Tài liệu đánh giá dung lượng hệ thống song công thông qua giao thức giải mã và chuyển tiếp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP i MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ..................................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU...........................................................................................viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................ix CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG…………………………………………………………………………………………………………...1 1.1 GIỚI THIỆU................................................................................................................. 1 1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TƯƠNG TỰ 1G...............................................2 1.3 HỆ THỐNG DI ĐỘNG SỐ 2G.....................................................................................2 1.4 HỆ THỐNG DI ĐỘNG 3G...........................................................................................3 1.5 HỆ THỐNG MẠNG 4G...............................................................................................4 1.6 TÓM TẮT..................................................................................................................... 5 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CHUYỂN TIẾP...................................6 2.1 CÁC HIỆN TƯỢNG ẢNH HƯỞNG TỚI KÊNH TRUYỀN.......................................6 2.2 TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC.....................................................................................7 2.2.1 Tổng quát...............................................................................................................7 2.2.2 Giao thức truyền thông hợp tác..............................................................................7 2.2.3 Mô hình kênh chuyển tiếp.......................................................................................7 2.2.4 Phân loại mô hình chuyển tiếp................................................................................7 2.2.5 Các cơ chế truyền dẫn chuyển tiếp.........................................................................8 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG.....................9 3.1 HỆ THỐNG MẠNG 5G...............................................................................................9 ii 3.2 CHẾ ĐỘ TRUYỀN DẪN.............................................................................................9 3.3 ĐÁNH GIÁ THÔNG LƯỢNG VÀ XÁC SUẤT DỪNG TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG SỬ DỤNG CHUYỂN TIẾP DF...........................................................................10 3.3.1 Mô hình hệ thống song công phân chia theo công suất........................................10 3.3.2 Mô hình hệ thống song công phân chia theo thời gian.........................................13 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT.........................................17 4.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SONG CÔNG PHÂN CHIA THEO CÔNG SUẤT................................................................................................................................ 17 4.1.1 Mô phỏng xác suất dừng và thông lượng của PSR theo Ps..................................18 4.1.2 Mô phỏng xác suất dừng và thông lượng của PSR theo R....................................19 4.1.3 Mô phỏng xác suất dừng và thông lượng của PSR theo ρ....................................20 4.