìnhhưởng truyền khôn<br /> ảnh<br /> ∫∞ ( ) Trong phần này, tôi sẽ thực hiện mô phỏng hệ<br /> chỉnh củaTạp chí<br /> 10 KHOA<br /> loại hai γ[40].<br /> HỌC CÔNG NGHỆ mx đến<br /> của cao,<br /> kênh nghĩa<br /> truyền là không hiệu quả ở lên<br /> vùnghệnhiễu TS và PS là tươ<br /> thống 10 TS và PSkhôngtrên phần hoànmềm hảo<br /> Matlab nhằm thốngkiểm<br /> 0<br /> <br /> 52 THÔNG TIN<br /> 0<br /> × exp − − Số 3 -<br /> DT 4 (CS.01)<br /> dx. 2016<br /> Γλ VÀ xTRUYỀN<br /> γ¯ THÔNG<br /> [1+(m−1)(1−ρ 2 )] thấp. Cụ thể, mô hình TS và PS sẽ tốt hơn mô<br /> Analysis<br /> Cuốiγ cùng, thay (31) và (34) lần lượt vào (29) và chứng<br /> RD SR TS N =1<br /> TS N =2 PS bằng phương cáchpháp thayphân đổi tích<br /> giá đề trị xuất<br /> ρ từvà0 chứng<br /> Simulation đến 1. Hình 5 k<br /> TS N=3 hình truyền trực tiếp lần lượt ở xấp xỉ 12 và 14<br /> vào (30), ta có được dạng tường minh mong muốn minh hợp<br /> Trường ưu điểm của mô hình đề xuấtứng trong trường thống TS và<br /> (33) dB. Kết quả này được lý giải là do mô hình truyềntrường<br /> ρ = 0 và ρ = 1 tương với<br /> PS N =1<br /> PS N =2<br /> <br /> của xác suất dừng hệ thống cho hai trường hợp gia hợp<br /> hợptăngkênh kênh truyền<br /> truyềnnhiều không<br /> ước hơn lượnghoàn hảo. Kênh truyền xem xét hai<br /> mộthoàn toàn khác khi với<br /> PS N=3<br /> <br /> Cần chú ý rằng tích phân (33) không tồn tại ở Simulation sử dụng pha truyền<br /> TS và PS. xem 10 xét là kênh truyền fading Rayleigh với độ<br /> kênh truyền thực tế và kênh truyền ước lượng là trung bình c<br /> -1<br /> ility<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ity<br />  Võ Nguyễn Quốc Bảo, Nguyễn Anh Tuấn<br /> <br /> Cần chú ý rằng tích phân (33) không tồn tại ở dạng hiệu trên nhiễu trung bình đến cao, nghĩa là không<br /> đóng. Khi ở vùng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao, nên hiệu quả ở vùng nhiễu thấp. Cụ thể, mô hình TS và<br /> ta có thể xấp xỉ FgR (g) như (34) ở đầu trang tiếp PS sẽ tốt hơn mô hình truyền trực tiếp lần lượt ở<br /> theo với BesselK[.,.] là hàm Bessel điều chỉnh của xấp xỉ 12 và 14 dB. Kết quả này được lý giải là do<br /> loại hai [40]. mô hình truyền gia tăng sử dụng nhiều hơn một pha<br /> truyền khi mà kênh truyền trực tiếp không đảm bảo<br /> Cuối cùng, thay (31) và (34) lần lượt vào (29) vào tốc độ truyền mong muốn.<br /> (30), ta có được dạng tường minh mong muốn của<br /> xác suất dừng hệ thống cho hai trường hợp TS và PS. Trong hình 3 và hình 4, tôi khảo sát ảnh hưởng của<br /> kênh truyền không hoàn hảo lên hệ thống TS và<br /> PS bằng cách thay đổi giá trị ρ từ 0 đến 1. Trường<br /> IV. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG hợp ρ = 0 và ρ = 1 tương ứng với trường hợp kênh<br /> Trong phần này, tôi sẽ thực hiện mô phỏng hệ thống truyền ước lượng hoàn toàn khác với kênh truyền<br /> TS và PS trên phần mềm Matlab nhằm kiểm chứng thực tế và kênh truyền ước lượng là kênh truyền<br /> phương pháp phân tích đề xuất và chứng minh ưu thực tế. Ta thấy khoảng cách giữa hai trường hợp<br /> điểm của mô hình đề xuất trong trường hợp kênh này là 3 dB và ảnh hưởng của kênh truyền không<br /> truyền không hoàn hảo. Kênh truyền xem xét là hoàn hảo lên hiệu năng hệ thống TS và PS là tương<br /> kênh truyền fading Rayleigh với độ lợi trung bình tư như nhau.