B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
NGUYN HNG GIANG
NGHIÊN CU MNG TRUYN THÔNG HP TÁC
DI ĐỘNG BĂNG RỘNG VỚI ĐIỀU KIN THÔNG TIN
TRNG THÁI KÊNH TRUYN KHÔNG HOÀN HO
Chuyên ngành : Khoa hc máy tính
Mã s : 62.48.01.01
TÓM TT LUN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUT
Đà Nẵng, Năm 2018
Công trình được hoàn thành ti:
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dn khoa hc: PGS.TS. NGUYN LÊ HÙNG
PGS.TS. VÕ NGUYN QUC BO
Phn bin 1. PGS. TS. NGUYN TUẤN ĐỨC
Phn bin 2: PGS. TS. HOÀNG MNH THNG
Phn bin 3: PGS. TS. NGUYỄN VĂN CƯỜNG
Lun án đưc bo v trước Hội đồng chm lun án cp Đại học Đà Nng hp ti:
Đại học Đà Nẵng
Vào hi 14 gi 00 ngày 4 tháng 11 năm 2017
* Có th tìm hiu lun án ti:
- Thư viện Quc gia Vit Nam
- Trung tâm Thông tin Hc liệu, Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Bối cảnh nghiên cứu
Ngày nay, công nghệ truyền thông không dây đã trở thành một phần
thiết yếu của cuộc sống hàng ngày hầu hết các quốc gia trên thế giới.
Các hệ thống truyền thông không dây phát triển rất nhanh nhằm đáp ứng
những yêu cầu, đòi hỏi ngày càng cao khắt khe hơn của người dụng
như: sử dụng hiệu quả năng lượng phổ tần; mở rộng phạm vi vùng
phủ; gia tăng tốc độ truyền dẫn; cải thiện phẩm chất tín hiệu; nâng cao
độ tin cậy và vững chắc các đường liên kết; giảm chi phí giá thành trong
thiết kế và triển khai mạng.
Tuy nhiên, tài nguyên phổ tần số tuyến ngày càng trở lên khan
hiếm và đã được phân bổ, cấp phép cho các dịch vụ khác nhau, việc chia
sẻ các dải phổ này không được phép [1]1. tuyến nhận thức
(Cognitive radio) cần sử dụng một chính sách phổ cởi mở hơn [5, 6].
Mạng tuyến nhận thức cho phép một người dùng không được cấp
phép sử dụng tần số, người dùng thứ cấp Secondary User (SU) thể
truy nhập một hố phổ trống của một người dùng có phép sử dụng tần số,
người dùng cấp Primary User (PU). Nhờ vào đó, hiệu suất sử dụng
phổ thể được cải thiện đáng kể trong khi giảm được khoảng phổ
trắng [3-13].
Mặt khác, chất lượng của các hệ thống truyền thông không dây lại
phụ thuộc bởi môi trường kênh truyền. Trong đó, hiện tượng pha-đinh,
đặc biệt hiện tượng pha-đinh đa đường gây ảnh hưởng nghiêm trọng
đến chất lượng hệ thống. Để khắc phục những vấn đề này, kỹ thuật phân
tập không gian truyền dẫn đa đầu vào đa đầu ra (MIMO: Multiple-Input
Multiple-Output) đã được chứng minh giải pháp mạnh mẽ, đầy tiềm
năng [12], [ 21-28]. Với ưu điểm đó, MIMO được chọn lựa làm nền
1 S trích dn tài liu tham kho là s th t trong Mc Tài liu tham kho ca lun án.
2
tảng cho nhiều chuẩn vô tuyến như Wireless Local Area Network
(WLAN) IEEE 802.11, WiMAX IEEE 802.16, các chuẩn thông tin di
động 3G, 4G như 3GPP LTE (Long Term Evolution)/LTE Advanced,
3GPP2 UMB (Ultra Mobile Broadband). Chuẩn WLAN 802.11n đã
được phê chuẩn và thương mại hóa [30].
