Luận Văn Thạc Sĩ: Đánh Giá Hiệu Quả Các Mô Hình Thông Tin Chuyển Tiếp Hai Chiều Trong Kỹ Thuật Điện Tử

• Tác giả: Nguyễn Văn Bống
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Văn Khương
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Đánh Giá Hiệu Quả Của Các Mô Hình Thông Tin Chuyển Tiếp Hai Chiều
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Khảo sát các công trình nghiên cứu
• 1.3. Mục tiêu đề tài và hướng nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Kết quả
• 1.7. Bố cục luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC LÝ THUYẾT CƠ BẢN
• 2.1. Hệ thống thông tin wireless
• 2.1.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin wireless
• 2.2. Các hệ thống Cellular Telephone, Wide Area Wireless Data Services
• 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của các hệ thống thông tin Wireless
• 2.3.1. Kênh truyền và giới hạn kênh truyền
• 2.3.2. Lý thuyết kênh truyền và các yếu tố ảnh hưởng trong thông tin vô tuyến
• 2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng trong thông tin vô tuyến
• 2.4. Giới hạn dung lượng kênh truyền
• 2.4.1. Kênh truyền Rayleigh
• 2.4.2. Điều chế BPSK
• 2.4.3. Điều chế DPSK
• 2.4.4. Điều chế QPSK
• 2.5. Relay và vai trò của relay trong hệ thống thông tin
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC MÔ HÌNH THÔNG TIN CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU
• 3.1. Mô hình và ứng dụng thực tế
• 3.2. Mô hình Four-phase
• 3.2.1. Tính toán throughput
• 3.2.2. DF Four-phase và tính toán throughput
• 3.3. Mô hình Three-phase
• 3.3.1. Tính toán throughput AF Three-phase
• 3.3.2. Tính toán throughput DF Three-phase
• 3.4. Mô hình Two-phase
• 3.4.1. Tính toán throughput
• 3.4.2. Ưu khuyết điểm của các mô hình
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC MÔ HÌNH THÔNG QUA THROUGHPUT
• 4.1. So sánh giữa loại Relay khác nhau
• 4.1.1. AF Four-phase so với DF Four-phase
• 4.1.2. Four-phase với nhiễu trên các link bằng nhau
• 4.1.3. Four-phase với nhiễu trên các link khác nhau
• 4.1.4. So sánh throughput của hai mô hình AF và DF Three-phase
• 4.1.5. Three-phase với tỉ số tín hiệu trên nhiễu trên các link bằng nhau
• 4.1.6. Three-phase với tỉ số tín hiệu trên nhiễu trên các link khác nhau
• 4.1.7. So sánh throughput của hai mô hình AF và DF Two-phase
• 4.1.8. Two-phase với tỉ số tín hiệu trên nhiễu trên các link bằng nhau
• 4.1.9. Two-phase với tỉ số tín hiệu trên nhiễu trên các link khác nhau
• 4.2. Các mô hình AF relay
• 4.3. Các mô hình DF relay
• 4.4. So sánh giữa các mô hình tối ưu
• 4.4.1. So sánh 3 mô hình tối ưu khi tỉ số tín hiệu trên nhiễu trên các link bằng nhau
• 4.4.2. So sánh 3 mô hình khi tỉ số tín hiệu trên nhiễu trên các link khác nhau
• 4.5. Ảnh hưởng của sự thay đổi khoảng cách giữa các node đến relay
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

I. Giới thiệu và lý do chọn đề tài

Luận văn tập trung vào đánh giá hiệu quả của các mô hình thông tin chuyển tiếp hai chiều trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử. Với sự phát triển của công nghệ số, thông tin hai chiều đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất truyền thông. Half-duplex relay được sử dụng phổ biến nhờ tính đơn giản, nhưng cũng tồn tại hạn chế về throughput. Mục tiêu của luận văn là phân tích và so sánh các mô hình Four-phase, Three-phase, và Two-phase sử dụng AF relay và DF relay để tìm ra mô hình tối ưu nhất.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Luận văn nhằm đánh giá hiệu quả của các mô hình thông tin hai chiều dựa trên chỉ số throughput. Các mô hình được khảo sát bao gồm Four-phase, Three-phase, và Two-phase với hai loại relay là AF và DF. Mục tiêu là xác định ưu, nhược điểm của từng mô hình và đề xuất mô hình phù hợp cho các điều kiện môi trường khác nhau.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào các mô hình thông tin hai chiều sử dụng relay trung gian. Hệ thống bao gồm hai node đầu cuối và một relay sử dụng kỹ thuật AF hoặc DF. Tín hiệu được điều chế bằng BPSK, và kênh truyền được mô phỏng theo mô hình Rayleigh. Không có liên kết trực tiếp giữa hai node, tất cả thông tin đều được chuyển tiếp qua relay.