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SONG CÔNG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN................................................................................................................................ 21 4.2.1 Mô phỏng xác suất dừng và thông lượng của TSR theo Ps...................................22 4.2.2 Mô phỏng xác suất dừng và thông lượng của TSR theo R....................................23 4.2.3 Mô phỏng xác suất dừng và thông lượng của TSR theo α....................................24 4.3 SO SÁNH CÔNG SUẤT VÀ THÔNG LƯỢNG HAI HỆ THỐNG..........................25 4.3.1 Công suất mô phỏng theo Ps................................................................................26 4.3.2 Công suất mô phỏng theo α và ρ..........................................................................27 4.3.3 Công suất mô phỏng theo R..................................................................................28 4.3.4 Dung lượng mô phỏng theo Ps.............................................................................29 4.3.5 Dung lượng mô phỏng theo α và ρ........................................................................30 4.3.6 Thông lượng của toàn hệ thống theo Ps...............................................................31 iii 4.3.7 Thông lượng của toàn hệ thống theo α và ρ..........................................................32 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN..........................................................................................33 5.1 KẾT LUẬN................................................................................................................33 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN..............................................................................................34 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................35 PHỤ LỤC A…................................................................................................................ 36 iv DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 2-1: HIỆN TƯỢNG ĐA ĐƯỜNG.............................................................................6 HÌNH 2-2: MẬT ĐỘ PHỔ CỦA TÍN HIỆU THU...............................................................6 HÌNH 2-3: CHUYỂN TIẾP HAI CHẶNG..........................................................................7 HÌNH 2-4: CHUYỂN TIẾP ĐA CHẶNG............................................................................7 HÌNH 2-5: GIAO THỨC AF...............................................................................................8 HÌNH 2-6: GIAO THỨC DF...............................................................................................8 HÌNH 3-1: MÔ HÌNH HỆ THỐNG SONG CÔNG...........................................................10 HÌNH 3-2: QUÁ TRÌNH TRUYỀN THÔNG TIN.............................................................10 HÌNH 3-3: TRUYỀN THÔNG TIN TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG.........................13 HÌNH 4-1: XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG THEO Ps VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ ..............18 HÌNH 4-2: THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO Ps VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ .................18 HÌNH 4-3: XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG THEO R VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ Ps..............19 HÌNH 4-4: THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO R VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ Ps................19 HÌNH 4-5: XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG THEO  VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ Ps..............20 HÌNH 4-6: THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO  VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ Ps.................20 HÌNH 4-7: XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG THEO Ps VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ α..............22 HÌNH 4-8: THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO Ps VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ α.................22 HÌNH 4-9: XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG THEO R VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ Ps..............23 HÌNH 4-10: THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO R VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ Ps..............23 v HÌNH 4-11: XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG THEO α VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ Ps............24 HÌNH 4-12: THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG THEO α VỚI NHIỀU GIÁ TRỊ Ps...............24 HÌNH 4-13: XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG THEO Ps...................................................26 HÌNH 4-14: THÔNG LƯỢNG DL HỆ THỐNG THEO Ps...............................................26 HÌNH 4-15: XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG α VÀ .......................................................27 HÌNH 4-16: THÔNG LƯỢNG DL HỆ THỐNG THEO α VÀ ........................................27 HÌNH 4-17: XÁC XUẤT DỪNG HỆ THỐNG THEO R...................................................28 HÌNH 4-18: THÔNG LƯỢNG DL HỆ THỐNG THEO R................................................28 HÌNH 4-19: THÔNG LƯỢNG DT CỦA HỆ THỐNG THEO Ps.......................................29 HÌNH 4-20: THÔNG LƯỢNG DT CỦA HỆ THỐNG THEO α VÀ ...............................30 HÌNH 4-21: THÔNG LƯỢNG DL VÀ DT CỦA HỆ THỐNG THEO Ps...........................31 HÌNH 4-22: THÔNG LƯỢNG DL VÀ DT CỦA HỆ THỐNG THEO α VÀ ...................32 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG 1-1: TÓM TẮT CÁC THẾ HỆ DI ĐỘNG................................................................5 BẢNG 4-1: THÔNG SỐ MÔ PHỎNG PHÂN CHIA THEO CÔNG SUẤT.......................17 BẢNG 4-2: THÔNG SỐ PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN..............................................21 BẢNG 4-3: THÔNG SỐ MÔ PHỎNG TOÀN HỆ THỐNG..............................................25 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1G First Generation 2G Second Generation 3G Third Generation 3GPP 3rd Generation Partnership Project 4G Fourth Generation 5G Fifth Generation AF Amplify and Forward AMPS Advanced Mobile Phone System CDMA Code Division Multiplex Access D-AMPS Digital Advanced Mobile Phone System DF Decode and Forward FDMA Frequency Division Multiplex Access FM Frequency Modulation GSM Global System for Mobile Phone IEEE Institude of Electrical and Electronics Engineers LTE Long Term Evolution NMT Nordic Mobile Telephone OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PDC Personal Digital Cellular PSR Power Splitting based Relaying SMS Short Message Services SNR Signal to Noise Ratio TACS Total Access Communication System TDMA Time Division Multiplex Access viii TSR Time Switching Relay UMTS Universal Mobile Telecommunications System WiMAX Worldwide Interoperabilitity for Microwave Access ix ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1/49 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu Hệ thống thông tin di động là hệ thống liên lạc với được nhiều điểm truy cập khác nhau trên một vùng địa lý. Thông tin di động trong những năm gần đây phát triển nhanh về số lượng người dùng, chất lượng dịch vụ, các ứng dụng dịch vụ đa phương tiện. Sự phát triển này dẫn đến sự gia tăng nhanh trong.nhu cầu về phổ tần số trên toàn thế giới, là một thử thách không.hề nhỏ không những ở hiện tại mà sẽ còn tiếp diễn trong tương lai. Sau nhiều năm.phát triển, thông tin di động trải qua rất nhiều giai đoạn phát triển quan trọng. Từ hệ thống di động tương tự thế hệ thứ.nhất.đến hệ thống thông tin di động số thế hệ thứ hai kế tiếp là hệ thống thông tin di.