Luận án Nghiên cứu hệ thống thông tin chuyển tiếp sử dụng đa truy nhập không trực giao thu thập năng lượng vô tuyến tại nút chuyển tiếp

c m¤ch điện tû s³ không hoàn toàn lý tưởng, do đó qu¡ tr¼nh SIC t½n hi»u
s³ cán dư mët lượng công su§t cõa t½n hi»u được SIC và có thº gọi là SIC
không hoàn h£o. Để làm rã sự t¡c động cõa ho¤t động SIC không hoàn h£o
trong ph¦n ti¸p theo s³ tr¼nh bày chi ti¸t.
2.3.3. SIC không hoàn h£o
 Gi£ sû r¬ng c£ hai nút R và D2 SIC không hoàn h£o x1, có nghĩa r¬ng cán
dư mët lượng công su§t cõa x1 trong tªp t½n hi»u thu. Khi đó SINR t¤i R và
D2 được biºu di¹n bởi hai biºu thùc sau:
 2
 a2PS hSR
 γx^2 = n ; (2.26)
 R j 2 j 2
 a1ρ1PS hSR + σ
 j n j R
 2
 a2PR g2
 γx^2 = ; (2.27)
 D2 j 2 j 2
 a1ρ2PR g2 + σ
 j j D2
trong đó 0 ρi 1 với i 1; 2 là h» sè công su§t dư t¤i R và D2.
 ≤ ≤ 2 f g
 Tø (2.26) và (2.27), x¡c su§t gi£i m¢ không thành công x2 trong điều ki»n
SIC không hoàn h£o được vi¸t như sau:
 a P h 2 a P g 2
 I−SIC x1 2 S SRn 2 R 2
 P = Pr min j j ; j j γth2 :
 x2 2 2 2 2
 " a1PSρ1 hSRn + σR a1PRρ2 g2 + σ ! ≤ #
 j j j j D2
 (2.28)
 Sau khi bi¸n đổi biºu thùc (2.28) và sû dụng t½nh ch§t x¡c su§t có điều
ki»n nhªn được k¸t qu£ sau:
 1
 "
 I−SIC x1
 P = 1 1 FY fX (x) dx; (2.29)
 x2 − − x
 Z h  i
trong đó  = γth2 và " = γth2 và σ2 = σ2 = 1.
 PS(a2−a1ρ1γth2) φPS(a2−a1ρ2γth2) R D2
 Sau mët sè ph²p bi¸n đổi (2.29) s³ nhªn được biºu thùc tường minh x¡c
 52
su§t gi£i m¢ không thành công x2 trong trường hñp SIC không hoàn h£o là:
 N 1
 n−1 N n " nx
 PI−SIC x1 = 1 ( 1) exp exp dx
 x2
 − n=1 − n !Ω1 −Ω2x −Ω1
 X Z    
 k−1
 N Nt k k
 n−1 N n ( 1) " 1 n
 = 1 ( 1) − Ek :
 n Ω k! Ω  Ω
 − n=1 − ! 1 k=0 2 1
 X X      
 (2.30)
 Như vªy trong trường hñp h» thèng SIC không hoàn h£o, có thº mô t£ h»
thèng thông qua biºu thùc x¡c su§t không thº gi£i m¢ x2 như (2.30). Biºu
thùc này có thº sû dụng để t½nh to¡n c¡c tham sè cho c¡c m¤ng trong thực
t¸ b¬ng c¡ch ước lượng tham sè ρi theo ch§t lượng c¡c bë SIC.
 Tương tự, khi công su§t ph¡t lớn thực hi»n ph²p x§p x¿ và nhªn được:
 N
 n−1 N 4n" 4n"
 PI−SIC x1 1 ( 1) K : (2.31)
 x2 1
 ≈ − n=1 − n !sΩ1Ω2 sΩ1Ω2 !
 X
 Mët trong nhúng ti¶u chu©n để kh£o s¡t ph©m ch§t h» thèng ho¤t động
tr¶n k¶nh pha-đinh là x¡c su§t léi. Do đó trong ph¦n ti¸p theo s³ tr¼nh bày
thông sè x¡c su§t léi trung b¼nh cõa h» thèng NOMA chuyºn ti¸p đường
xuèng có ùng dụng kỹ thuªt thu thªp n«ng lượng RF. Đây là biºu thùc gi£i
t½ch trong h» thèng thu thªp n«ng lượng RF chưa được tr¼nh bày trước đây
do t½nh ch§t phùc t¤p cõa c¡c bước t½nh to¡n.