II. Các lý thuyết cơ bản

Chương này trình bày các lý thuyết nền tảng liên quan đến hệ thống thông tin wireless, kênh truyền, và kỹ thuật điều chế. Hệ thống wireless sử dụng sóng điện từ để truyền thông tin qua môi trường không khí, không cần dây dẫn. Kênh truyền Rayleigh được sử dụng để mô phỏng các điều kiện truyền thông thực tế. Các kỹ thuật điều chế như BPSK, QPSK được áp dụng để nâng cao hiệu quả truyền dẫn.

2.1. Hệ thống thông tin wireless

Hệ thống wireless bao gồm các thiết bị truyền và nhận thông tin qua sóng điện từ. Các hệ thống này được chia thành hai loại chính: hữu tuyến và vô tuyến. Hệ thống vô tuyến ngày càng phổ biến nhờ tính di động và linh hoạt.

2.2. Kênh truyền và kỹ thuật điều chế

Kênh truyền Rayleigh mô phỏng các điều kiện truyền thông trong môi trường đa đường. Các kỹ thuật điều chế như BPSK và QPSK được sử dụng để cải thiện hiệu suất truyền dẫn. BPSK là kỹ thuật điều chế đơn giản, phù hợp cho các hệ thống có SNR thấp.

III. Các mô hình thông tin chuyển tiếp hai chiều

Chương này phân tích chi tiết ba mô hình thông tin hai chiều: Four-phase, Three-phase, và Two-phase. Mỗi mô hình sử dụng AF relay hoặc DF relay để chuyển tiếp thông tin. Four-phase là mô hình đơn giản nhất, nhưng throughput thấp. Three-phase và Two-phase cải thiện hiệu suất truyền thông nhưng đòi hỏi độ phức tạp cao hơn.

3.1. Mô hình Four phase

Mô hình Four-phase sử dụng bốn giai đoạn để truyền thông tin giữa hai node qua relay. Mô hình này đơn giản nhưng throughput thấp do sử dụng nhiều timeslot. AF relay và DF relay được áp dụng để cải thiện hiệu suất truyền dẫn.

3.2. Mô hình Three phase và Two phase

Mô hình Three-phase và Two-phase giảm số lượng timeslot để tăng throughput. Three-phase sử dụng ba giai đoạn, trong khi Two-phase chỉ sử dụng hai giai đoạn. DF relay thường cho hiệu suất cao hơn AF relay trong các mô hình này.

IV. Đánh giá hiệu quả các mô hình

Chương này trình bày kết quả mô phỏng và so sánh throughput của các mô hình Four-phase, Three-phase, và Two-phase trong các điều kiện SNR khác nhau. Mô hình Two-phase cho throughput cao nhất trong điều kiện SNR cao, trong khi Three-phase phù hợp hơn với SNR thấp. Four-phase đơn giản nhưng hiệu suất thấp.

4.1. So sánh throughput

Kết quả mô phỏng cho thấy throughput của Two-phase cao hơn đáng kể so với Three-phase và Four-phase khi SNR cao. Three-phase phù hợp hơn với môi trường có SNR thấp. Four-phase đơn giản nhưng throughput thấp, phù hợp cho các ứng dụng không yêu cầu hiệu suất cao.

4.2. Ảnh hưởng của vị trí relay

Vị trí của relay ảnh hưởng đáng kể đến throughput. Khi relay nằm gần một node, throughput của node đó tăng lên. Two-phase và Three-phase nhạy cảm hơn với sự thay đổi vị trí của relay so với Four-phase.

V. Kết luận và hướng phát triển

Luận văn kết luận rằng mô hình Two-phase là tối ưu nhất về throughput trong điều kiện SNR cao, trong khi Three-phase phù hợp hơn với SNR thấp. Four-phase đơn giản nhưng hiệu suất thấp. Hướng phát triển tiếp theo là nghiên cứu các mô hình kết hợp để tối ưu hóa hiệu suất truyền thông trong các điều kiện môi trường khác nhau.

5.1. Khuyến nghị

Đề xuất sử dụng Two-phase cho các hệ thống có SNR cao và Three-phase cho SNR thấp. Four-phase phù hợp cho các ứng dụng đơn giản, không yêu cầu hiệu suất cao. Nghiên cứu thêm về các mô hình kết hợp để cải thiện hiệu suất tổng thể.

5.2. Hướng phát triển

Hướng phát triển tiếp theo bao gồm nghiên cứu các mô hình kết hợp AF và DF relay, cũng như ứng dụng các kỹ thuật MIMO để nâng cao hiệu suất truyền thông trong các hệ thống thông tin hai chiều.