động băng rộng thế hệ thứ ba và phát triển lên hệ thống thông tin di động đa phương.tiện thế hệ thứ tư đang được triển khai.trên phạm vi toàn cầu và thế hệ thông tin di động thế hệ thứ năm đang được nghiên cứu tại một số nước. Với sự bùng nổ.tốc độ.của hệ thống di động 5G, thì hệ thống di động 5G sẽ được ứng dụng rộng rãi cho.rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Việc triển khai hệ thống di động 5G là vấn đề trong.tương lai gần. Nhưng trước xu hướng phát triển về công nghệ.viễn thông và đặc biệt là công nghệ thông tin di động, thì việc nghiên cứu và.tìm.hiểu về hệ thống thông tin di động 5G là cần thiết. Trong bài này, xem xét một mạng chuyển tiếp Decode and Forward (DF) dựa trên việc thu hoạch năng lượng không dây. Node chuyển tiếp thu năng lượng thông qua các tín hiệu tần số vô tuyến từ nút nguồn. Tiếp theo, nút chuyển tiếp sử dụng năng.lượng thu ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2/49 hoạch được để chuyển tiếp thông tin nguồn đã giải mã đến đích. Node nguồn chuyển năng lượng và thông tin tới nút chuyển tiếp thông qua hai cơ chế: Chuyển mạch dựa trên chuyển mạch thời gian (Time Switching Relay) và chuyển mạch theo phân chia công suất (Power Slittping Relay). Xét việc thu năng lượng tại nút chuyển tiếp, ta sẽ thu được các biểu thức phân tích chính xác về công suất, thông lượng và dung lượng của mạng chuyển tiếp DF cho cả TSR và PSR. Thông qua phân tích số, ta nghiên cứu thông lượng của hệ thống bởi các thông số hệ thống khác nhau, chẳng hạn như thời gian thu hoạch năng lượng, tỉ lệ phân chia công suất và tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR). 1.2 Hệ thống thông tin di động tương tự 1G 1G là mạng di động không dây đầu tiên, nó sử dụng các anten thu và phát sóng gắn ngoài, kết nối tín hiệu analog tới các trạm thu phát và nhận xử.lí các.tín hiệu thoại thông qua module gắn trong di động. Là hệ thống di động tương tự sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA và theo phương.pháp điều chế tần số FM. Một số hệ thống 1G điển hình: - NMT: Nordic Mobile Telephone sử dụng băng tần 450 MHz. Là chuẩn dành cho các nước ở Bắc Âu vào năm 1981. - AMPS: Advanced Mobile Phone.System triển khai tại Bắc Mỹ vào năm 1978 tại băng tần 800MHz. - TACS: Total Access Communication System triển khai tại Anh vào năm 1985, là hệ thống thông tin truy cập tổng thể. Ưu – nhược điểm: Dịch vụ đơn giản là thoại với chất.lượng thấp, có tính bảo.mật kém, dễ bị nhiễu và vùng phủ sóng hẹp. 1.3 Hệ thống di động số 2G Hệ thống mạng 2G được đặc trưng bởi công.nghệ.chuyển mạch kĩ thuật số (Digital Circuit Switched), kỹ thuật này chiếm ưu thế hơn. Dịch vụ của 2G cũng được cải tiến hơn ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3/49 trước, ngoài dịch vụ thoại còn có dịch.vụ nhắn.tin đơn giản gọi là SMS. Phương thức.truy cập chủ yếu là TDMA và CDMA. Một số hệ thống 2G điển hình: - GSM (Global System for Mobile Phone): Sử dụng phương thức truy cập TDMA và được.triển khai ở châu Âu. - D-AMPS (IS-136-Digital Advanced Mobile Phone System): Sử dụng phương.thức TDMA và được.triển khai ở Mỹ. - PDC (Personal Digital Cellular): Sử dụng phương.thức TDMA và.đã được triển khai tại Nhật Bản. - IS-95 (CDMA one): Sử dụng phương thức truy.cập CDMA và được triển khai tại Hàn Quốc và Mỹ. Ưu điểm: Chất lượng thoại.được cải thiện hơn, dung lượng tăng, hỗ trợ dịch vụ số liệu, bảo mật.thông tin tốt, chống nhiễu và fading tốt hơn, cung cấp linh hoạt dung lượng kênh cho từng người sử dụng, cho phép chuyển giao lưu.lượng mềm giữa nhiều vùng phủ sóng. Nhược điểm: Không xử lý được các.dữ liệu phức tạp và độ khó cao, đồng bộ phức tạp, cần nhiều mạch xử lý số. 1.4 Hệ thống di động 3G 3G là thế hệ chuẩn công.nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liêu thoại với chất.lượng tốt và ngoài chức năng thoại như là: Tải dữ liệu, gửi mail, tin nhắn nhanh, hình ảnh, internet, video, định vị vị trí GPS... 3G bao gồm cả hai hệ thống là chuyển mạch gói.và chuyển mạch kênh, 3G sử dụng kỹ thuật đa truy cập CDMA và W-CDMA với băng thông rộng. Các chuẩn thương mại của mạng 3G: - W-CDMA (3GPP): Nền tảng của hệ thống UMTS, dựa trên kỹ thuật CDMA trải phổ dãy trực tiếp (trước đây gọi là UTRA FDD). - CDMA 2000 (3GPP2): Thế hệ kế tiếp của các chuẩn 2G CDMA và IS-95. ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 4/49 - TD-CDMA (Time Division CDMA, 3GPP): Chuẩn thương mại áp dụng hỗ hợp của TDMA và CDMA. - TD-SCDMA: Đang được phát triển ở Trung Quốc bởi công ty Datang và Siemens. Ưu điểm: Hỗ trợ các gói tốc độ dữ liệu cao, dịch vụ định vị toàn cầu GPS, tăng hiệu quả sử.dụng phổ tần, dung lượng mở.rộng và lớn, hỗ trợ dữ liệu và thoại tốt hơn, dịch vụ đa.phương tiên được mở rộng. Nhược điểm: Đòi hỏi băng.tần rộng và cần chi phí cao. 1.5 Hệ thống mạng 4G 4G là mạng di động thế hệ thứ tư hay.được gọi là LTE do 3GPP phát triển. 4G là chuẩn hiện tại của thiết.bị không dây, cung cấp kết nối mọi lúc mọi nơi, dịch vụ tốc độ dữ liệu cao, công nghệ vô tuyến hỗ.trợ băng.thông một cách linh hoạt, phục vụ đa phương tiện nhanh và đa dạng . Phương thức điều chế gồm: OFDM, MC-CDMA. Tốc độ bit: 20100 Mb/s, tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng đạt tới 1-1,5 Gb/s. WiMAX (Worldwide Interoperabilitity for Microwave Access) là công nghệ dựa trên chuẩn IEEE 802.16 và được.ITU-R công nhận là một chuẩn của 3G. WiMAX cung cấp băng thông và phạm vi phủ sóng rộng hơn so với Wi-fi, hứa hẹn tạo ra kết nối tốc độ cao cho cả thuê bao di động và thuê bao cố định. WiMAX có các chuẩn như sau: IEEE 802.16/ IEEE 802.16a/ IEEE 802.16b, IEEE 802.16c… LTE là công nghệ chuẩn hóa.bởi 3GPP, trước đó 3GPP cũng đã cho ra đời HSPA trên nền tảng W-CDMA của 3G nhằm tăng tốc độ dữ liệu. Cả WiMAX và LTE đều dùng phương thức đa truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDMA. Lợi thế của LTE so với WiMAX là phát triển từ nền tảng của GSM có sẵn, còn WiMAX là một mạng lưới mới hoàn toàn. Ưu điểm: Tốc độ cao hơn nhiều so với mạng 3G, dung lượng lớn hơn và phục vụ mọi lúc, mọi nơi. Nhược điểm: Đòi hỏi cần phải có thiết bị hiện đại, tiêu hao pin của thiết bị nhanh. ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5/49 1.6 Tóm tắt Bảng 1-1: Tóm tắt các thế hệ di động Thế hệ di động Hệ thống Dịch vụ chung Chú thích 1G AMPS, TACS, NMT Thoại FDMA, tương tự 2G GSM, IS-136, IS-95 Chủ yếu tiếng thoại và kết hợp tin nhắn ngắn. TDMD, CDMA, công nghệ số, băng hẹp. 3G CDMA 2000, UMTS Truyền dẫn thoại và dịch vụ đa phương tiện. W-CDMA, băng rộng, chuyển mạch gói, tốc độ 2Mbps. LTE, WiMAX Truyền dẫn thoại, số liệu, đa phương tiện tốc độ cực cao. OFDMA, tốc độ cao, chuyển mạch gói, tốc độ dữ liệu 100Mbps. 4G ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6/49 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CHUYỂN TIẾP 2.1 Các hiện tượng ảnh hưởng tới kênh truyền - Hiện tượng đa.đường (Multiparth): Hình 2-1: Hiện tượng đa đường [1] - Hiệu ứng Doppler: Hình 2-2: Mật độ phổ - Suy hao - Hiệu ứng bóng râm (Shadowing) của tín hiệu thu đường truyền ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 7/49 2.2 Truyền thông hợp tác 2.2.1 Tổng quát Truyền thông hợp tác đã được ứng.dụng nhiều trong các hệ.thống thông tin vô tuyến như mạng di động tế bào và mạng cảm biến không dây. 2.2.2 Giao thức truyền thông hợp tác Một hệ thống truyền thông hợp.tác đặc trưng được thiết kế bởi hai bước: Bước 1: Một nguồn phát thông tin cho đích.đến nó, và thông.tin đó cũng nhận được tại nút chuyển tiếp cùng thời gian. Bước 2: Nút chuyển tiếp có thể giúp nguồn bằng cách truyền đi hoặc truyền lại.thông tin tới đích. 2.2.3 Mô hình kênh chuyển tiếp Mạng truyền thông hợp tác hoạt.động thông qua các kênh chuyển tiếp và các thiết bị đầu cuối. Mô hình kênh chuyển tiếp gồm có 3 nút: Nút nguồn (S), nút relay (R), nút đích (D). 