Luận án Nghiên cứu giải pháp phân tích, đánh giá hiệu năng hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ mới sử dụng kỹ thuật thu thập năng lượng vô tuyến

0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
( 1)
OP 1
2! !
(1
( 1
)
1)
)
Ei
( !
( 1)
S tD
S
th
S
S
S
N NN i k
Si j k
P
N
i
P
k j
S th
j k
j k
th
th
j k
th
PN
N
P
N
N i
Pij k
N
i i
i
e
j k



 

 




0
2
( 1) 2 ( 1 )( )
j k
j k j k j k
  

 (2.61) 
2.3.3. Kết quả mô phỏng và phân tích 
Mục đích của phần này bao gồm: i) Kiểm chứng tính đúng đắn của các phân 
tích lý thuyết ở trên, ii) Khảo sát ƣu và nhƣợc điểm của giao thức đề xuất, iii) Khảo 
sát ảnh hƣởng của các tham số hệ thống và kênh truyền lên hiệu năng hệ thống. 
Trong hình 2.8 biểu diễn xác suất dừng hệ thống theo SNR, khảo sát đánh 
giá kỹ thuật xấp xỉ đề ra bằng cách thay đổi số lƣợng thành phần trong chuỗi từ 1 
42 
đến 10 và đồng thời so sánh với kết quả mô phỏng (là kết quả chính xác) và với kết 
quả của kỹ thuật xấp xỉ truyền thống. Nhƣ chỉ ra trên hình 2.8, chỉ cần số lƣợng 
thành phần Nt là 03 trở lên là cho kết quả tốt hơn kỹ thuật truyền thống trong vùng 
tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu từ 0 đến 40 dB. Các kết quả này đƣợc xác nhận một lần nữa 
trong hình 2.9, so sánh tỷ số của xác suất dừng xấp xỉ theo kỹ thuật truyền thống với 
xác suất dừng mô phỏng và tỷ số của xác suất dừng xấp xỉ theo kỹ thuật đề xuất với 
xác suất dừng mô phỏng. Một lần nữa khẳng định kỹ thuật xấp xỉ đề xuất chính xác 
hơn kỹ thuật xấp xỉ truyền thống khi Nt từ 03 trở lên. 
Hình 2.8. So sánh kỹ thuật xấp xỉ đề xuất và kỹ thuật xấp xỉ truyền thống 
43 
Hình 2.9. Tỷ số xác suất dừng xấp xỉ và xác suất dừng mô phỏng 
Hình 2.10. Xác suất dừng theo hệ số thời gian thu thập năng lượng với các trường hợp 
tỷ số tín hiệu trên nhiễu khác nhau. 
44 
Trong hình 2.10 khảo sát ảnh hƣởng của hệ số phân chia thời gian tới xác suất 
dừng hệ thống OP khi thay đổi tỷ số công suất tín hiệu trên nhiễu SNR. Khảo sát 
OP khi thay đổi SNR qua các giá trị 5, 10, 15, 20, 25 dB. Xác suất dừng hệ thống 
càng nhỏ, hiệu năng hệ thống càng cao khi SNR tăng. Để xác suất dừng hệ thống 
nhỏ nhất ta xác định đƣợc giá trị tối ƣu. Có thể thấy rằng, khi tỷ lệ tín hiệu trên 
nhiễu của hệ thống tăng thì giá trị tối ƣu cũng thay đổi và có xu hƣớng tăng. Điều 
này có thể lý giải khi SNR cao thì thời gian dành cho thu thập năng lƣợng nhiều hơn 
và hiệu năng hệ thống tăng lên. 
Hình 2.11. Xác suất dừng hệ thống theo hệ số thời gian thu thập năng lượng với cấu 
hình nút nguồn và nút đích khác nhau. 
Mục đích của hình 2.11 là khảo sát ảnh hƣởng của cấu hình nút nguồn và cấu hình 
nút đích (số lƣợng anten) lên giá trị tối ƣu của khi thay đổi số lƣợng anten của S 
và D với SNR lựa chọn lần lƣợt là 10dB và 30dB. Khảo sát ba cấu hình tiêu biểu, cụ 
thể 1, 1S DN N ; 2, 3S DN N ; và 3, 2S DN N . Hiệu năng của hệ thống 
tăng khi số lƣợng anten S và anten D tăng lên. Có thể kết luận rằng giá trị là một 
hàm phức tạp của số lƣợng anten nút phát và thu cũng nhƣ tỷ số tín hiệu trên nhiễu 
của hệ thống. 
45 
Hình 2.12. Xác suất dừng hệ thống theo tỷ số tín hiệu trên nhiễu với các cấu hình khác 
nhau của nút nguồn và nút đích 
Trong hình 2.12, khảo sát độ lợi phân tập của hệ thống bằng cách xem xét 03 cấu 
hình tiêu biểu và đồng thời vẽ các đƣờng tham chiếu 
11 SNR , 
21 SNR , 
31 SNR để 
so sánh. Độ lợi phân tập của các hệ thống là min(NS, ND) khi mà độ dốc của các 
đƣờng xác suất dừng là bằng độ dốc của các đƣờng tham chiếu, cụ thể độ lợi phân 
tập của các hệ thống 1, 1;S DNN 2, 2;S DNN 3, 3S DN N lần lƣợt là 1, 2 
và 3. Đến đây có thể kết luận rằng độ lợi phân tập của hệ thống thu thập năng lƣợng 
là tƣơng đƣơng với độ lợi phân tập của hệ thống chuyển tiếp tƣơng tự truyền thống. 
2.4. Hệ thống vô tuyến chuyển tiếp một chiều song công 
Cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu tập trung vào phân tích hiệu năng của 
