Luận án Nghiên cứu mạng truyền thông hợp tác di động băng rộng với điều kiện thông tin trạng thái kênh truyền không hoàn hảo

X  
 γth y1
 exp n y1 exp dy1: (2.17)
 × − ξλ1 −β1
    
Để t½nh t½ch ph¥n trong (2.17) ta sû dụng công thùc [2, CT.(1.111)]
 n
 Nr−1 i Nr−1 Nr−1 Nr−1 n R
 1 γth 1 γth
 y1 = ::: y1 (2.18)
 " i=0 i! ξλ1 # j =0 j =0 j =0 t=1 jt!! ξλ1
 X   X1 X2 Xn Y  
 n
với = ju. Th¸ công thùc (2.18) vào (2.17) và sû dụng công thùc [2,
 R u=1
CT. (3.351.3)]P như
 1
 xne−µxdx = n!µ−n−1 [Re(µ) > 0]: (2.19)
 Z0
Cuèi cùng, Fγ1 (γth) được t½nh như sau:
 Ns Nr−1 Nr−1 Nr−1 n
 1 Ns n 1
 Fγ1 (γth) = ( 1) :::
 β1 n − jt!
 n=0 ! j1=0 j2=0 jn=0 t=1 !
 X R X X −X1−R Y
 γth nβ1γht + ξλ1
 ! : (2.20)
 × ξλ1 R β1ξλ1
    
 - 61 -
 Ti¸p theo, Fγ2 (γth) d¹ dàng được rút ra tø (2.20) b¬ng c¡ch thay th¸
β1 β2, λ1 λ2, Nr Nd, Ns Nr. Sau khi t½nh được hàm CDF cõa
 ! ! ! !
γk với k = 1; 2, ta d¹ dàng t½nh được công thùc x¡c su§t døng cõa h» thèng
OP b¬ng c¡ch th¸ Fγ1 (γth) và Fγ2 (γth) vào (2.14).
2.1.4. K¸t qu£ mô phỏng
 Trong ph¦n này, tôi thực hi»n mô phỏng h» thèng b¬ng ph¦n m·m Matlab
để đánh gi¡ hi»u n«ng cõa h» thèng đã đề xu§t, xem x²t và so s¡nh c¡c k¸t
qu£ mô phỏng Monte Carlo (Monte Carlo Simulation) với c¡c k¸t qu£ ph¥n
t½ch lý thuy¸t (Theory Analysis) với c¡c thông sè mô phỏng như sau: γth = 5
dB, λ1 = 2 dB, λ2 = 2 dB, β1 = 1 dB và β2 = 1 dB.
 0
 10
 Kết quả tính chính xác 
 Kết qủa mô phỏng
 −1 N =N =N =2
 10 s r d
 N =N =N =3
 s r d
 OP
 N =N =N =4
 s r d
 −2
 10
 −3
 10
 −5 0 5 10 15 20
 Q
H¼nh 2.2: X¡c su§t døng cõa m¤ng thù c§p với giới h¤n công su§t can nhi¹u cho ph²p
 Q và sè lượng «ng-ten kh¡c nhau, η = 0:75, ρ = 0:95
 H¼nh 2.2 kh£o s¡t x¡c su§t døng cõa h» thèng thù c§p (Outage Probability
of Secondary Network: OP) tr¶n k¶nh truy·n Rayleigh với sè lượng «ng-ten
 - 62 -
kh¡c nhau. Cụ thº, ta th§y r¬ng khi t«ng sè «ng-ten cõa m¤ng thù c§p tø
Ns = Nr = Nd = 2 l¶n Ns = Nr = Nd = 3 và Ns = Nr = Nd = 4 th¼
hi»u n«ng h» thèng được c£i thi»n rã r»t. Ta th§y c¡c đường OP gi£m g¦n
như là tuy¸n t½nh theo sè lượng «ng-ten ở m¤ng sơ c§p t«ng. H¼nh. 2.2 cũng
tr¼nh bày x¡c su§t døng cõa h» thèng thù c§p với c¡c gi¡ trị Q kh¡c nhau.