2.2.4 Phân loại mô hình chuyển tiếp - Chuyển tiếp hai chặng: Dùng một nút relay để chuyển.thông tin từ nguồn đến đích. S R D Hình 2-3: Chuyển tiếp hai chặng - Chuyển tiếp đa chặng: Dùng hai hay nhiều nút relay để chuyển thông.tin từ nguồn đến đích. Hình 2-4: Chuyển tiếp đa chặng ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 8/49 2.3 Các cơ chế truyền dẫn chuyển tiếp Giao thức khuếch đại và chuyển tiếp cố định AF (Amplify and Forward) Giao thức AF: Là giao thức khuếch đại và chuyển tiếp cố định. Tín hiệu truyền từ nguồn đến nút relay được khuếch đại lên và sau đó nút relay sẽ.truyền tín hiệu đã được khuếch đại này đến đích. Hình 2-5: Giao thức AF Giao thức giải mã và chuyển tiếp DF (Decode and Forward) Giao thức DF: Là giao thức giải mã và chuyển tiếp cố định, tín hiệu truyền từ nguồn đến nút relay và sau đó sẽ.được giải mã sau.đó mã hóa lại và truyền tới đích. Hình 2-6: Giao thức DF ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 9/49 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG 3.1 Hệ thống mạng 5G Hiện nay, hệ thống mạng 4G đang triển khai trên thế giới nhưng với nhu cầu ngày càng cao của con người nên cần phải nghiên cứu, tìm hiểu và phát triển một thế hệ mạng mới. Mạng 5G là thế hệ di động thế hệ kế.tiếp sau mạng 4G và hiện nay đang được nghiên.cứu bởi nhiều nước khác nhau trên thế giới. 5G sẽ có nhiều tính năng vượt trội hơn hẳn 4G, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người. Mục tiêu của mạng 5G: - Một mạng di động siêu hiệu quả và mang.lại một mạng lưới hiệu suất tốt hơn cho chi phí thấp hơn. - Một mạng di.động siêu nhanh. - Một mạng lưới sợi dây hội tụ, phủ sóng và bảo mật tốt hơn. - Tốc độ truyền.tải lớn hàng Gbps, cung cấp các ứng dụng đa phương.tiện và nhiều ứng dụng hiện đại phục vụ cho cuộc sống. 3.2 Chế độ truyền dẫn - Đơn công (Simplex): Thông tin chỉ truyền theo một hướng. - Bán song công (Half-duplex): Thông tin truyền theo được hai chiều nhưng.không đồng thời và tại mỗi thời điểm thông tin chỉ truyền theo một hướng. - Song công (Full-duplex): Thông tin có thể truyền theo được hai.chiều tại một.thời điểm trên tuyến dữ liệu. ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10/49 3.3 Đánh giá thông lượng và xác suất dừng trong hệ thống song công sử dụng chuyển tiếp DF 3.3.1 Mô hình hệ thống song công phân chia theo công suất Mô hình hệ thống Mô hình hệ thống chuyển tiếp song công phân chia theo công suất gồm 3 nút: Nút nguồn, nút relay và nút đích. Giả thiết rằng không có liên kết giữa nút.nguồn và nút đích và thông tin sẽ được.truyền từ nút nguồn đến nút đích thông qua nút relay. f yR R g h xS xR yD Relay S d1 D d2 Nguồồn Đích Hình 3-1: Mô hình hệ thống song công Quá trình truyền thông tin T Thu năng lượng (Energy Havesting) S→R→D ρ . PS ( 1− ρ ) . PS T/2 T/2 Hình 3-2: Quá trình truyền thông tin ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 11/49 Delay-Limited-Transmission: Dựa vào mô hình hệ thống, giả sử rằng d1 và d2 là 1 Km, tín hiệu nhận được ở relay: Trong đó: (3.1) y R=√ ( 1−ρ ) . PS . h . s ( t )+f . x R +n R - y R, y D: Tín hiệu nhận.tại nút relay và nút đích. - x S , x R : Tín hiệu phát đi.tại nút nguồn và nút relay. - h , g: Hệ số kênh truyền, f : Kênh tự nhiễu tại nút relay. - n R, n D: Nhiễu AWGN ở nút relay và nút đích với phương sai N 0. - ρ : Hệ số chuyển đồi công suất. Quá trình truyền chia thành hai giai đoạn: - Giai đoạn 1: Relay thu năng lượng từ nút nguồn trong thời gian T/2. - Giai đoạn 2: Truyền thông tin đến đích trong khoảng thời gian T/2 còn lại. Năng lượng Eh thu được tại nút relay: 2 Eh =η . ρ. PS .|h| . T . 2 (3.2) Khi đó công suất tại relay P R được tính như sau: 2 P R= η . ρ. PS .|h| . T 2 T 2 2 =η . ρ . PS .|h| (3.3) Trong đó: - T: Thời gian tín hiệu truyền từ S đến D. - η: Hiệu suất chuyển đổi năng lượng. - PS : Công suất nguồn. Dựa vào mô hình hệ thống, giả sử rằng d1 và d2 là 1 Km, tín hiệu nhận được ở relay: y D=x R . g+n D (3.4) Tỉ số SNR Từ tín hiệu y R, y D nhận tại nút relay và nút đích ta suy ra SNR 1, SNR 2 như sau: ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC GIẢI MÃ VÀ CHUYỂN TIẾP