2.3.4. X¡c su§t léi symbol
 Trong ph¦n này ch¿ tr¼nh bày x¡c su§t léi đối với phương thùc đi·u ch¸
M-PSK [83] và sû dụng l¤i biºu thùc x§p x¿ cõa SINR (2.25). X¡c su§t léi
symbol trung b¼nh cõa h» thèng được định nghĩa là:
 1
 SEP = E aQ p2bx = a Q p2bx fX (x) dx; (2.32)
 h  i Z0  
 53
 1 −t2=2
trong đó Q (x) = 1=p2π x e dt được định nghĩa là hàm Q [84]. C¡c h»
sè a; b phụ thuëc vào mùcR điều ch¸, với điều ch¸ BPSK ta có a = 1; b = 1.
Sû dụng c¡ch bi¸n đổi trong [85, ct, (32)], SEP được vi¸t như sau:
 1
 apb e−bx
 SEP = F (x) dx: (2.33)
 2pπ px X
 Z0
 Thay th¸ biºu thùc (2.25) vào (2.33) và sau mët sè bước t½nh to¡n, nhªn
được SEP đối với x2 là:
 1
 −bx N
 apb e n−1 N 4n$x 4n$x
 SEP = 1 ( 1) K1 dx
 2pπ px " − n=1 − n !s Ω1Ω3 s Ω1Ω3 !#
 Z0 X
 N 1
 a apb n−1 N 4n$ −bx 4n$x
 = ( 1) e K1 dx;
 2 − 2pπ n=1 − n !sΩ1Ω3 s Ω1Ω3 !
 X Z0
 (2.34)
trong đó $ = (1 α) =2a2αηPS
 −
 Sû dụng bi¸n đổi t½ch ph¥n trong [82, ct, (6.614.5)], sau mët sè bước t½nh
to¡n, biºu thùc SEP x§p x¿ được biºu di¹n như sau:
 a N ( 1)n−1apb N n$ 1 n$
 SEP = − exp (K);
 2 2 n 2Ω Ω b3 2bΩ Ω
 − n=1 ! 1 3 r 1 3 J
 X  
 (2.35)
 n$ n$
trong đó (K) = K1 K0 .
 J 2bΩ1Ω3 − 2bΩ1Ω3
 h    i
2.3.5. Dung lượng trung b¼nh
2.3.5.1. Dung lượng trung b¼nh khi SIC hoàn h£o
 Trong ph¦n này, luªn ¡n tr¼nh bày biºu thùc dung lượng trung b¼nh cõa
h» thèng, đây là tham sè thº hi»n sự vượt trëi cõa c¡c h» thèng NOMA so
với h» thèng OMA. Tương tự như ph¦n tr¶n, kịch b£n thù nh§t gi£ sû r¬ng
 54
SIC t¤i R và D2 là hoàn h£o. Xu§t ph¡t tø định nghĩa v· dung lượng trung
b¼nh cõa h» thèng NOMA là têng dung lượng đạt được t¤i méi mët người
dùng. Đối với h» thèng đề xu§t, biºu thùc dung lượng trung b¼nh được thº
hi»n bởi công thùc (2.36).
 C¯ = C¯ x1 + C¯ x2 : (2.36)
 sum D1 D2
 Để nhªn được biºu thùc dung lượng trung b¼nh như ở (2.36), trước h¸t c¦n
x¡c định được dung lượng cõa tøng người dùng ri¶ng l´.
 Dung lượng tùc thời đạt được t¤i D1 được x¡c định bởi biºu thùc sau:
 1 α
 Cx1 = − log 1 + min γx1 ; γx^1
 D1 2 2 f R D1 g
 1 α  a Ph 2 a P g 2
 = log 1 + min 1 S SRn ; 1 R 1 :
 − 2 j 2 j 2 j2 j 2
 2 (a2PS hSRn + σR a2PR g1 + σ )!
 j j j j D1
 (2.37)
 Trong c¡c h» thèng thu thªp n«ng lượng do sự suy hao tr¶n k¶nh vô
tuy¸n, n«ng lượng thu thªp được t¤i nút chuyºn ti¸p r§t nhỏ, do đó x¡c su§t
 2 2
 a1PSjhSRn j a1PRjg1j
 2 2 > 2 2 x£y ra là ch­c ch­n như được tr¼nh bày trong [86].