Khi t«ng Q th¼ x¡c su§t døng cõa h» thèng thù c§p gi£m tương ùng với hi»u
n«ng cõa m¤ng thù c§p t«ng. H¼nh 2.2 cũng cho ta th§y r¬ng k¸t qu£ nghi¶n
cùu lý thuy¸t và mô phỏng là khớp nhau. Cụ thº, công thùc (2.14) được đưa
ra trong lý thuy¸t và k¸t qu£ mô phỏng Monte-Carlo là phù hñp. H¼nh 2.3
 1
 Kết quả tính chính xác 
 0.9 Kết quả mô phỏng
 0.8
 0.7
 0.6
 N =N =N =2
 s r d
 0.5
 OP
 N =N =N =3
 0.4 s r d
 0.3
 N =N =N =4
 s r d
 0.2
 0.1
 ρ=0.65, Q=5 dB
 0 
 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
 IP
H¼nh 2.3: Sự đánh đổi giúa x¡c su§t døng cõa m¤ng thù c§p và x¡c su§t bị can nhi¹u
 tai m¤ng sơ c§p khi Q=5 dB và ρ = 0:65.
kh£o s¡t sự đánh đổi giúa x¡c su§t døng m¤ng thù c§p với x¡c su§t bị can
nhi¹u ở m¤ng sơ c§p khi Q=5 dB và ρ = 0:65. K¸t qu£ cho th§y r¬ng khi
x¡c su§t døng cõa m¤ng thù c§p t«ng l¶n (tùc kh£ n«ng đứt li¶n l¤c t«ng)
 - 63 -
ùng với x¡c su§t bị can nhi¹u cõa m¤ng sơ c§p (Interference Probability of
The Primary User: IP) gi£m. Hay nói c¡ch kh¡c, có mët sự ràng buëc chặt
ch³ ở đây. N¸u ta muèn hi»u n«ng m¤ng sơ c§p (m¤ng có ph²p sû dụng t¦n
sè) t«ng th¼ đồng nghĩa với vi»c ta ph£i ch§p nhªn hi»u n«ng m¤ng thù c§p
gi£m và ngược l¤i. Ngoài ra trong H¼nh 2.3 cũng ch¿ ra r¬ng khi ta t«ng sè
«ng-ten ở m¤ng thù c§p tø Ns = Nr = Nd = 2 l¶n Ns = Nr = Nd = 3 và
Ns = Nr = Nd = 4 th¼ hi»u n«ng m¤ng thù c§p s³ t«ng. Cụ thº, n¸u ta k´
mët đường song song với trục tung c­t c£ 3 đường cong ùng với 3 trường hñp
(tùc là ùng với mët gi¡ trị x¡c su§t bị can nhi¹u IP cõa m¤ng sơ c§p cho c£
3 trường hñp) th¼ ta th§y x¡c su§t døng cõa m¤ng thù c§p OP s³ gi£m khi
ta t«ng sè «ng-ten cõa m¤ng thù c§p. Nói c¡ch kh¡c n¸u bài to¡n cho trước
mët gi¡ trị IP th¼ ta muèn c£i thi»n OP có thº b¬ng c¡ch t«ng sè «ng-ten ở
m¤ng thù c§p mà không c¦n t«ng công su§t m¡y ph¡t sơ c§p. Điều này càng
làm s¡ng tỏ ưu vi»t cõa truy·n d¨n MIMO.
2.2. M¤ng chuyºn ti¸p hñp t¡c đa chặng
2.2.1. Nghi¶n cùu li¶n quan
 Truy·n thông đa chặng đã xu§t hi»n như mët lựa chọn kh£ thi để giúp
c¡c m¤ng di động không d¥y mở rëng vùng phõ sóng, n¥ng cao ch§t lượng
dịch vụ QoS, t«ng cường n«ng lực m¤ng và lo¤i bỏ điểm ch¸t, t§t c£ nh¬m
chi ph½ hi»u qu£ [103, 107, 108]. Hi»n t¤i, IEEE 802.16j là chu©n đầu ti¶n
v· chuyºn ti¸p đa chặng [47, 109]. Trong khi đó, chu©n WiMax đang ph¡t
triºn định rã vi»c sû dụng chuyºn ti¸p đa chặng [110, 111]. Ý tưởng cơ b£n
cõa truy·n thông chuyºn ti¸p đa chặng là thay v¼ t½n hi»u truy·n trực ti¸p tø
nút Nguồn đến nút Đích, t½n hi»u s³ được chuyºn ti¸p thông qua mët hoặc
 - 64 -
nhi·u nút Trung gian được gọi là c¡c nút Chuyºn ti¸p. Vi»c sû dụng c¡c nút
Relay trung gian để chia tuy¸n truy·n thông thành nhi·u tuy¸n ng­n hơn
làm gi£m được công su§t ph¡t ở méi chặng. Ý tưởng này đặc bi»t hi»u qu£
cho h» thèng m¤ng không c§u trúc như m¤ng adhoc và m¤ng c£m bi¸n.