các mạng chuyển tiếp song công (FD: Full-duplex) ví dụ nhƣ [101-103]. Các nhà 
nghiên cứu đã xác định đƣợc biểu thức toán học cho xác suất dừng hệ thống (OP) 
cũng nhƣ chứng minh rằng dƣới tác động nhiễu nội dôi dƣ (RSI), hiệu năng hệ 
thống đạt đến mức bão hòa trên miền tín hiệu trên nhiễu (SNR) cao. Các nghiên cứu 
cũng chỉ ra rằng sử dụng phƣơng pháp tối ƣu năng lƣợng cho chế độ FD có thể cải 
thiện hiệu năng hệ thống nhƣ [104]. Ngoài ra, bằng cách sử dụng kỹ thuật loại bỏ 
nhiễu nội (SIC) cho các thiết bị FD, hệ thống chuyển tiếp FD có thể có hiệu năng 
46 
cao hơn so với hệ thống chuyển tiếp truyền thống [105]. Gần đây, có một số nghiên 
cứu kết hợp ƣu điểm của kỹ thuật truyền chuyển tiếp song công sử dụng kỹ thuật 
thu thập năng lƣợng vô tuyến, ví dụ nhƣ [106-107], với giả thiết rằng các nút mạng 
vừa thu nhận thông tin vừa thu thập năng lƣợng. Tuy nhiên, còn rất ít nghiên cứu 
mô hình mạng chuyển tiếp song công thu thập năng lƣợng từ nguồn ngoài ổn định 
do việc xác định công thức toán học đánh giá hiệu năng mạng vô tuyến phức tạp 
hơn và cần có những đề xuất phƣơng pháp giải tích mới để giải quyết bài toán đánh 
giá hiệu năng mạng vô tuyến chuyển tiếp song công sử dụng kỹ thuật thu thập năng 
lƣợng vô tuyến. 
Trong phần này, NCS đề xuất và phân tích hệ thống vô tuyến với một nút 
chuyển tiếp sử dụng truyền thông song công, trong đó nút nguồn (S) và nút chuyển 
tiếp (R) nhận năng lƣợng vô tuyến từ một nguồn ngoài PB (Power Beacon). NCS 
xác định, phân tích công thức dạng tƣờng minh của xác suất dừng hệ thống ở kênh 
truyền tổng quát Nakagami-m và đồng thời khảo sát ảnh hƣởng của các tham số hệ 
thống và kênh truyền lên hiệu năng của hệ thống. Các kết quả phân tích đƣợc kiểm 
chứng bằng mô phỏng Monte-Carlo cho thấy các bƣớc phân tích hoàn toàn chính 
xác. 
2.4.1. Mô hình hệ thống 
R
PB
DS
Hình 2.13. Mô hình hệ thống chuyển tiếp song công thu thập năng lượng 
Mô hình hệ thống có 04 nút gồm một nút nguồn S, nút chuyển tiếp R, nút 
đích (D) và một nút phát năng lƣợng vô tuyến PB. Nút đích D nhận thông tin từ nút 
nguồn S thông qua nút chuyển tiếp R. Giả thiết không tồn tại đƣờng truyền trực tiếp 
từ S tới D do khoảng cách quá xa. Trong mô hình này, S và D có một anten, trong 
hBS hBR 
hRR 
hRD hSR 
47 
khi đó, R có 02 anten (một anten nhận tín hiệu, một anten phát tín hiệu). Nút R hoạt 
động ở chế độ song công, có thể thu và phát thông tin cùng lúc trên cùng một tần số. 
Trong khi đó, S và D hoạt động ở chế độ đơn công (Half-Duplex). Trong mô hình 
này, giả thiết S và R có nguồn cung cấp năng lƣợng hạn chế và trƣớc tiên cần thu 
thập năng lƣợng từ nguồn PB. Sau đó, S và R sử dụng năng lƣợng thu thập này để 
phát và nhận thông tin. Giả thiết rằng, năng lƣợng thu đƣợc sẽ đƣợc dùng hết cho 
nhận và phát thông tin của S và R. Nguồn ngoài PB truyền năng lƣợng vô tuyến cho 
S và R. Giả thiết vị trí của PB là phù hợp cho việc truyền năng lƣợng. Phân tích mô 
hình hệ thống với kênh truyền Nakagami-m. 
Gọi T là chu kỳ truyền thông tin từ nguồn S tới D. Khi sử dụng công nghệ 
thu thập năng lƣợng với kỹ thuật chuyển tiếp, hệ thống chia chu kỳ truyền thông T 
thành hai phần thời gian theo tỷ số phân chia thời gian với 0 1 , cụ thể là 
phần thời gian đầu .T dành cho hoạt động thu thập năng lƣợng và phần thời gian 
còn lại (1 ).T dành cho hoạt động truyền và nhận thông tin. Gọi α là tỷ số phân 
chia thời gian, ta có thời gian lần lƣợt cho pha thời gian đầu là αT. Xem xét trong 
phần thời gian đầu αT, các nút thu thập năng lƣợng vô tuyến từ PB để phục vụ hoạt 
động truyền nhận. Gọi ShE và 
R
hE lần lƣợt là năng lƣợng thu thập tại S và R, ta có: 
2S
BS ,h BE TP h (2.62) 
2R
BRh BE TP h (2.63) 
với BP là công suất phát của PB;  là hiệu suất thu thập năng lƣợng vô tuyến và có 
giá trị 0 1 . h
với S,R và R,D là hệ số của các kênh truyền vô 
tuyến từ . Từ (2.62) và (2.63), chúng ta có thể xác định công suất phát của S 
và R từ năng lƣợng thu thập là nhƣ sau: 
2
S BS ,
1
BPP h
 
