Nghiên cứu cải thiện hiệu năng hệ thống thông tin vô tuyến bằng kỹ thuật chuyển tiếp

• Tác giả: Ngô Thái Anh
• Người hướng dẫn: PGS. Hoàng Đăng Hải
• Trường học: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
• Đề tài: Cải thiện hiệu năng hệ thống thông tin vô tuyến với kỹ thuật chuyển tiếp
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan và hệ thống thông tin vô tuyến
• 1.2. Kỹ thuật chuyển tiếp trong hệ thống thông tin vô tuyến
• 1.2.1. Chuyển tiếp trong thông tin di động
• 1.2.2. Chuyển tiếp trong hệ thống thông tin vô tuyến đa chặng
• 1.2.3. Hiệu năng hệ thống thông tin vô tuyến
• 1.2.4. Chuyển giao và xác suất chuyển giao các gói
• 1.2.5. Xác suất rớt các gói CDP
• 1.2.6. Xác suất đăng OP
• 1.2.7. Xác suất chặn IP
• 1.3. Các nghiên cứu liên quan
• 1.3.1. Nghiên cứu liên quan kỹ thuật chuyển tiếp trong thông tin di động
• 1.3.2. Nghiên cứu liên quan kỹ thuật chuyển tiếp trong hệ thống thông tin vô tuyến đa chặng
• 1.4. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP DUY TRÌ VÀ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG KẾT NỐI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN SẠ ĐẶNG TRÊM CHUYỂN TIẾP
• 2.1. Giải pháp sạ đặng trạm chuyển tiếp để duy trì kết nối
• 2.1.1. Mô hình các trạm chuyển tiếp kênh
• 2.1.2. Chuyển tiếp kênh tĩnh SCRS
• 2.1.3. Chuyển tiếp kênh chuyển giao HCRS
• 2.2. Duy trì kết nối với kỹ thuật chuyển tiếp kênh
• 2.2.1. Duy trì kết nối khi các trạm gác không dự trữ kênh để chuyển giao
• 2.2.2. Duy trì kết nối trong vùng lưu lượng cao
• 2.2.3. Duy trì kết nối khi các trạm gác dự trữ một kênh để chuyển giao
• 2.3. Kết quả mô phỏng
• 2.3.1. Mô hình và kết quả mô phỏng với 3 trạm gác không dự trữ kênh
• 2.3.2. Mô hình và kết quả mô phỏng với vùng mù nhiều trạm gác
• 2.3.3. Kết quả mô phỏng với các trạm gác dự trữ một kênh
• 2.3.4. Xác suất chuyển giao các gói
• 2.4. Kết luận Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN XÁC SUẤT ĐĂNG VÀ XÁC SUẤT CHẶN TOÀN CHẶNG ĐỂ BẢO ĐẢM DUY TRÌ KẾT NỐI TRONG HỆ THỐNG VÔ TUYẾN CHUYỂN TIẾP ĐA CHẶNG
• 3.1. Mô hình và phương thức tính toán OP và IP cho HTTTVT chuyển tiếp đa chặng
• 3.1.1. Mô hình HTTTVT chuyển tiếp đa chặng
• 3.1.2. Phương thức tính toán OP và IP toàn chặng trong WSN MH LEACH
• 3.1.2.1. Tính toán OP
• 3.1.2.2. Tính toán IP
• 3.1.2.3. Kết quả mô phỏng của WSN MH LEACH
• 3.2. Mô hình và phương thức tính toán OP và IP cho mạng LEACH MIMO đa chặng
• 3.2.1. Mô hình mạng LEACH MIMO đa chặng
• 3.2.2. Lựa chọn anten và nút gây nhiễu
• 3.2.3. Lựa chọn anten phát và tái hấp gây nhiễu
• 3.2.4. Tính toán xác suất đăng OP và xác suất chặn IP toàn chặng trong mô hình MH LEACH MIMO
• 3.2.5. Kết quả mô phỏng của MH LEACH MIMO
• 3.3. Kết luận Chương 3
• DANH MỤC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Hệ thống thông tin vô tuyến (HTTTVT) đang phát triển mạnh mẽ với sự gia tăng nhanh chóng về số lượng người dùng và thiết bị kết nối. Việc cải thiện hiệu năng hệ thống là một yêu cầu cấp thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Các kỹ thuật chuyển tiếp đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì kết nối và nâng cao chất lượng dịch vụ. Theo thống kê, số lượng thuê bao di động toàn cầu đã đạt 5.3 tỷ vào năm 2021, chiếm 67% dân số thế giới. Điều này cho thấy sự cần thiết phải tối ưu hóa hiệu suất của các HTTTVT, đặc biệt là trong bối cảnh công nghệ thông tin ngày càng phát triển.