 Trong nhúng n«m g¦n đây, công ngh» vô tuy¸n nhªn thùc được bi¸t như
mët gi£i ph¡p kỹ thuªt nh¬m n¥ng cao hi»u qu£ sû dụng phê t¦n sè đang
ngày càng khan hi¸m. IEEE 802.22 là chu©n cho ph²p sû dụng chia s´ phê
[20]. M¤ng vô tuy¸n nhªn thùc đã và đang được sự quan t¥m r§t lớn cõa cëng
đồng nghi¶n cùu. Ph¦n lớn c¡c công tr¼nh nghi¶n cùu được công bè v· m¤ng
vô tuy¸n nhªn thùc với chuyºn ti¸p hai chặng [18, 76]. Tuy nhi¶n, cũng có
mët sè công tr¼nh nghi¶n cùu m¤ng chuyºn ti¸p đa chặng trong môi trường
vô tuy¸n nhªn thùc nhưng mới ch¿ x²t với điều ki»n thông tin tr¤ng th¡i k¶nh
truy·n hoàn h£o [112, 113], ngo¤i trø công bè [114]. Trong [114] c¡c t¡c gi£
cũng ch¿ đ· cªp tới sự hi»n di»n cõa mët m¡y thu sơ c§p.
 Trong chương này, Luªn ¡n chú trọng vào đề xu§t và ph¥n t½ch hi»u n«ng
mô h¼nh truy·n thông chuyºn ti¸p đa chặng với sự hi»n di»n nhi·u m¡y thu
sơ c§p PUs trong điều ki»n c¡c đường can nhi¹u không hoàn h£o thông qua
c¡c thông sè như: x¡c su§t døng, t¿ l» léi bit (BER) cho kiºu điều ch¸ QAM.
2.2.2. Mô h¼nh h» thèng
 Mô h¼nh đề xu§t xem x²t ở đây là mët h» thèng đa chặng sû dụng giao
thùc gi£i m¢ chuyºn ti¸p Decode-and-Forward (DF) trong môi trường vô
tuy¸n nhªn thùc như H¼nh 2.4. M¤ng thù c§p bao gồm mët nút Nguồn (T0),
mët nút Đích (TK) và K 1 nút Chuyºn ti¸p (T1;:::;Tk;:::;TK−1). C¡c
 −
nút Nguồn, Đích và méi nút Chuyºn ti¸p ch¿ đơn «ng-ten. Gi£ định thông
 - 65 -
 Mạng sơ cấp
 PU
 1 ••• PU N
 Đường can nhiễu
 Đường dữ liệu
 N
 N
 )
 K }
 k
 N + g
 1
 kN
 (
 2 ,
 N .
 .
 1 g
 g .
 g ,
 , ,
 1
 , . .
 . .
 .
 . K
 . ...,
 . ,
 ,
 , ,.
 g
 1
 1 1
 1 )
 2 k
 1 k
 g g
 gg +
 1
 (
 ••• g •••
 T0 T1 Tk −1 Tk TK −1 TK
 h h h
 1 k K
 Nguồn Mạng thứ cấp Đích
H¼nh 2.4: Mô h¼nh mët h» thèng chuyºn ti¸p đa chặng trong môi trường vô tuy¸n
 nhªn thùc.
tin tr¤ng th¡i k¶nh truy·n CSI giúa nút Nguồn tới nút Chuyºn ti¸p và nút
Chuyºn ti¸p tới nút Đích là hoàn h£o. Tuy nhi¶n, thông tin k¶nh truy·n cõa
đường can nhi¹u là không hoàn h£o (imperfect CSI). M¤ng sơ c§p bao gồm
N m¡y thu (PUi; i = 1; :::; N) với mùc can nhi¹u cho ph²p t¤i méi m¡y thu
là Q. H» sè k¶nh truy·n cõa chặng thù k trong m¤ng thù c§p là hk, h» sè
k¶nh truy·n cõa đường can nhi¹u tø nút Chuyºn ti¸p Tk−1 tới m¡y thu sơ
c§p thù i là gki, g^ki là h» sè k¶nh truy·n ước lượng cõa đường can nhi¹u
 2 2
với k = 1; :::; K và i = 1; :::; N. Độ lñi k¶nh truy·n hk , gki là bi¸n
 j j j j
ng¨u nhi¶n ph¥n bè Gauss có gi¡ trị trung b¼nh b¬ng không và phương sai
l¦n lượt là λkt, λki tương ùng. Để đơn gi£n cho ph¥n t½ch, chúng tôi gi£ sû
λk1 = ::: = λki = ::: = λkN = λkp. Theo mô h¼nh ước lượng [82, 80, 91, 115],
mèi quan h» giúa gki và g^ki được thº hi»n như sau:
 2
 g^ki = ρgki + 1 ρ ";
 −
 p (2.21)
 - 66 -
ở đây ρ [0; 1] là h» sè tương quan giúa gki và g^ki, " là léi ước lượng k¶nh
 2
theo phương ph¡p sai sè trung b¼nh b¼nh phương cực tiºu (MMSE: Minimum
Mean Square Error), " là bi¸n ng¨u nhi¶n ph¥n bè Gauss phùc có trung b¼nh
b¬ng không và phương sai b¬ng λk1.