 (2.64) 
2
R BR .
1
BPP h
 
 (2.65) 
Xem xét trong phần thời gian sau (1 )T , S phát thông tin tới R và đồng thời R 
chuyển tiếp thông tin tới D dùng kỹ thuật DF khi mà R hoạt động theo chế độ song 
công. Tín hiệu nhận tại R và D lần lƣợt nhƣ sau: 
48 
SR R R RR S R ,y h x h x n (2.66) 
D DD RR ,y h x n (2.67) 
với Sx và Rx lần lƣợt là tín hiệu sau điều chế tại S và R. Khi hệ thống sử dụng kỹ 
thuật DF, Rx là tín hiệu mà nút R điều chế lại sau khi giải điều chế tín hiệu nhận tại 
nút nguồn. Trong (2.66), RRh là hệ số kênh truyền tự can nhiễu từ anten phát đến 
anten thu của R gây ra do chế độ truyền song công. n là nhiễu trắng (Additive 
White Gaussian Noise) tại máy thu có trung bình bằng không và phƣơng sai bằng 
0N . Từ (2.66), chúng ta có thể xác định đƣợc công suất của tín hiệu tự can nhiễu 
(Self-Interference) tại R nhƣ sau: 
  2 2 2R RR RR BR .
1
BPP h h h
 
