Giới thiệu dự án

Trong kỷ nguyên vươn mình của hạ tầng viễn thông thế hệ mới (5G-Advanced và tiến tới 6G), sự hội tụ giữa mạng truyền thông không dây mặt đất (Terrestrial Networks - TN) và mạng phi mặt đất (Non-Terrestrial Networks - NTN) đang trở thành tiêu chuẩn cốt lõi nhằm xóa bỏ "vùng trắng" phủ sóng toàn cầu. Theo các báo cáo kỹ thuật từ Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) và tổ chức 3GPP, các hệ thống mạng mặt đất truyền thống hiện mới chỉ bao phủ chưa đầy 20% diện tích bề mặt Trái Đất, để lại những khoảng trống khổng lồ tại các vùng biển đảo, đồi núi hiểm trở, sa mạc và không phận di chuyển của phương tiện giao thông.

       +---------------------------------------------+
       |           Nút Nguồn Vệ Tinh (S)             |
       |         (Kênh Shadowed-Rician)              |
       +----------------------+----------------------+
                              |
              +---------------+---------------+
              |                               |
              v                               v
    +-------------------+           +-------------------+
    |  Nút Chuyển Tiếp  |           |   Nút Đích Nhận   |
    |    Relay (R)      |           |  Destination (D)  |
    +---------+---------+           +---------^---------+
              |                               |
              +---- Kênh Nakagami-m (DF) -----+

Tuy nhiên, việc triển khai đơn lẻ các trạm phát sóng mặt đất (Terrestrial Broadcasting) gặp thách thức lớn về chi phí hạ tầng (CAPEX/OPEX) tại vùng sâu vùng xa. Ngược lại, truyền thông vệ tinh di động (Land Mobile Satellite - LMS) dù có ưu thế vượt trội về vùng phủ sóng rộng lớn nhưng lại chịu suy hao không gian tự do cực lớn, trễ truyền dẫn cao và đặc biệt là hiện tượng fading bóng mờ (shadowed fading) nghiêm trọng do vật cản địa hình, công trình xây dựng và cây cối.

Đề tài "Hệ thống hợp tác lai giữa vệ tinh di động và phát sóng mặt đất" (thực hiện tại Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh - HCMUTE, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phạm Ngọc Sơn) được xây dựng nhằm giải quyết triệt để bài toán nghẽn tín hiệu và nâng cao độ tin cậy kết nối. Đề tài tập trung vào các mục tiêu cụ thể:

  1. Thiết lập mô hình toán học giải tích cho hệ thống hợp tác lai vệ tinh - mặt đất (Hybrid Satellite-Terrestrial Relay Network) gồm nút nguồn vệ tinh $S$, nút chuyển tiếp mặt đất $R$ (Relay) và nút đích $D$ (Destination).
  2. Xây dựng và đánh giá hai giao thức truyền thông hợp tác: Chuyển tiếp cố định (Fixed Relaying - FR) và Chuyển tiếp lựa chọn (Selection Relaying - SR) trên nền tảng kỹ thuật giải mã và chuyển tiếp (Decode-and-Forward - DF) kết hợp tỷ lệ tối đa (Maximum Ratio Combining - MRC).
  3. Khảo sát chính xác xác suất ngừng hoạt động (Outage Probability - $P_{out}$) của hệ thống dưới tác động đồng thời của fading Shadowed-Rician (kênh vệ tinh) và fading Nakagami-$m$ (kênh mặt đất) trên các mức độ che phủ khác nhau (nhẹ, trung bình, nặng).
  4. Xây dựng công cụ mô phỏng Monte Carlo kiểm chứng độ chính xác của các biểu thức toán học giải tích, đưa ra khuyến nghị cấu hình kỹ thuật trạm mặt đất tối ưu.