 Trong chặng chuyºn ti¸p thù nh§t, nút Nguồn (T0) gûi mët symbol s với
công su§t ph¡t P1 sao cho không g¥y can nhi¹u tới m¤ng sơ c§p. Tùc là, P1
 ≤
 Q Q
mini2Γ 2 và công su§t ph¡t cực đại cho ph²p t¤i T0 là P1 = 2 .
 jg^1ij maxi2Γ(jg^1ij )
   Q
Tương tự như vªy, công su§t ph¡t t¤i chặng thù k s³ là Pk = 2 với
 maxi2Γ(jg^kij )
Γ = 1; 2; :::; N .
 f g
 Để b£o v» tèt hơn cho c¡c m¡y thu ở m¤ng sơ c§p, có thº sû dụng th¶m
h» sè dự pháng (back-off), ở đây công su§t m¡y ph¡t cõa m¤ng thù c§p bị
gi£m với h» sè điều khiºn công su§t (a back-off power control coefficient) là
η. T¿ sè công su§t t½n hi»u tr¶n t¤p ¥m SNR ở chặng thù k được t½nh:
 2 2
 ηPk hk ξ hk
 γk = j j = j j 2 ; (2.22)
 N0 maxi2Γ( g^ki )
 j j
 2 2 ηQ
đặt X1 = hk , Y1 = maxi2Γ( g^ki ) và ξ = . Mèi quan h» giúa η và ρ
 j j j j N0
được ch¿ ra trong công thùc (2.13), vi¸t l¤i biºu thùc (2.22) ta có
 ξX1
 γk = ; (2.23)
 Y1
2.2.3. X¡c su§t døng h» thèng
 X¡c su§t døng (outage Probability) hay cán gọi là x¡c su§t đùt li¶n l¤c
cõa h» thèng được t½nh b¬ng x¡c su§t SNR cõa h» thèng nhỏ hơn mët gi¡ trị
ngưỡng γth cho trước. Với gi£ thuy¸t, k¶nh truy·n giúa c¡c chặng là độc lªp
có ph¥n bè pha-đinh Rayleigh, đối với x¡c su§t døng cõa h» thèng gi£i m¢
 - 67 -
chuyºn ti¸p (DF) đa chặng được đưa ra bởi [114, 116, 117]
 OP = Pr[min(γ1; : : : ; γK) < γth];
 K
 = 1 [1 Fγk (γth)]; (2.24)
 − k=1 −
 Y
trong đó Fγk (γth) là hàm ph¥n bè x¡c su§t t½ch lũy CDF cõa γk, tùc x¡c su§t
outage cõa chặng thù k được t½nh như sau
 1
 γth
 F (γ ) = F y f (y )dy ; (2.25)
 γk th X1 ξ 1 Y1 1 1
 Z0  
với FX1 (:) và FY1 (:) l¦n lượt là hàm ph¥n bè x¡c su§t t½ch lũy (CDF) cõa X1,
Y1 được t½nh như sau
 x1
 FX1 (x1) = 1 exp ; (2.26)
 − −λkt
  
 N
 y1
 FY1 (y1) = 1 exp − ; (2.27)
 − λkp
   
fY1 (:) là hàm mªt độ ph¥n bè x¡c su§t (PDF) cõa Y1 được t½nh
 N−1
 N N 1 i i + 1
 fY1 (y1) = − ( 1) exp y1 : (2.28)
 λkp i=0 i ! − − λkp
 X    
Th¸ (2.26) và (2.28) vào (2.25), hàm CDF cõa γk được t½nh