a2PSjhSRn j +σ a2PRjg1j +σ
 R D1
Để kiºm chùng l¤i nhªn định tr¶n, H¼nh 2.4 v³ đồ thị cõa hai hàm CDF cõa
 2 2
 a1PSjhSRn j a1PRjg1j
γSRn = 2 2 và γRD1 = 2 2 . Gi£ sû r¬ng kho£ng c¡ch tø S
 a2PSjhSRn j +σ a2PRjg1j +σ
 R D1
đến Rn b¬ng kho£ng c¡ch tø Rn đến D1, nhưng do mùc công su§t cán l¤i cõa
nút chuyºn ti¸p sau khi đã thu thªp n«ng lượng luôn nhỏ hơn công su§t ph¡t
cõa nguồn do đó x¡c su§t để Pr(γSRn < γth) luôn nhỏ hơn Pr(γRD1 < γth)
như được minh họa trong H¼nh 2.4. Do đó hi»u n«ng cõa h» thèng chuyºn
ti¸p luôn phụ thuëc vào chặng có SINR nhỏ nh§t so với toàn tuy¸n.
 Khi đó biºu thùc (2.37) được vi¸t l¤i như sau:
 8 55
 0
 10
 1 α ∞
 γ C1 = − log2(1 + Γ1)fΓ1 (γ1)dγ1. (51)
 RD 2 ln 2
 n Z0
 −1
 10
 Based on the properties of average variable random, after
 some manipulation and using the integration-by-parts method
 −2 we have
 10
 ∞
 γ 1 α 1 FΓ1 (γ1)
 SR C1 = − − dγ1, (52)
 2 ln 2 1 + γ1
 −3 Z0
 10
 Hàm phân bố tích lũy Similar, the steps work in (51), we can rewrite the second
 part as follow:
 −4
 10 ∞
 F (γ ) 1 α
 γ th
 SR C2 = − log2(1 + Γ2)fΓ2 (γ2)dγ2
 F (γ ) 2 ln 2
 γ th
 RD Z0
 n
 ∞
 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 α 1 FΓ2 (γ1)
 SNRs [dB] = − − dγ2, (53)
 2 ln 2 1 + γ2
 Z0
 H¼nh 2.4: So s¡nh hàm ph¥n bè t½ch lũyγ cõa SINRγ chặng 1 và chặng 2 cõa h» thèng EH.
 Fig. 4. The comparison CDF of SR and RD to reduce complexity of the where the FΓ1 (γ) and FΓ2 (γ) is given in (48) and (49).
 analytical. With the help of [20, eq. (7.811.5)] and [20, eq. (9.343)]
 after some manipulations, we have we have C1 and C2 as
 2 2
 To simply, we let Γ1 = φΨ hmwm gn (˜b + ψ2 + bn) and
 2 K
 2 2 ˜ | | | | N 2
 Γ2 = φΨ h1mwmα gn (b + ψ2). ThusP weR haveg1 a CDFs1 of Γ1 n 1
 x1 | | | | 1 α N ( 1) − nΩSR
 C = log 1 + C1 = − −
 andDΓ12 given− as 2 j2 j 2 K
 2 ln 2 n Γ(K)[(1 ρ)ΩSR] ΩRDj φΨ !
 2 PR g1 a2 + σD ! n=1   − B
 1 X K
 j j 2
 2 2 K 3,1 n −
 N 2 G , (54)
 1 α N φP2( S1)nhSR1 n g1nγ +Ω 1 1,3 2
 − 1 SR × (1 ρ) ΩSRφΨ ΩRDj K K K
 F (γ =) = 1 − log − j j j j : (2.38)  2 , 2 , 2 !
 Γ1 1 2 2K 2 − B − −
 −2 n Γ(K)[(1 ρ)ΩSR] ΩRDj φΨ 
 n=1   φPS hSRn g 1 a2 + 1!! 
 X −j j j j B and 
 4nγ1 K
 . (48) N n 1 2
 Tø công thùc dung lượngK tùc thời được2 x¡c định như trong (2.38),1 α dungN ( 1) − nΩSR
 × K s(1 ρ) ΩSRφΨ ΩRDj ! C = − −
 − B 2 2 ln 2 n Γ(K)[(1 ρ)Ω ]K Ω φΨ
 n=1   − SR RDj C !
 and X K
lượng trung b¼nh cõa k¶nh truy·n tø S đến D1 được vi¸t thành: 2
 3,1 n −
 G1,3 2 . (55)
 × (1 ρ) ΩSRφΨ ΩRDj K , K , K !