 (2.68) 
với . là toán tử kỳ vọng thống kê. 
Chúng ta giả sử rằng nút R đƣợc trang bị kỹ thuật loại bỏ tín hiệu tự can nhiễu 
(Self-Interference Cancellation - SIC). Tuy nhiên, trong thực tế tín hiệu tự can nhiễu 
tại sẽ không bị loại bỏ hoàn toàn do tính không hoàn hảo của phần cứng mà sẽ còn 
tồn tại một phần, gọi là can nhiễu nội dôi dƣ (Residual Self-Interference - RSI), gọi 
là RSII , RSII là biến ngẫu nhiên tuân theo phân bố Gauss có phƣơng sai là: 
2
RSI ,
1
BP  
 (2.69) 
với  là hiệu suất SIC tại nút chuyển tiếp R. 
Kết hợp (2.66) và (2.69), chúng ta xấp xỉ tín hiệu nhận tại R nhƣ sau: 
 R SR S RSI Ry h x I n . (2.70) 
Từ (2.67) và (2.70), chúng ta có thể xác định tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộng với 
nhiễu nội tại gây ra tại R và D nhƣ sau: 
2
SR
RSI 0
2 2
B
B SR
B SRS
2
RSI 0
,
(1 )( )
h
N
h h
N
P
P


 

 (`2.71) 
và 
49 
RD
B
2
B
R
RD
0
2 2
0
R RD
(1 )
h
P h
N
P h
N


 (2.72) 
Đối với hệ thống chuyển tiếp giải mã và chuyển tiếp cố định, hiệu năng của hệ 
thống phụ thuộc vào chặng có tỷ số tín hiệu trên nhiễu nhỏ nhất, do đó ta có thể mô 
hình hóa tỷ số tín hiệu trên nhiễu tƣơng đƣơng của hệ thống nhƣ sau: 
 e SR RDmin( , ).   (2.73) 
Xem xét ở kênh truyền fading Nakagami-m và giới hạn cho trƣờng hợp m nguyên, 
ta có hàm CDF và PDF của  lần lƣợt có dạng nhƣ sau: 
 1
( )
( ) exp ,
( )!1
m
mm
f m
m


  
 (2.74) 
 1
0
( ) 1 exp
!
,
k
m
k
m
F m
k

 
  
  (2.75) 
trong đó m
là tham số Nakagami và 21/ {| | }h 
2.4.2. Phân tích hiệu năng hệ thống 
Trong phần này sẽ phân tích xác suất dừng của hệ thống ở kênh truyền fading 
Nakagami-m. Từ tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tƣơng đƣơng của hệ thống e , ta viết xác 
suất dừng của hệ thống theo định nghĩa nhƣ sau: 
 
2 e
e th
OP Pr (1 ) log (1 )
Pr ,
 
 
 (2.76) 
với là tốc độ truyền mong muốn của hệ thống và 1th 2 1
  . Kết hợp (2.72) và 
(2.73), OP đƣợc viết lại nhƣ sau: 
  SR RD thOP Pr min( , )   (2.77) 
Quan sát SR và RD ở công thức (2.71) và (2.72), ta có thể thấy rằng SR và RD 
độc lập thống kê với nhau khi các nút mạng thu thập năng lƣợng từ nguồn phát bên 
ngoài PB. Do đó, ta có thể triển khai công thức (2.77) nhƣ sau: 
50 
 
SR RD
SR RD th
SR th RD th
th th
OP 1 Pr min( , )
1 Pr Pr
1 1 ( ) 1 ( )F F 
  
   
 
 (2.78) 
với ( )F  là hàm phân bố xác suất tích lũy của  . 
Chúng ta cũng thấy rằng SR và RD ở công thức (2.71) và (2.72) có cùng một dạng, 
nên chúng ta có thể tìm hàm CDF của SR và từ đó suy ra dạng của RD . 
Hàm CDF của SR , SR ( )thF  , viết lại nhƣ sau: 
SR SR
2 2
BS
2
RSI 0
B SR
( ) Pr
Pr
(1 )( )
th th
th
F
h hP
N


  