 1
 N N−1 N 1 i + 1 γ
 − i th
Fγk (γth) = 1 0 1 ( 1) exp + y1 dy1;
 − λkp − − λkp ξλkt
 i=0 i Z0    
 X B C
 @ A
 (2.29)
Thực hi»n t½ch ph¥n trong (2.29) theo y1, ta được
 N−1
 N 1 Nξλkt
 F (γ ) = 1 + − ( 1)i : (2.30)
 γk th 0 1 γ λ + ξλ (1 + i)
 i=0 i − th kp kt
 X B C
 @ A
 - 68 -
Cuèi cùng, x¡c su§t døng cõa h» thèng (OP) được t½nh b¬ng c¡ch thay (2.30)
vào (2.24) có d¤ng như sau:
 K N−1
 N 1 i+1 Nξλkt
 OP = 1 − ( 1) : (2.31)
 2 0 1 γ λ + ξλ (1 + i)3
 − k=1 i=0 i − th kp kt
 Y 6X B C 7
 4 @ A 5
2.2.4. X¡c su§t døng cõa h» thèng ở mi·n SNR cao
 Mặc dù công thùc d¤ng đóng (closed-form) được đưa ra như trong (2.31)
r§t húu ½ch trong kh£o s¡t hi»u n«ng h» thèng. Tuy nhi¶n, công thùc đó cũng
chưa thực sự d¹ sû dụng trong t§t c£ c¡c kịch b£n. Hơn núa, công thùc d¤ng
đóng v¨n cán chùa c¡c hàm hoặc biºu thùc to¡n học đặc bi»t, nó không di¹n
t£ tèt ý nghĩa vªt lý như £nh hưởng cõa pha-đinh, bóng r¥m vô tuy¸n, bªc
ph¥n tªp tới hi»u n«ng h» thèng. Trong c¡c trường hñp như vªy, người ta
thường sû dụng biºu thùc x§p x¿ g¦n đúng (thường là x§p x¿ ở mi·n SNR
cao), nó có thº cung c§p k¸t qu£ có ý nghĩa hơn, giúp hiºu bi¸t s¥u s­c hơn so
với công thùc d¤ng đóng t½nh ch½nh x¡c. Điều này đã thúc đẩy c¡c nghi¶n cùu
sû dụng ph¥n t½ch x§p x¿ g¦n đúng (approximate) hay ti»m cªn (asymptotic).
 Để xem x²t hành vi cõa h» thèng ở mi·n SNR cao, Tø biºn thùc (2.22), khi
t¿ sè công su§t t½n hi»u tr¶n t¤p ¥m (SNR) lớn th¼ Pk d¨n đến Q
 ! 1 ! 1
 x!0
và ¡p dụng công thùc g¦n đúng 1 exp x x , biºu thùc (2.25) có thº
 − − a ≈ a
được vi¸t l¤i thành:  

 1
 y1γth
 Fγk (γth) = fY1 (y1)dy1;
 ξλkt
 Z0
 N−1 1
 N N 1 i γth i + 1
 = − ( 1) y1exp y1 dy1;
 λkp i=0 i ! − ξλkt − λkp
 X Z0    
 (2.32)
 - 69 -
Sû dụng phương ph¡p t½ch ph¥n tøng ph¦n để t½nh t½ch ph¥n trong (2.32),
cuèi cùng ta được
 N−1 i
 Nλkpγth N 1 ( 1)
 Fγk (γth) = − − 2 : (2.33)
 ξλkt i=0 i !(1 + i)
 X
Thay (2.33) vào (2.24) ta t½nh được x¡c su§t døng h» thèng ở mi·n SNR cao.