<br /> của các kênh truyền lần lượt là: λSD = 1, λSD = 1, λSR<br /> = 2 và λSD = 3. Các tham số của hệ thống được chọn Hình 5 khảo sát giá trị tối ưu của α cho hệ thống TS<br /> như sau: Rt = 1, η = 0,6, α = 0,3, μ = 0,5, và ρ = 0,7. và giá trị tối ưu μ cho hệ thống PS. Tôi xem xét hai<br /> trường hợp tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình của<br /> Trong Hình 2, chúng tôi khảo sát xác suất dừng của nút nguồn đó là 10 dB và 20 dB. Hình 5 chỉ ra rằng<br /> hệ thống TS và PS khi số lượng nút chuyển tiếp giá trị tối ưu của α và μ là không giống nhau. Cụ thể,<br /> thay đổi từ 1 đến 3. Chúng ta có thể thấy rằng hiệu trong cùng một điều kiện kênh truyền, giá trị tối ưu<br /> năng của hệ thống được cải thiện khi số lượng nút của α là 0.21 và giá trị tối ưu của μ là 0.59 và đặc<br /> chuyển tiếp tăng lên trong cả hai trường hợp. Tuy biệt là không phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên nhiễu<br /> nhiên, mức độ cải thiện sẽ giảm khi số lượng nút của nút nguồn.<br /> càng tăng. Để tham chiếu, chúng tôi cũng vẽ xác<br /> suất dừng của hệ thống truyền trực tiếp. Lưu ý rằng Hình 6 so sánh xác suất dừng hệ thống TS và PS<br /> nút nguồn trong cả hai trường hợp đều sử dụng trong cùng điều kiện kênh truyền với giá trị tối ưu<br /> cùng một mức công suất phát và tốc độ truyền của α và μ. Ta thấy rằng xác suất dừng của hệ thống<br /> dữ liệu mong muốn . Hình 2 chỉ ra rằng mô hình trong cả hai trường hợp với số lượng nút chuyển tiếp<br /> truyền gia tăng đề xuất chỉ hiệu quả ở vùng tỷ số tín là 3 là hoàn toàn bằng nhau.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Số 3 - 4 (CS.01) 2016<br /> Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 53<br /> THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG<br />  × BesselK 1, 2 (34)<br /> χλRD γ¯SR [1 + (m − 1)(1 − ρ2 )]<br /> <br /> 100 100<br /> DT<br /> TS N =1 Analysis<br /> TS N =2 Simulation<br /> <br /> Ảnh Hưởng của Kênh Truyền Không Hoàn Hảo lên Hiệu Năng của Mạng Chuyển Tiếp... TS N=3<br /> PS N =1<br /> PS N =2<br /> PS N=3<br /> Simulation<br /> 100 10-10<br /> 10<br /> Outage Probability<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Outage Probability<br /> DT<br /> Analysis<br /> 10-1 TS N =1<br /> TS N =2 Simulation<br /> TS N=3<br /> PS N =1<br /> PS N =2<br /> PS N=3 ρ = 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 0.95, 0.99, 1<br /> Simulation<br /> 10-2<br /> 10-1<br /> Outage Probability<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Outage Probability<br /> 10-1<br /> <br /> 10-2<br /> <br /> <br /> ρ = 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 0.95,