 
 (2.79) 
Sử dụng xác suất có điều kiện, ta viết lại 
SR
( )thF  nhƣ sau: 
S
SR
2
2 2
BS
R
SR
SR
2 2
BS
2
RSI 0
2
2 RSI 0
BS
0
2
RSI 0
0
B SR
B
B
( ) Pr
Pr
(1 )( )
(1 )( )
Pr ( )
(1 )( )
( )
th th
th
h
h h
F
h h
N
N
h f x dx
N
F
P
P x
f d
x
x x
P



  

 
  
  
 
 (2.80) 
Thay thế (2.74) và (2.75) vào (2.80) và sử dụng biến đổi số (3.351.3) và (3.471.9) 
của[80], ta có: 
SR
1
1
0
1 12
1
( ) 1
( ) !
2 2 ,
( )
( )
( )
BS SR
BS
BS
m m
kBS
th SR
kBS
m k
SR
BS
SR
SR SR
BS BS
SR
m k
BS BS
m
F m
m k
m m
K
m m


 
 
 


 (2.81) 
với RSI 01
(1 )( ) th
B
N
P
  
 
 . 
Sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự, ta có thể tìm đƣợc 
RD
( )thF  nhƣ sau: 
51 
RD
2 2
BR
0
1
2
0
2
R
22
B D( ) Pr
(1 )
1
1
( ) !
2 2
( )
( )
( )
BR RD
BR
RD
th th
m m
BR
RD RD
BR
RD RD
lBR
l
m l
m l
B
RD RD
B BRBRR R
h h
F
N
m
m
m l
m m
K
m
P
m




 


 