1.1 Tầm quan trọng của hiệu năng hệ thống

Hiệu năng của HTTTVT không chỉ ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng mà còn quyết định đến khả năng cạnh tranh của các nhà cung cấp dịch vụ. Các tiêu chí như tỷ lệ thất bại cuộc gọi (CDP), xác suất gián đoạn (OP) và xác suất chặn (IP) là những chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất. Việc cải thiện các chỉ số này thông qua các kỹ thuật chuyển tiếp sẽ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm thiểu sự gián đoạn trong quá trình truyền tải thông tin.

II. Kỹ thuật chuyển tiếp trong hệ thống thông tin vô tuyến

Kỹ thuật chuyển tiếp là một trong những giải pháp hiệu quả để cải thiện hiệu năng hệ thống thông tin vô tuyến. Các trạm chuyển tiếp (Relay Station - RS) và các nút chuyển tiếp (Relay Node - RN) có khả năng cung cấp kết nối giữa các trạm gốc (Base Station - BS) và người dùng. Việc sử dụng các trạm chuyển tiếp giúp tăng cường khả năng truyền tải dữ liệu và giảm thiểu tỷ lệ thất bại trong quá trình chuyển giao. Theo nghiên cứu, việc áp dụng các kỹ thuật chuyển tiếp có thể cải thiện đáng kể chất lượng dịch vụ và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến tín hiệu vô tuyến.

2.1 Các mô hình chuyển tiếp

Có nhiều mô hình chuyển tiếp khác nhau được áp dụng trong HTTTVT, bao gồm mô hình chuyển tiếp kênh tĩnh (SCRS) và mô hình chuyển tiếp kênh động (HCRS). Mỗi mô hình có những ưu điểm và nhược điểm riêng, tuy nhiên, việc lựa chọn mô hình phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và duy trì kết nối ổn định trong quá trình truyền tải thông tin. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng mô hình chuyển tiếp kênh động có thể cải thiện đáng kể tỷ lệ thành công trong việc chuyển giao thông tin.

III. Phân tích và đánh giá hiệu suất

Để đánh giá hiệu suất của các kỹ thuật chuyển tiếp, cần thực hiện các phân tích chi tiết về các chỉ số như CDP, OP và IP. Các mô hình mô phỏng có thể được sử dụng để dự đoán hiệu suất của hệ thống trong các điều kiện khác nhau. Việc phân tích này không chỉ giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng hệ thống mà còn cung cấp thông tin quý giá cho việc tối ưu hóa các kỹ thuật chuyển tiếp. Các kết quả từ mô phỏng cho thấy rằng việc cải thiện các chỉ số này có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong chất lượng dịch vụ.

3.1 Ứng dụng thực tiễn

Các kỹ thuật chuyển tiếp không chỉ có giá trị trong lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc cải thiện hiệu suất của các HTTTVT hiện nay. Việc áp dụng các giải pháp này trong các mạng di động và IoT có thể giúp nâng cao khả năng kết nối và giảm thiểu sự gián đoạn trong quá trình truyền tải thông tin. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh ngày càng nhiều thiết bị kết nối và nhu cầu sử dụng dịch vụ ngày càng cao.