 1 α K − C − 2 − 2 2
 x1 N n 12 2 2 
 C¯ = log 1N + φP 2(h1) − g nγ2ΩSR 
 D1 E F (γ−) = 1 2 S −SRn 1 The proof will be shown in Appendix-B 
 Γ2 2 − n Γ(K)[(1j ρ)Ωj j ]Kj Ω φΨ
 n=1 SR RDj !
  X  −  C
 1 α 4nγ 2 2 IV. NUMERICAL RESULTS
 − log 1 + a2φPS hSR2 g1
 E 2 K 2 n . (49)
 2 × K (1 ρ) ΩSRφΨ ΩRD In this section, typical numerical results are provided to
 − s − j jC j jj !
  1  1  analyze the performance of the SWIPT-NOMA system in
 1 whereα =1 (˜b + bFnX+ (ψγ2)), = (˜b +1ψ2).α 1 FY (γ) terms of the outage probability, ergodic rate and the optimal
 = B dγC dγfraction; of time(2.39) for energy harvesting to minimum OP. The
 −FΓ (γ) and−FΓ (γ) is solved by Appendix-A− −
 2 ln 21 1 +2 γ − 2 ln 2 1 + γ simulation parameters are set as follows. The threshold data
 FromZ0 (47) we can rewrite the ergodic rateZ0 as
 rates of Dn are r1 = r2 = r3 = 1 [b/s/Hz]. The energy
 I1 1 α I2 conversion efficiency coefficient of R are η = 0.85. The
 E[Rm,n] = − E log2 (1 + Γ1)
 2 number of relay nodes is M = 3 and each cluster have three
 2 2 h i 2 2
 | {z } |C1 {z UEs} is severed instantaneous by each R. The power allocation
trong đó X = φPS hSRn g1 và Y = a2φPS hSRn g1 .
 j j j j 1 α j j j j coefficient of the nth user an = (N n + 1)/µ, where µ is
 N −
 | − E log{z2 (1 + Γ2) } . (50) √a P = 1
 Dựa vào x¡c su§t cõa mët hàm− 2 hai bi¸n đồng thời chúng tachosen nhªn such được that c¡cn=1 n S . To simplify the system
 h i design and settings, we select the power allocation coefficient
 C2
 at the BS and theP relay node are the same.
 Expression (50) follows| from the{z strictly monotonically} in- In Fig.5, we present the outage probability of each user
 creasing property of the logarithm function for non-negative versus SNR in dB. In this demonstrating result, we assume
 real numbers. that fixed power allocations. In this figure, we also see that
 56
hàm CDF tương ùng cõa X và Y như sau: (Xem phụ lục B)
 N
 n−1 N 4nγ 4nγ
 FX (γ) = 1 ( 1) K1 : (2.40)
 − n=1 − n !sφPSΩ1Ω2 sφPSΩ1Ω2 !
 X
 N
 n−1 N 4nγ 4nγ
 FY (γ) = 1 ( 1) K1 :
 − n=1 − n !sa2φPSΩ1Ω2 sa2φPSΩ1Ω2 !
 X
 (2.41)
 Thay th¸ c¡c công thùc (2.40) và (2.41) vào (2.39) và sû dụng c¡c bi¸n đổi
trong [82, CT, (7.811.5), (9.34.3)] nhªn được c¡c biºu thùc I1 và I2.
 N 0
 1 α n−1 N 31 n
 I1 = − ( 1) G13 ; (2.42)
 2 ln 2 − n φPSΩ1Ω2 0; 3 ; − 1
 n=1 !  4 4 !
 X 
 N  0
 1 α n−1 N 31 n
 I2 = − ( 1) G13 ; (2.43)
 2 ln 2 − n a2φPSΩ1Ω2 3 1
 n=1 ! 0; ; − !
 X  4 4
trong đó Gm;n x a1;:::;ap được định nghĩa là hàm Meijer's G [82, CT, (9.3)].
 p;q jb1;:::;bq
 B¬ng phương ph¡p tương tự, dung lượng tùc thời cõa k¶nh truy·n tø S
đến D2 được x¡c định như công thùc (2.44).
 1 α
 Cx2 = − log 1 + γe2e ; (2.44)
 D2 2 2 D2
  
trong đó γe2e = min γx2 ; γx^2 .
