Luận án Tiến sĩ về Giao thức Đa Truy Cập Không Trực Giao cho Mạng Vô Tuyến Chuyển Tiếp Hợp Tác và Thu Thập Năng Lượng

• Tác giả: Trần Quý Hữu
• Người hướng dẫn: PGS. TS Phan Văn Ca
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Giao Thức Đa Truy Cập Không Trực Giao Cho Mạng Vô Tuyến Chuyển Tiếp Hợp Tác và Thu Thập Năng Lượng
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 1.4.1. Hướng tiếp cận
• 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.6. Cấu trúc của Luận án
• 1.7. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Đa truy cập không trực giao NOMA
• 2.2. NOMA đường xuống
• 2.3. Thu thập năng lượng
• 2.4. Cơ sở toán học của luận án
• 2.4.1. Tín hiệu phát và thu
• 2.4.2. Thực hiện EH tại trạm chuyển tiếp
• 2.4.3. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR)
• 2.4.4. Tiêu chí đánh giá hiệu năng
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HỆ THỐNG
• 3.1. Trường hợp thứ nhất: Có vật cản giữa trạm gốc và nút đích
• 3.2. Thu thập năng lượng và xử lý thông tin tại D1
• 3.3. Trường hợp thứ hai: Không có vật cản giữa trạm gốc và nút đích
• 3.4. Thực hiện EH tại D1
• 3.5. Xử lý thông tin tại D1 và D2
• 3.6. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG
• 4.1. Phân tích hiệu năng của trường hợp 1
• 4.2. Xác suất dừng tại D1
• 4.3. Xác suất dừng tại D2
• 4.4. Thông lượng đối với phương thức truyền giới hạn trễ
• 4.5. Tốc độ trung bình đối với phương thức truyền chấp nhận trễ
• 4.6. Loại bỏ can nhiễu liên tiếp không hoàn hảo
• 4.7. Phân tích hiệu năng của trường hợp 2
• 4.8. Xác suất dừng tại D1
• 4.9. Xác suất dừng tại D2 cho liên kết qua chuyển tiếp
• 4.10. Xác suất dừng tại D2 cho cả liên kết qua chuyển tiếp và liên kết trực tiếp
• 4.11. Thông lượng cho phương thức DLT
• 4.12. Tốc độ trung bình đối với phương thức DTT
• 4.13. Hiệu suất năng lượng
• 4.14. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 5.1. Kết quả mô phỏng và thảo luận cho trường hợp 1
• 5.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận cho trường hợp 2
• 5.3. Xác suất dừng đối với SNR và b
• 5.4. Thông lượng và tốc độ trung bình đối với SNR và b
• 5.5. Hiệu suất năng lượng
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giao thức Đa Truy Cập Không Trực Giao

Giao thức Đa Truy Cập Không Trực Giao (NOMA) là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực mạng vô tuyến. NOMA cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một tần số, từ đó tối ưu hóa hiệu suất mạng. Công nghệ này đặc biệt hữu ích trong các mạng vô tuyến chuyển tiếp hợp tác, nơi mà việc thu thập năng lượng và truyền thông tin đồng thời là rất quan trọng. Nghiên cứu này sẽ đi sâu vào các cơ chế và ứng dụng của NOMA trong các mạng vô tuyến hiện đại.

1.1. Định nghĩa và nguyên lý hoạt động của NOMA

NOMA hoạt động dựa trên nguyên lý phân chia công suất, cho phép nhiều thiết bị người dùng truy cập vào cùng một kênh tần số. Điều này giúp giảm thiểu sự can thiệp và tăng cường hiệu suất truyền tải thông tin.

1.2. Lợi ích của Giao thức Đa Truy Cập Không Trực Giao

Giao thức NOMA mang lại nhiều lợi ích như tăng cường hiệu suất mạng, giảm độ trễ và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên tần số. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu băng thông cao và độ tin cậy cao.

II. Thách thức trong việc triển khai NOMA cho mạng vô tuyến

Mặc dù NOMA có nhiều lợi ích, nhưng việc triển khai nó trong các mạng vô tuyến vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như can thiệp giữa các thiết bị, quản lý công suất và hiệu suất năng lượng cần được giải quyết để đảm bảo hiệu quả của hệ thống.

2.1. Can thiệp giữa các thiết bị trong NOMA

Can thiệp giữa các thiết bị là một trong những thách thức lớn nhất trong NOMA. Việc quản lý và giảm thiểu can thiệp này là cần thiết để đảm bảo hiệu suất truyền tải thông tin.

2.2. Quản lý công suất trong mạng NOMA

Quản lý công suất là yếu tố quan trọng trong NOMA. Cần có các cơ chế phân bổ công suất hợp lý để tối ưu hóa hiệu suất mạng và đảm bảo rằng tất cả các thiết bị đều nhận được dịch vụ tốt.

III. Phương pháp thu thập năng lượng trong mạng NOMA

Thu thập năng lượng (EH) là một phần quan trọng trong việc phát triển các mạng vô tuyến hiện đại. NOMA kết hợp với các phương pháp thu thập năng lượng giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và tăng cường hiệu suất mạng.

3.1. Cơ chế thu thập năng lượng trong NOMA

Cơ chế thu thập năng lượng trong NOMA cho phép các thiết bị vừa thu thập năng lượng vừa truyền thông tin. Điều này giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng bên ngoài.

3.2. Ứng dụng của thu thập năng lượng trong mạng vô tuyến

Việc thu thập năng lượng có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, từ mạng cảm biến không dây đến các hệ thống truyền thông không dây thế hệ mới, giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy.

IV. Kết quả nghiên cứu về hiệu suất mạng NOMA

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng NOMA có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng so với các giao thức truyền thống. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng NOMA đạt được thông lượng và tốc độ trung bình cao hơn, đồng thời hiệu suất năng lượng cũng được cải thiện.

4.1. Phân tích hiệu suất của NOMA so với OMA

Phân tích cho thấy rằng NOMA vượt trội hơn OMA về mặt thông lượng và tốc độ trung bình. Điều này chứng tỏ rằng NOMA là một giải pháp khả thi cho các mạng vô tuyến hiện đại.

4.2. Tác động của các thông số đến hiệu suất mạng

Các thông số như tỉ số chia công suất, khoảng cách giữa các nút và hiệu suất thu thập năng lượng đều có tác động lớn đến hiệu suất của mạng NOMA. Việc tối ưu hóa các thông số này là cần thiết để đạt được hiệu quả tối đa.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của NOMA

NOMA đang trở thành một công nghệ quan trọng trong lĩnh vực mạng vô tuyến. Với những lợi ích vượt trội và khả năng ứng dụng rộng rãi, NOMA hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong các mạng vô tuyến thế hệ tiếp theo.

5.1. Tương lai của Giao thức Đa Truy Cập Không Trực Giao

Tương lai của NOMA rất hứa hẹn với sự phát triển của các công nghệ mới như 5G và 6G. NOMA sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

5.2. Các hướng nghiên cứu tiếp theo trong NOMA

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện hiệu suất năng lượng, giảm thiểu can thiệp và phát triển các cơ chế quản lý công suất hiệu quả hơn trong các mạng NOMA.