 (2.82) 
với 02
(1 ) th
B
N
P
 
 
 . 
Thay thế (2.81) và (2.82) vào (2.78), ta sẽ có đƣợc dạng đóng chính xác của xác 
suất dừng hệ thống. 
2.4.3. Kết quả mô phỏng và phân tích 
Phần trƣớc đã xác định đƣợc công thức tính OP của hệ thống cho mạng chuyển tiếp 
song công. Phần này sẽ khảo sát, mô phỏng để chứng minh tính đúng đắn của phân 
tích lý thuyết. Hệ số thu thập năng lƣợng là 0,85 . Các kết quả khảo sát với SNR 
trung bình và các tham số Nakagami-m, ảnh hƣởng lớn tới hệ thống. Trƣớc tiên, 
khảo sát với xác suất dừng hệ thống OP với tốc độ dữ liệu tối thiểu là 1 
bit/s/Hz. 
Hình 2.14. Khảo sát OP theo SNR với tham số pha đinh m khác nhau. 
52 
Trong hình 2.14, các tham số kênh Nakagami-m đƣợc thay đổi để xác định ảnh 
hƣởng của chúng tới hiệu năng hệ thống. Xem xét 3 trƣờng hợp của giá trị fading là 
[2 2 2 2], [3 3 3 3], và [4 4 4 4]. Tham số m là nghịch đảo của phƣơng sai chuẩn hóa. 
Hoặc có thể coi giá trị m nhƣ là các tia truyền trực tiếp từ nút phát đến nút nhận. 
Chọn hệ số phân chia thời gian 0,3 ; hệ số hiệu suất thu thập năng lƣợng 
0,85 . Giá trị SIC đƣợc xem xét với -30dB . Nhƣ kết quả tại hình 2.14, khi 
tăng giá trị m thì hiệu năng hệ thống tăng. Bậc phân tập của hệ thống đạt đƣợc gần 
xấp xỉ theo giá trị m. 
Hình 2.15. Khảo sát ảnh hưởng của SIC tới hiệu năng hệ thống 
 Hình 2.15, khảo sát ảnh hƣởng của SIC tới xác suất dừng hệ thống bằng cách xem 
xét 4 giá trị của  từ -40 dB, - 30 dB, -20 dB, và -10 dB. Các tham số hệ thống thiết 
lập cho Hình 3 là 0.5 và [mBS, mSR, mBR, mRD] =[2 2 2 2]. Quan sát trên đồ thị, 
có thể thấy rằng can nhiễu nội dôi dƣ có ảnh hƣơng rất lớn đến hiệu năng hệ thống. 
Ví dụ nhƣ, khi nhiễu dƣ bằng -10 dB hoặc -20 dB, xác suất dừng hệ thống gần nhƣ 
bão hòa ở giá trị 20 dB. Từ kết quả này chúng ta có thể nhận định rằng để đảm bảo 
hiệu năng hệ thống thì việc thiết kế hệ thống FD cần thiết phải lựa chọn công suất 
truyền phù hợp và bộ loại bỏ can nhiễu (SIC) cần có phẩm chất tốt. 
53 
Hình 2.16. Khảo sát ảnh hưởng của m đến giá trị OP của hệ thống khi SNR=15 dB 
Hình 2.16 trình bày kết quả khảo sát xác suất dừng hệ thống theo hệ số phân chia 
thời gian α với ba trƣờng hợp của hệ số fading lần lƣợt là [1 2 1 2], [2 2 2 1], và [2 2 
2 2]. Hình 2.16 chỉ ra rằng tồn tại giá trị α làm cho xác suất dừng hệ thống nhỏ nhất. 
Với cùng một tỷ số SNR, khi m càng lớn, điểm cực tiểu OP càng nhỏ, hay nói cách 
khác phẩm chất của hệ thống càng tốt. Hình 2.16 cũng chỉ ra rằng để hiệu năng hệ 
thống tốt nhất, giá trị hệ số phân chia thời gian tối ƣu xấp xỉ 0.5 trong cả 3 trƣờng 
hợp. 
54 
Hình 2.17. Khảo sát OP theo α khi thay đổi SNR của hệ thống 
 Hình 2.17 trình bày kết quả mô phỏng và phân tích giá trị OP theo hệ số phân chia 
thời gian α. Trong kết quả này khi thay đổi SNR với các giá trị khác nhau lần lƣợt là 
10, 15, 20 dB, tham số pha đinh Nakagami-m đƣợc cài đặt nhƣ trên đồ thị. Từ kết 
quả chỉ ra rằng khi SNR lớn thì OP đƣợc cải thiện, điều này phù hợp với các hệ 
thống vô tuyến. Ở các mức tín hiệu nhận đƣợc khác nhau, tƣơng ứng với công suất 
phát khác nhau, do trong phân tích và mô phỏng cố định tham số trung bình độ lợi 
kênh truyền nhƣng hệ số phân chia thời gian có giá trị xấp xỉ ở 0.5 thì xác suất dừng 
hệ thống nhỏ nhất. Kết quả này có thể sử dụng để cấu hình phần mềm phƣơng thức 
phân chia thời gian TS trong hệ thống thu thập năng lƣợng để đảm bảo hiệu năng 
luôn đạt lớn nhất. 
2.5. Kết luận chƣơng 
Chƣơng 2 đã nghiên cứu ba mô hình hệ thống vô tuyến một chiều sử dụng kỹ 
thuật thu thập năng lƣợng bao gồm: (i) Mô hình truyền gia tăng với kênh truyền 
không hoàn hảo; (ii) Mô hình mạng vô tuyến chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật MIMO; 
(iii) Mô hình truyền song công với kênh truyền Nakagami-m. 