 D2 f R D2 g
 Tø biºu thùc dung lượng tùc thời, theo định nghĩa ph²p to¡n trung b¼nh
hóa, nhªn được dung lượng trung b¼nh cõa k¶nh truy·n tø S đến D2 như công
thùc (2.45).
 1 α
 ¯ x2 e2e
 CD = E − log2 1 + γD
 2 2 2
  1  
 1 α 1 Fγe2e (γ)
 = − − D2 dγ; (2.45)
 2 ln 2 1 + γ
 Z0
 57
trong đó Fγe2e (γ) được x¡c định là.
 D2
 N
 n−1 N 4nξ 4nξ
 Fγe2e (γ) = 1 ( 1) K1 ; (2.46)
 D2
 − n=1 − n !sΩ1Ω3 sΩ1Ω3 !
 X
với ξ = γth2(1−α) .
 2a2αηPS
 Thay th¸ Fγe2e (γ) vào (2.45), sû dụng c¡c bi¸n đổi như t½nh to¡n ở I1 hoặc
 D2
I2 dung lượng trung b¼nh tø S đến D2 được tr¼nh bày dưới d¤ng biºu thùc
tường minh như sau:
 N 0
 1 α n−1 N nξ
 C¯ x2 = ( 1) G31 : (2.47)
 D2 − 13
 2 ln 2 − n Ω1Ω3 0; 3 ; − 1
 n=1 !  4 4 !
 X 
 K¸t hñp c¡c biºu thùc (2.42), (2.43) và (2.47) nhªn được dung lượng trung
b¼nh cõa h» thèng NOMA chuyºn ti¸p đường xuèng với kịch b£n SIC hoàn
h£o t¤i nút chuyºn ti¸p và nút đích. Tuy nhi¶n trong c¡c h» thèng thực t¸
bë SIC không thº t¡ch t½n hi»u mët c¡ch hoàn h£o d¨n đến t¡c động r§t lớn
đến dung lưñng cõa h» thèng, do đó trong ph¦n ti¸p theo s³ xem x²t trường
hñp s¡t với thực t¸ hơn.
2.3.5.2. Dung lượng trung b¼nh khi SIC không hoàn h£o
 Phương ph¡p x¡c định công thùc têng qu¡t cõa dung lượng trong trường
hñp SIC không hoàn h£o tương tự như SIC hoàn h£o, nhưng v§n đề kh¡c
nhau ở gi¡ trị t¿ sè SINR do lượng công su§t cán l¤i cõa ho¤t động SIC. Khi
đó dung lượng trung b¼nh cõa trường hñp SIC không hoàn h£o được đưa ra
như biºu thùc sau:
 C¯ I−SIC = C¯ x1 + C¯ x2=I−SIC; (2.48)
 sum D1 D2
trong đó C¯ x1 đã được t½nh to¡n trong công thùc (2.39). Chú ý r¬ng SIC ch¿
 D1
thực hi»n t¤i nút chuyºn ti¸p và D2.
 58
 C¡c ph²p t½nh to¡n thực hi»n tương tự như ở ph¦n tr¶n, dung lượng tùc
thời cõa k¶nh truy·n tø S đ¸n D2 với trường hñp SIC không hoàn h£o k½ hi»u
là C¯ x2=I−SIC và được x¡c định bởi biºu thùc sau đây.
 D2
 1 α
 Cx2=I−SIC = − log 1 + min γx2 ; γx^2 : (2.49)
 D2 2 2 R D2
  n o
 x2=I−SIC
 Tø biºu thùc SINR trong (2.26) và (2.27), vi¸t l¤i CD2 như sau:
 1 α a P h 2 a P g 2
 Cx2=I−SIC = log 1 + min 2 S SRn ; 2 R 2 ;
 D2 − 2 j 2j j 2j
 2 " a1PSρ1 hSRn + 1 a1PRρ2 g2 + 1!#
 j j j j
 (2.50)
trong đó σ2 = σ2 = 1. B¬ng c¡ch lý luªn như đã được tr¼nh bày trong [86],
 R D2
dung lượng tùc thời Cx2=I−SIC được x¡c định như sau:
 D2
 1 α a P g 2
 Cx2=I−SIC = log 1 + 2 R 2 : (2.51)
 D2 − 2 j 2j
 2 " a1PRρ2 g2 + 1#
 j j
 Thực hi»n ph²p to¡n trung b¼nh hóa biºu thùc (2.51) và bi¸n đổi hàm
logarit nhªn được:
 1 α
 ¯x2=I−SIC 2
 CD = − E log2 1 + PR g2 (a1ρ2 + a2)
 2 2 j j
 1 α  2 

 − E log2 1 + a1ρ2PR g2 : (2.52)
 − 2 j j
   

 Dựa vào t½nh ch§t cõa ph²p to¡n trung b¼nh và thực hi»n t½ch ph¥n tøng
ph¦n, tø (2.52) có thº vi¸t l¤i thành.