Bên cạnh đó, phương thức truyền dẫn truyền thông hợp tác 2 [18,
32- 38], đang giải pháp khả thi cho các bài toán mở rộng vùng phủ,
nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng cũng như tính bền vững của hệ
thống. Gần đây, sự kết hợp giữa kỹ thuật chuyển tiếp hợp tác
tuyến nhận thức cho phép tạo nên các hệ thống truyền thông hợp c
khác nhau đây cũng đang một xu thế nghiên cứu của các nhà khoa
học nhằm phát huy các lợi thế vốn của các kỹ thuật này [9], [12],
[51-54]. Với những đặc tính ưu việt đã nêu, các hệ thống truyền thông
hợp tác đang một trong những chủ đề "nóng", thu hút được sự quan
tâm của cộng đồng nghiên cứu trong ngoài nước từ nhiều khía cạnh
khác nhau nhằm cải tiến cho hệ thống truyền thông hợp tác, chẳng hạn
như: kết hợp với không gian thời gian [55-58]; kết hợp với mã hóa
[59- 61]; lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất [9, 20, 62, 63]; mở rộng cho
nhiều nút dạng lặp lại, đa chặng [38, 64-66]; mở rộng cho kiểu điều chế
vi sai [27, 54]; đơn giản hóa phần cứng bằng cách sử dụng các bộ kết
hợp có độ phức tạp thấp [18, 19]; phân tích chất ợng hệ thống trong
các kênh truyền khác như Rice, Nakagami-m [17, 26, 67].
Qua việc khảo cứu trên, Nghiên cứu sinh nhận thấy: các nhóm
nghiên cứu về truyền thông hợp tác trong nước thế giới đại đa số đều
giả định rằng thông tin trạng thái kênh truyền Channel State Information
(CSI) hoàn hảo phía máy thu (máy đích) với mục đích dễ dàng cho
việc nghiên cứu phân tích. Tuy nhiên trong thực tế, thông tin kênh
truyền máy đích được (qua quá trình huấn luyện) thường một
2 Trong lun án này, h thng truyn thông hp tác là h thng có đường liên kết trc tiếp ngun-đích.
3
độ trễ độ sai khác nhất định với thông tin kênh truyền thực tế. Độ trễ
và độ sai khác này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hệ thống, hay nói
cụ thể hơn, ảnh hưởng đến kỹ thuật chuyển tiếp, kỹ thuật lựa chọn t
chuyển tiếp và kỹ thuật kết hợp tại nút đích.
Do mô hình toán phức tạp, nên cho đến nay chỉ một số rất ít
nghiên cứu tập trung nghiên cứu về hướng này, dụ như: [10, 73-77].
Tuy nhiên, đặc điểm chung của các nghiên cứu chỉ ra trên chỉ giới
hạn hình kênh đơn giản chưa đi sâu chỉ khảo sát đơn lẽ ảnh
hưởng của độ trễ hoặc của độ sai lệch của thông tin kênh truyền và chưa
cung cấp một nhìn tổng quan cũng như phương pháp phân tích tổng quát
cho vấn đề này. Bên cạnh đó, chất lượng hệ thống và các thông số quyết
định chất lượng mạng vẫn một câu hỏi chưa câu trả lời. Xuất phát
từ tính chất thời sự khả năng ứng dụng rộng rãi mạng truyền thông
hợp tác cùng với các vấn đề nghiên cứu mở đã chỉ ra trên, nghiên cứu
sinh quyết định lựa chọn thực hiện đề tài "Nghiên cứu mạng truyền
thông hợp tác di động băng rộng với điều kiện thông tin trạng thái
kênh truyền không hoàn hảo".
Luận án định hướng giải quyết bài toán truyền thông hợp tác trong
môi trường tuyến nhận thức với điều kiện kênh truyền đường can
nhiễu không hoàn hảo nhằm nâng cao hiệu năng của mạng thứ cấp trong
khi vẫn đảm bảo mức can nhiễu cho mạng sơ cấp bằng cách sử dụng các
kỹ thuật tiên tiến ở lớp vật lý, cũng như đề xuất các phương pháp tối ưu
hệ thống.
2. Đóng góp của luận án
Một số đóng góp chính của luận án có thể được tóm tắt như sau.
1. Đề xuất mô hình và phân tích chất lượng hệ thống hợp tác MIMO
trong môi trường vô tuyến nhận thức. Mô hình gồm một máy thu
cấp PU-Rx đơn ăng-ten. Mạng thứ cấp gồm một nút Nguồn,
một nút Chuyển tiếp, một nút Đích. Tất cả máy thu máy