Trong mô hình (i), NCS đã đề xuất phƣơng pháp phân tích hiệu năng hệ 
thống truyền gia tăng thu thập năng lƣợng vô tuyến với kỹ thuật lựa chọn nút 
55 
chuyển tiếp và kênh truyền không hoàn hảo ở kênh truyền fading Rayleigh. Cả hai 
giao thức thu thập năng lƣợng TS và PS đều đƣợc xem xét. Kết quả phân tích chỉ ra 
rằng hệ thống đề xuất tốt hơn hệ thống truyền trực tiếp ở vùng tỷ lệ tín hiệu trên 
nhiễu (SNR) trung bình và cao. Xác suất dừng hệ thống với giá trị tối ƣu của α và 
 là không đổi và không phụ thuộc vào SNR. 
Trong mô hình (ii), NCS đã xây dựng mô hình toán cho hệ thống thu thập 
năng lƣợng nút nguồn S và nút đích D có nhiều anten. Nội dung nghiên cứu cũng 
đề xuất kỹ thuật tính toán xác suất dừng hệ thống tốt hơn phƣơng pháp truyền thống 
và chứng minh rằng độ lợi phân tập của hệ thống là tƣơng đƣơng với hệ thống 
tƣơng tự truyền thống (không dùng thu thập năng lƣợng). 
Với mô hình (iii), NCS đã phân tích hiệu năng hệ thống chuyển tiếp song 
công với kênh truyền Nakagami-m, nút nguồn và nút chuyển tiếp thu thập năng 
lƣợng từ nguồn ngoài. Xác suất dừng hệ thống dạng tƣờng minh đƣợc xác định. Kết 
quả phân tích đã xác định đƣợc giá trị hệ số phân chia thời gian tối ƣu không phụ 
thuộc vào SNR và hệ số kênh truyền m. 
Đóng góp chính của chƣơng 2 là đề xuất phƣơng pháp giải tích mới, các 
phƣơng thức nâng cao hiệu năng hệ thống vô tuyến chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật 
thu thập năng lƣợng. Chƣơng 2 đã đƣa ra các mô hình hiệu quả nhằm tăng độ ổn 
định, độ lợi phân tập, tăng tốc độ truyền dữ liệu, và giảm xác suất dừng cho hệ 
thống. Hơn nữa, chƣơng 2 cũng đƣa ra các biểu thức toán học dạng đóng (closed 
form) để đánh giá hiệu năng của các mô hình đề xuất. Các biểu thức dạng đóng này 
dễ dàng sử dụng trong việc thiết kế và tối ƣu hệ thống. Những mô hình đề xuất tại 
chƣơng 2 có thể ứng dụng thiết kế các mạng kết nối vạn vật, cảm biến, truyền thông 
tin về cảnh báo mực nƣớc, cháy rừng, thiên tai và nhiều loại ứng dụng khác. 
56 
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG VÔ 
TUYẾN CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU SỬ DỤNG KỸ THUẬT THU 
THẬP NĂNG LƢỢNG VÔ TUYẾN 
3.1. Giới thiệu 
Khác với chƣơng 2 là nghiên cứu về hệ thống vô tuyến chuyển tiếp một 
chiều, thông tin truyền từ nút nguồn tới nút đích thông qua nút chuyển tiếp, chƣơng 
3 nghiên cứu về hệ thống vô tuyến chuyển tiếp hai chiều, hai nút nguồn trao đổi 
thông tin thông qua nút chuyển tiếp. Chƣơng này lần lƣợt phân tích đánh giá hiệu 
năng mạng vô tuyến chuyển tiếp hai chiều sử dụng kỹ thuật thu thập năng lƣợng vô 
tuyến, với kênh truyền fading rayleigh, kênh truyền Nakagami-m. Nghiên cứu lần 
lƣợt đƣa ra đƣợc biểu thức dạng đóng của xác suất dừng hệ thống và mô phỏng 
Monte-Carlo để kiểm chứng kết quả. 
Đóng góp của chương 3 được trình bày tại công trình công bố số 4 và 5. 
Mạng chuyển tiếp hai chiều sử dụng kỹ thuật thu thập năng lƣợng cũng đƣợc 
quan tâm nghiên cứu nhƣ ở [73], [74], [75], [76]. Cụ thể, trong [73], nhóm tác giả 
đã đánh giá hiệu năng của hệ thống truyền chuyển tiếp hai chiều trong môi trƣờng 
vô tuyến nhận thức với nút chuyển tiếp thu thập năng lƣợng trong điều kiện suy 
giảm phần cứng. Trong [74], Tutuncuoglu và cộng sự đã đề xuất các giao thức cho 
phép tối đa tổng thông lƣợng của mạng chuyển tiếp hai chiều với giả sử các nút 
mạng hoạt động dựa trên năng lƣợng thu thập và không có bộ đêm. Các kết quả 
phân tích đã chỉ ra rằng kỹ thuật chuyển tiếp có ảnh hƣởng đáng kể lên giao thức 
truyền tối ƣu. Tại [75] đã xem xét mạng chuyển tiếp hai chiều thu thập năng lƣợng 
vô tuyến với một nút mạng không thu thập năng lƣợng và một nút mạng có sử dụng 
thu thập năng lƣợng. Nhóm tác giả đã đề xuất một giao thức truyền tối ƣu dựa trên 
mô hình thu thập năng lƣợng ngẫu nhiên. Gần đâ