 1 1
 1 α 1 FU (u) 1 α 1 FV (v)
 C¯x2=I−SIC = − − du − − dv; (2.53)
 D2 2 ln 2 1 + u − 2 ln 2 1 + v
 Z0 Z0
 J1 J2
 2 2 2 2
trong đó U = φP| S hSR g{z2 κ, V =}a1ρ|2φPS hSR {z g2 , κ =} a1ρ2 + a2,
 j n j j j j n j j j
 2α
φ = 1−α . Muèn t½nh được c¡c biºu thùc J1;J2 trước h¸t c¦n x¡c định được
c¡c hàm CDF cõa U và V .
 59
 Dựa vào t½nh ch§t cõa hàm ph¥n phèi t½ch lũy đối với t½ch hai bi¸n ng¨u
nhi¶n, sau mët sè ph²p bi¸n đổi đơn gi£n, CDF cõa U và V được x¡c định
như sau:
 N
 n−1 N 4nu 4nu
 FU (u) = 1 ( 1) K1 ; (2.54)
 − n=1 − n !sκφPSΩ1Ω3 sκφPSΩ1Ω3 !
 X
 N
 n−1 N 4nv 4nu
 FV (v) = 1 ( 1) K1 ;
 − n=1 − n !sa1ρ2φPSΩ1Ω3 sa1ρ2φPSΩ1Ω3 !
 X
 (2.55)
 Thay th¸ (2.54) và (2.55) vào (2.53) nhªn được c¡c biºu thùc J1 và J2.
 N 0
 1 α n−1 N 31 n
 J1 = − ( 1) G13 ; (2.56)
 2 ln 2 − n (a1ρ2 + a2)φPSΩ1Ω3 0 3 1
 n=1 !  ; 4 ; − 4 !
 X 
 N 0
 1 α n−1 N 31 n
 J2 = − ( 1) G13 : (2.57)
 2 ln 2 − n a1ρ2φPSΩ1Ω3 0; 3 ; − 1
 n=1 !  4 4 !
 X 
 Cuèi cùng thay th¸ c¡c biºu thùc J1, J2 vào (2.53) và k¸t hñp với I1, I2 và
nhªn đưñc dung lượng trung b¼nh cõa h» thèng trong trường hñp SIC không
hoàn h£o như sau:
 ¯ I−SIC
 C = I1 I2 + J1 J2: (2.58)
 sum − −
 Lưu ý r¬ng I1 và I2 đã được x¡c định ở hai biºu thùc (2.42) và (2.43) ở
ph¦n tr¶n, trong ph¦n này ch¿ sû dụng l¤i k¸t qu£.
 Để kiºm chùng c¡c k¸t qu£ ph¥n t½ch vøa được x¡c định, trong ph¦n ti¸p
theo s³ tr¼nh bày c¡c k¸t qu£ mô phỏng và th£o luªn để th§y được ưu nhưñc
điểm cõa h» thèng đề xu§t, cõng cè đë tin cªy cõa phương ph¡p ph¥n t½ch.
 60
2.4. K¸t qu£ mô phỏng
 Ph¦n này cung c§p c¡c k¸t qu£ mô phỏng h» thèng b¬ng phương ph¡p
Monte-Carlo tr¶n ph¦n m·m Matlab với c¡c mục đích: i) Đánh gi¡ ph©m
ch§t cõa h» thèng đề xu§t, so s¡nh k¸t qu£ SIC không hoàn h£o và SIC hoàn
h£o để th§y sự t¡c động cõa bë SIC đến ph©m ch§t h» thèng. Đánh gi¡ £nh
hưởng sè lượng nút chuyºn ti¸p đến ph©m ch§t h» thèng NOMA có ùng dụng
thu thªp n«ng lượng vô tuy¸n; ii) kiºm tra sự ch½nh x¡c đối với c¡c k¸t qu£
ph¥n t½ch trong ph¦n 2.3.