 K N−1 i
 Nλkpγth N 1 ( 1)
 OP 1 1 − − : (2.34)
 2 ξλ 0 1 2 3
 ≈ − k=1 − kt i=0 i (1 + i)
 Y 6 X B C 7
 4 @ A 5
2.2.5. T¿ l» léi bit (BER)
 BER cõa h» thèng được t½nh theo công thùc [114, CT. (34)] như sau
 1 K
 BER = 1 (1 2BERk) ; (2.35)
 2 " − k=1 − #
 Y
với BERk là t¿ l» léi bit cõa chặng thù k. Đối với k¶nh pha-đinh Rayleigh, sû
dụng phương ph¡p điều ch¸ bi¶n đë vuông góc hay c¦u phương (M-QAM)
th¼ BERk được t½nh như [118],[114, CT. (31)]
 p
 log2 M vj 1
 j
 BERk = φn erfc (p!nγ) fγk (γ)dγ; (2.36)
 j=1 n=0 Z0
 X X I
trong đó M là sè mùc điều ch¸ (n¸u| gh²p m bit{z thông tin thành} mët symbol
để điều ch¸ th¼ M = 2m) và
 −j
 υj = 1 2 pM 1; (2.37)
 − −
 2
 (2n + 1)
 3 log2 M
 ! = ; (2.38)
 n (2M 2)
 j j−1−k
 np2 j−1
 M j−1 np2 1
 ( 1) 2 M + 2
 φj = − − : (2.39)
 n  j k
 pM log2 pM
 hàm : và hàm erfc (:) được định nghĩa là hàm l§y ph¦n nguy¶n làm trán
 b c
xuèng và hàm bù léi được định nghĩa trong công thùc [2, CT. (8.250.4)]. T½ch
 - 70 -
ph¥n trong (2.36) được t½nh b¬ng phương ph¡p t½ch ph¥n tøng ph¦n
 1
 = erfc (p!nγ) fγk (γ)dγ;
 I 0
 Z 1
 !n 1
 − 2
 = γ exp ( !nγ) Fγk (γ)dγ; (2.40)
 π 0 −
 r Z
Th¸ (2.30) vào (2.40) ta có
 1
 !n − 1
 = γ 2 exp ( !nγ) dγ
I π 0 −
 r Z
 N−1 1
 N 1 i !n − 1 Nξλkt
 + − ( 1) γ 2 exp ( !nγ) dγ;
 i − π 0 − γλkp + ξλkt(1 + i)
 i=0 ! r
 X Z
 (2.41)
Sû dụng công thùc [2, CT. (3.381.4)] để t½ch t½ch ph¥n thù nh§t và công thùc
[2, CT. (9.211.4)] cho t½ch ph¥n thù hai trong (2.41), cuèi cùng ta có được
k¸t qu£.
 N−1
 N 1 i N 1 1
 = 1 + − ( 1) pαkΨ ; ; αk ; (2.42)
 I i=0 i ! − (1 + i) 2 2
 X  
 !nξλkt(1+i)
với αk = và Ψ(a; b; c) là hàm Tricomi's (confluent hypergeometric)
 λkp
được định nghĩa trong [2, CT. (9.211.4)]. Tø k¸t qu£ (2.42) thay vào (2.36)
ta có
 p
 log2 M vj N−1
 j N 1 i N 1 1
 BERk = φn 1 + − ( 1) pαkΨ ; ; αk :
 j=1 n=0 " i=0 i ! − (1 + i) 2 2 #
 X X X  
 (2.43)
Cuèi cùng BER cõa h» thèng được t½nh b¬ng c¡ch th¸ (2.43) vào (2.35).
2.2.6. K¸t qu£ mô phỏng
 Trong ph¦n này, Luªn ¡n thực hi»n mô phỏng h» thèng b¬ng ph¦n m·m
Matlab để đánh gi¡ hi»u n«ng cõa h» thèng đa chặng được đề xu§t xem x²t
 - 71 -
 0
 10
 η=0.5
 −1
 10 η=0.75
 η
 OP =0.95
 −2
 10 K=4, N=2
 Kết quả tính chính xác 
 Kết quả mô phỏng
 −3
 10 Kết quả tính gần đúng
 −5 0 5 10 15 20 25 30 35
 Q
 H¼nh 2.5: X¡c su§t døng cõa h» thèng theo Q.
và so s¡nh c¡c k¸t qu£ mô phỏng với c¡c k¸t qu£ ph¥n t½ch lý thuy¸t với
c¡c thông sè mô phỏng như sau: γth = 3 dB, λkt = 3 dB và λkp = 2 dB
 k [1;K].
8 2
 Tø c¡c k¸t qu£ H¼nh 2.5, 2.6, 2.7, và 2.8 cho th§y sự thèng nh§t giúa k¸t
qu£ ph¥n t½ch lý thuy¸t và k¸t qu£ mô phỏng Monte Carlo.
 H¼nh 2.5 ch¿ ra r¬ng hi»u su§t cõa m¤ng t«ng (x¡c su§t døng h» thèng
gi£m) khi Q t«ng hoặc η t«ng. Ngoài ra, ở mi·n Q cao tương ùng với SNR
cao công thùc t½nh g¦n đúng x¡c su§t døng h» thèng ti»m cªn với k¸t qu£
ph¥n t½ch ch½nh x¡c và mô phỏng.