 Mô h¼nh mô phỏng h» thèng gồm 3 nút đầu cuèi (1 nút nguồn, 2 nút đích),
nút chuyºn ti¸p l¦n lượt được thay đổi tø 1-3, c¡c nút thuëc mët mặt ph¯ng
hai chi·u. Kho£ng c¡ch tø nút nguồn S đến nút đích D1 được chu©n hóa b¬ng
1. Nút chuyºn ti¸p được đặt giúa nút nguồn và D1. Trong kịch b£n này gi£
sû r¬ng nút đích D2 được đặt g¦n nút chuyºn ti¸p hơn so với nút đ½ch D1, do
đó độ lớn k¶nh truy·n trung b¼nh tø nút chuyºn ti¸p đến D2 lớn hơn độ lớn
k¶nh trung b¼nh tø nút chuyºn ti¸p đến D1. T¤o k¶nh truy·n ng¨u nhi¶n có
ph¥n bè Rayleigh, d¤ng điều ch¸ được chọn là BPSK. Ngo¤i trø mô phỏng
SEP, cán mô phỏng để kiºm chùng OP, C chúng ta ch¿ c¦n t¤o m£ng SNR
theo k¶nh truy·n ng¨u nhi¶n và đếm sè l¦n gi¡ trị SNR nhªn được th§p hơn
ngưỡng (đối với OP), đếm gi¡ trị SNR (đối với C) mà không c¦n t¤o d¤ng
điều ch¸ và gi£i điều ch¸ để chương tr¼nh ch¤y ti¸t ki»m thời gian.
 C¡c tham sè được cài đặt như B£ng 2.1. Tuy nhi¶n có trường hñp kh£o
s¡t thông sè OP theo gi¡ trị cõa α để t¼m gi¡ trị tèi ưu kho£ng thời gian thu
thªp n«ng lượng, khi đó α được t¤o bởi mët m£ng có gi¡ trị tø 0 đến 1.
 H¼nh 2.5 và H¼nh 2.6 biºu di¹n x¡c su§t gi£i m¢ không thành công c¡c t½n
 61
 B£ng 2.1: B£ng c¡c tham sè mô phỏng
 Tham sè Gi¡ trị
 H» sè ph¥n bê công su§t a1 = 0:7, a2 = 0:3
 Tèc độ ngưỡng y¶u c¦u t¤i c¡c nút đích R1 = 0:5(bpcu);R2 = 1(bpcu)
 T¿ l» thời gian thu thªp n«ng lượng α = 0:3
 Độ lớn k¶nh trung b¼nh ΩSRn = ΩRnD1 = 1, ΩRnD2 = 2
 Hi»u su§t m¤ch t¡i t¤o n«ng lượng η = 0:85
 H» sè dư công su§t sau khi SIC không
 ρ = 0:01; ρ = 0:04
 hoàn h£o 1 2
 0
 10
 1
 x
 −1
 10
 N = 1, 2, 3
 −2
 10
 Xác suất giải mã không thành công
 Mô phỏng
 Lý thuyết xấp xỉ
 −3 Lý thuyết chính xác
 10
 0 5 10 15 20 25 30 35 40
 SINR [dB]
 H¼nh 2.5: X¡c su§t gi£i m¢ không thành công x1 khi N kh¡c nhau.
hi»u x1; x2, trong c¡c k¸t qu£ này kh£o s¡t trường hñp SIC hoàn h£o. Tø k¸t
qu£ ở hai H¼nh này nhªn th§y r¬ng, khi t«ng sè nút chuyºn ti¸p tø 1 l¶n 2
ph©m ch§t h» thèng t«ng nhi·u hơn so với ph©m ch§t khi t«ng sè nút chuyºn
ti¸p tø 2 nút l¶n 3 nút. Theo [87] đã chùng minh r¬ng phương ph¡p lựa chọn
tøng ph¦n CSI luôn có bªc ph¥n tªp b¬ng mët, phương ph¡p lựa chọn toàn
ph¦n CSI có độ lñi ph¥n tªp b¬ng sè nút chuyºn ti¸p. Do đó, k¸t qu£ mô
h¼nh đề xu§t hoàn toàn hñp lý, trong mô h¼nh này ch¿ đạt được độ lñi SINR
 62
 0
 10
 2
 x
 −1
 10
 N = 1, 2, 3
 −2
 10
 Xác suất giải mã không thành công
 Mô phỏng
 Lý thuyết chính xác 
 −3 Lý thuyết xấp xỉ
 10
 0 5 10 15 20 25 30 35 40
 SINR [dB]
 H¼nh 2.6: X¡c su§t gi£i m¢ không thành công x2 khi N kh¡c nhau.
mà không đ¤t được độ lñi ph¥n tªp, nhưng h» thèng đề xu§t s³ gi£m được
mët núa chi ph½ hồi ti¸p. Tø k¸t nhªn được ở c¡c H¼nh 2.5 và H¼nh 2.6 cho
th§y r¬ng, càng t«ng sè nút chuyºn ti¸p th¼ kho£ng c¡ch độ lñi được c£i thi»n
th¶m không đáng kº. Khi sè nút chuyºn ti¸p lớn đến mët tªp nào đó đồ thị s³
hëi tụ v· mët đường cong duy nh§t, điều này có thº chùng minh thông qua
c¡c biºu thùc x¡c su§t gi£i m¢ không thành công c¡c t½n hi»u x1 và x2 ch½nh
là c¡c chuéi đan d§u. C¡c chuéi này s³ hëi tụ theo ti¶u chu©n Lepnit. Do đó
sè lượng nút tham gia vào nhóm chuyºn ti¸p không n¶n qu¡ lớn, v¼ s³ phùc
t¤p cho định tuy¸n và qu£n lý cõa c¡c lớp cao hơn. Th¶m vào đó cũng th§y
r¬ng đường mô phỏng trùng hñp với đường lý thuy¸t ch½nh x¡c, chùng tỏ c¡c
biºu thùc ph¥n t½ch lý thuy¸t hoàn toàn đúng. Ngoài ra đường x§p x¿ n¬m
dưới đường mô phỏng là do thực hi»n ph²p to¡n x§p x¿ biºu thùc t½ch ph¥n
 63
với mi·n l§y cªn lớn hơn so với mi·n t½ch ph¥n ch½nh x¡c, d¨n đến k¸t qu£
cõa biºu thùc luôn nhỏ hơn k¸t qu£ mô phỏng h» thèng. Tr¶n c£ hai h¼nh cho
th§y, khi SNR lớn th¼ k¸t qu£ mô phỏng trùng khớp với k¸t qu£ ph¥n t½ch,
điều đó hoàn toàn phù hñp với gi£ thi¸t để thực hi»n x§p x¿ biºu thùc (2.20)
và (2.25).
 0
 10
 2
 x
 −1
 10
 ρ = 0. 1, ρ = 0. 4
 1 0 2 0
 N = 1, 2, 3
 −2
 10
 Mô phỏng SIC không hoàn hảo 
 Lý thuyết SIC không hoàn hảo
 Xác suất giải mã không thành công symbol Mô phỏng SIC hoàn hảo
 Lý thuyết SIC hoàn hảo
 −3
 10
 0 5 10 15 20 25 30 35 40
 SINR [dB]
H¼nh 2.7: So s¡nh SIC hoàn h£o và không hoàn h£o t¤i R và D2 với ρ1 = 0:01 và ρ2 = 0:04 t¡c động
đến hi»u su§t người dùng 2.
 H¼nh 2.7 biºu di¹n x¡c su§t gi£i m¢ không thành công t½n hi»u x2, trong
hai trường hñp SIC hoàn h£o và SIC không hoàn h£o, có nghĩa là nút R và
nút đích D2 thực hi»n SIC h¸t và không h¸t n«ng lượng t½n hi»u x1, gi£ sû h»
sè dư n«ng lượng do bë SIC không hoàn h£o t¤i nút R và nút đích D2 tương
ùng là ρ1 = 0:01 và ρ2 = 0:04. Trước h¸t, tr¶n H¼nh 2.7 th§y r¬ng k¸t qu£
mô phỏng trùng với k¸t qu£ cõa c¡c biºu thùc lý thuy¸t đã được x¡c định
ở ph¦n ph¥n t½ch, chùng tỏ c¡c biºu thùc đã t½nh to¡n là hoàn toàn ch½nh
 64
x¡c. Tø k¸t qu£ tr¶n H¼nh 2.7 chúng ta th§y r¬ng, SIC không hoàn h£o thi»t
h¤i v· độ lñi kho£ng 7.5 dB so với SIC hoàn h£o t¤i 5 10−2, mặc dù h» sè
 ×
dư n«ng lượng cõa SIC có gi¡ trị nhỏ hơn so với công su§t t¤p ¥m