 Ảnh hưởng cõa sè lượng m¡y thu sơ c§p đến hi»u su§t cõa m¤ng thù c§p
 - 72 -
 1
 0.95 η=0.5
 0.9
 η=0.75
 0.85
 0.8
 OP η=0.95
 0.75
 0.7 K=4, Q=10 dB
 0.65 Kết qủa tính chính xác
 Kết quả mô phỏng
 2 3 4 5 6 7 8 9 10
 N
 H¼nh 2.6: X¡c xu§t døng h» thèng thay đổi theo sè lượng m¡y thu sơ c§p.
được ph¥n t½ch trong H¼nh 2.6. Hi»u su§t cõa m¤ng thù c§p gi£m khi sè lượng
m¡y thu sơ c§p N t«ng hoặc η gi£m.
 H¼nh 2.7 ch¿ ra £nh hưởng cõa sè chặng K tới x¡c su§t døng cõa h» thèng.
Hi»u su§t cõa m¤ng thù c§p s³ gi£m khi t«ng sè chặng K hoặc sè lượng m¡y
thu sơ c§p N.
 Ph©m ch§t BER cõa m¤ng thù c§p được ch¿ ra trong H¼nh 2.8 cho th§y
r¬ng hi»u su§t cõa m¤ng s³ t«ng (BER gi£m) khi ngưỡng nhi¹u cho ph²p t¤i
m¡y thu sơ c§p Q t«ng hoặc trong nhúng trường hñp sè chặng, sè m¡y thu
sơ c§p và sè mùc điều ch¸ gi£m.
 - 73 -
 1
 0.9
 N=6
 0.8 N=4
 0.7 N=2
 0.6
 OP
 0.5
 0.4 η=075, Q=10 dB
 0.3 Kết quả tính chính xác
 Kết quả mô phỏng
 0.2 
 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
 K
 H¼nh 2.7: Ảnh hưởng cõa sè chặng K tới x¡c su§t døng cõa h» thèng.
2.3. K¸t luªn chương
 Trong chương này, Luªn ¡n đã đề xu§t mô h¼nh và ph¥n t½ch hi»u n«ng
h» thèng hñp t¡c MIMO và chuyºn ti¸p đa chặng trong môi trường vô tuy¸n
nhªn thùc với k¶nh truy·n đường can nhi¹u không hoàn h£o. Để thuªn lñi
cho vi»c nghi¶n cùu và gi£m sè bước t½nh to¡n, Luªn ¡n đã gi£ sû phương
sai cõa tøng chặng là gièng nhau λ1ij = λ1 và λ2ij = λ2 đối với mô h¼nh
MIMO. Đối với h» thèng truy·n thông đa chặng trong môi trường vô tuy¸n
nhªn thùc, có sự xu§t hi»n cõa nhi·u m¡y thu sơ c§p, sû dụng kỹ thuªt gi£i
m¢ và chuyºn ti¸p, đây là mô h¼nh mới, r§t phùc t¤p. Để t½nh tỷ l» léi bit cõa
h» thèng, chúng ta ph£i c¥n nh­c t§t c£ c¡c t¼nh huèng mà mët bit đi tø nút
 - 74 -
 0
 10
 16 QAM
 −1
 10 N=K=4
 4 QAM
 BER
 −2
 10
 N=K=2
 Kết quả tính chính xác
 η=0.75
 Kết quả mô phỏng
 −3
 10
 −5 0 5 10 15 20 25
 Q
 H¼nh 2.8: BER cõa h» thèng sơ c§p.
nguồn đến nút đích d¨n tới độ phùc t¤p và mùc độ t½nh to¡n t«ng r§t nhanh
theo sè lượng c¡c chặng cũng như mùc điều ch¸ cao. Trong Luªn ¡n này, lñi
dụng t½nh ch§t cõa h» thèng truy·n thông đa chặng là x§p x¿ tỷ sè t½n hi»u
tr¶n nhi¹u tùc thời tương đương cõa h» thèng b¬ng tỷ sè t½n hi»u tr¶n nhi¹u
tùc thời cõa chặng y¸u nh§t, Luªn ¡n đề xu§t phương ph¡p để đánh gi¡ hi»u
n«ng h» thèng mà không c¦n ph£i c¥n nh­c t§t c£ c¡c tê hñp đúng sai khi dú
li»u truy·n qua c¡c chặng. K¸t qu£ đã đề xu§t được công thùc t½nh x¡c su§t
døng h» thèng theo lý thuy¸t cho c£ hai mô h¼nh đề xu§t. Ngoài ra, đối với
mô h¼nh chuyºn ti¸p đa chặng Luªn ¡n cán đưa ra công thùc t½nh x¡c su§t
døng h» thèng ở mi·n SNR cao và công thùc t½nh BER cõa h» thèng với kiºu
điều ch¸ QAM. K¸t qu£ mô phỏng và kh£o s¡t cho th§y giúa k¸t qu£ kh£o
 - 75 -
s¡t lý thuy¸t và mô phỏng Monte-Carlo là hoàn toàn thèng nh§t. Ảnh hưởng
cõa c¡c tham sè m¤ng l¶n hi»u n«ng h» thèng đã được kh£o s¡t.
 - 76 -
 Chương 3
 SỬ DỤNG KỸ THUẬT KẾT HỢP TÍN HIỆU THU NÂNG
 CAO HIỆU NĂNG MẠNG TRUYỀN THÆNG HỢP TÁC
3.1. So s¡nh kỹ thuªt k¸t hñp t½n hi»u thu MRC và SC
3.1.1. Giới thi»u
 Trong truy·n thông không d¥y, c¡c phương ph¡p ph¥n tªp được bi¸t đến
như là mët gi£i ph¡p húu hi»u để h¤n ch¸ £nh hưởng cõa pha-đinh và n¥ng
cao hi»u n«ng truy·n d¨n. B£n ch§t cõa phương ph¡p ph¥n tªp là t½n hi»u
được truy·n tr¶n c¡c đường truy·n độc lªp s³ chịu £nh hưởng cõa hi»u ùng
pha-đinh kh¡c nhau. Tùc là, trong sè c¡c t½n hi»u thu được s³ có t½n hi»u thu
được với ch§t lượng tèt và có t½n hi»u thu được với ch§t lượng x§u. Do đó,
n¸u k¸t hñp c¡c t½n hi»u này mët c¡ch th½ch hñp, chúng ta có thº thu được
mët t½n hi»u têng hñp chịu £nh hưởng cõa pha-đinh ½t hơn. K¸t qu£ này đồng
nghĩa với vi»c t½n hi»u được truy·n đi với độ tin cªy cao hơn. Kỹ thuªt ph¥n
tªp không gian để tri»t £nh hưởng cõa pha-đinh được đề xu§t l¦n đầu ti¶n
t¤i [96]. C¡c kỹ thuªt ph¥n tªp t¦n sè, thời gian hay ph¥n cực sau đó cũng
đã được ti¸p tục ph¡t triºn [88]. Chi ti¸t têng hñp v· c¡c kỹ thuªt ph¥n tªp
này đã được tªp hñp đầy đủ t¤i c¡c tài li»u tham kh£o [119].
 Trong ph¦n này, Luªn ¡n s³ tªp trung nghi¶n cùu ph¥n t½ch và so s¡nh
hi»u n«ng cõa m¤ng khi sû dụng hai kiºu k¸t hñp t½n hi»u kh¡c nhau t¤i nút
đích là SC và MRC.
 - 77 -
3.1.2. Mô h¼nh h» thèng
 PU – Rx
 (SC) 
 p
 p1 i pM
 g1i
 g2i
 h r d
 1j 1 1
 h2l
 Chuyển 
 r tiếp d
 Nguồn s j r l Đích
 SU-Tx ⋮ RU-RxTx ⋮ SU-Rx
 (MRC/ (MRC/
 SC)
 SC)
 r d
 N L
 H¼nh 3.1: Mô h¼nh mët h» thèng.
 Ta x²t mô h¼nh h» thèng như H¼nh 3.1 với m¤ng sơ c§p gồm mët m¡y thu
(PU-Rx) gồm M «ng-ten Γ = p1; p2; :::; pM . Trong m¤ng thù c§p, ph½a
 f g
ph¡t gồm nút Nguồn SU-Tx s và nút Chuyºn ti¸p RU-Tx đơn «ng-ten ph¡t.
Ph½a thu, nút chuyºn ti¸p RU-Rx gồm N «ng-ten thu R = r1; r2; :::; rN
 f g
và nút Đích SU-Rx d bao gồm L «ng-ten D = d1; d2; :::; dL . Truy·n thông
 f g
giúa nút Nguồn và nút Đích thông qua nút Chuyºn ti¸p(RU-RxTx). Ph½a thu
sû dụng kỹ thuªt k¸t hñp t½n hi»u SC/MRC.
 Gi£ sû r¬ng t§t c£ c¡c k¶nh truy·n đều là pha-đinh Rayleigh. Như vªy,