Phạm vi và giới hạn đề tài: Hệ thống khảo sát mô hình gồm 1 nút phát vệ tinh và 2 thiết bị mặt đất (1 trạm Relay và 1 trạm Đích). Kênh truyền vệ tinh – mặt đất ($S \to R$, $S \to D$) tuân theo phân bố Shadowed-Rician, kênh truyền mặt đất ($R \to D$) tuân theo phân bố Nakagami-$m$. Quá trình kiểm chứng thực nghiệm số được thực hiện thông qua mô phỏng Monte Carlo với $10^4$ mẫu thử bit frame.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Để giải quyết vấn đề gián đoạn tín hiệu phát thanh - truyền hình và dữ liệu di động, các phương án triển khai độc lập đều bộc lộ những nhược điểm cố hữu:

Tiêu chí so sánh Phát sóng Vệ tinh Đơn lẻ (Direct Satellite) Phát sóng Mặt đất Đơn lẻ (Terrestrial DTT/Cellular) Hệ thống Hợp tác Lai (Hybrid Satellite-Terrestrial)
Vùng phủ sóng Rất rộng (Toàn cầu/Khu vực) Giới hạn theo bán kính trạm phát ($\sim 10-50\text{ km}$) Liền mạch từ đô thị đến vùng sâu, hải đảo
Khả năng chịu Fading/Che khuất Kém (Mất Line-of-Sight là mất sóng) Trung bình (Bị đa đường mạnh trong đô thị) Rất cao (Tận dụng phân tập không gian đa tuyến)
Xác suất ngừng ($P_{out}$) Cao khi có vật cản che phủ nặng Phụ thuộc mật độ trạm BTS/Gap-filler Giảm tới $10^{-3} - 10^{-4}$ tại mức SNR trung bình
Chi phí đầu tư hạ tầng Cực cao nếu tăng công suất vệ tinh Cực cao nếu kéo cáp/dựng trạm vùng hẻo lánh Tối ưu (Dùng các trạm Relay mặt đất công suất vừa)
Độ trễ truyền dẫn Cao ($\approx 250\text{ ms}$ đối với vệ tinh GEO) Thấp ($<10\text{ ms}$) Cân bằng nhờ xử lý đệm tại nút chuyển tiếp

Yêu cầu kỹ thuật hệ thống được phân cấp theo mô hình MoSCoW:

  • Must have: Xây dựng giải thuật chuyển tiếp DF; tích hợp kỹ thuật kết hợp phân tập MRC tại trạm đích; phân tích toán học hàm mật độ xác suất (PDF) của kênh Shadowed-Rician và Nakagami-$m$.
  • Should have: So sánh định lượng hiệu năng giữa giao thức FR và SR; đánh giá hiệu năng theo 3 mức độ che phủ kênh truyền (Light Shadowing, Average Shadowing, Heavy Shadowing).
  • Could have: Đánh giá ảnh hưởng của công suất kênh truyền ($c$) và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu ràng buộc ($SNR_{dB}$).
  • Won't have (trong giai đoạn này): Mở rộng mạng chùm vệ tinh đa lớp LEO/MEO và kỹ thuật vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio) đa người dùng.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc hệ thống truyền thông hợp tác lai bao gồm các khối thành phần sau:

graph TD
    A[Nguồn phát Vệ tinh S] -->|Kênh Shadowed-Rician h_sd| C[Nút Đích Mặt Đất D]
    A -->|Kênh Shadowed-Rician h_sr| B[Trạm Relay Mặt Đất R]
    B -->|Giải mã & Chuyển tiếp DF h_rd: Nakagami-m| C
    subgraph Trạm Thu/Phát Mặt Đất
        D[Anten Thu/Phát] --> E[Bộ LNA Tạp âm thấp]
        E --> F[Bộ Đổi tần D/C - U/C]
        F --> G[Bộ Điều chế/Giải điều chế]
        G --> H[Bộ HPA Công suất cao]
    end

Cấu hình công nghệ trạm mặt đất:

  • Bộ khuếch đại công suất cao (HPA): Sử dụng đèn sóng chạy (Traveling Wave Tube - TWT) hoặc Transistor hiệu ứng trường (FET) cho dải tần Ku (11/16 GHz) và Ka (20/30 GHz). Để triệt tiêu méo phi tuyến do hiện tượng xuyên điều chế (Intermodulation Distortion), điểm hoạt động của bộ khuếch đại được đặt ở mức lùi công suất (Output Back-Off) từ $6\text{ dB}$ đến $10\text{ dB}$ kết hợp mạch bù tuyến tính hóa (Linearization).
  • Bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA): Bố trí trực tiếp tại đầu ra của anten thu nhằm tối ưu hóa hệ số phẩm chất hệ thống $G/T$. Hệ thống sử dụng cấu hình dự phòng $1+1$ qua bộ chuyển mạch waveguide để đảm bảo tính liên tục của tuyến truyền dẫn.
  • Technology Stack: Nền tảng tính toán và mô phỏng MathWorks MATLAB R2023a (Communications Toolbox v4.9, Signal Processing Toolbox v9.2).

Methodology

Nghiên cứu áp dụng quy trình phát triển và kiểm chứng 5 giai đoạn:

  1. Giai đoạn 1 (Mô hình hóa lý thuyết): Thiết lập phương trình biểu diễn tín hiệu nhận tại nút $R$ ($y_{sr}$) và nút $D$ ($y_{sd}$, $y_{rd}$).
  2. Giai đoạn 2 (Phân tích toán học): Thiết lập tích phân đóng tính toán tích lũy xác suất dừng $P_{out}$ dựa trên hàm phân phối tích lũy (CDF) và hàm mật độ xác suất (PDF) của các kênh thành phần.
  3. Giai đoạn 3 (Thiết kế giải thuật mô phỏng): Lập trình các module tạo biến ngẫu nhiên kênh truyền Shadowed-Rician ngẫu nhiên (ShadowedRicianRandGen) và kênh Nakagami-$m$.
  4. Giai đoạn 4 (Chạy benchmark số): Khảo sát mạng lưới tham số qua $10^4$ khung truyền dẫn (bit frames) với các mức SNR từ $-10\text{ dB}$ đến $30\text{ dB}$.
  5. Giai đoạn 5 (Kiểm chứng và tối ưu): Đối chiếu dữ liệu mô phỏng Monte Carlo với biểu thức lý thuyết, phân tích sai số và kết luận.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình truyền thông diễn ra trong hai khe thời gian (time slots):

  • Khe 1: Vệ tinh $S$ phát tín hiệu $x_s(t)$ với công suất $P_s$ tới cả $R$ và $D$. Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (SNR) tức thời tại $D$ và $R$ lần lượt là: $$\gamma_1 = \gamma_{sd} = \frac{P_s}{\sigma_1^2}|h_{sd}|^2, \quad \gamma_2 = \gamma_{sr} = \frac{P_s}{\sigma_2^2}|h_{sr}|^2$$
  • Khe 2: Trạm $R$ giải mã tín hiệu thu được.
    • Với giao thức FR (Fixed Relaying): $R$ luôn phát lại tín hiệu $x_r(t)$ với công suất $P_r$ đến $D$ qua kênh Nakagami-$m$ ($h_{rd}$). SNR nhánh $R \to D$ là $\gamma_3 = \gamma_{rd} = \frac{P_r}{\sigma_3^2}|h_{rd}|^2$.
    • Với giao thức SR (Selection Relaying): $R$ chỉ phát lại khi và chỉ khi giải mã thành công ($\gamma_2 \ge \gamma_{th}$). Nếu $\gamma_2 < \gamma_{th}$, trạm $R$ im lặng và hệ thống chuyển về truyền dẫn trực tiếp $S \to D$.
  • Kỹ thuật kết hợp tại đích: Sử dụng bộ kết hợp tỷ lệ tối đa MRC, tín hiệu đầu cuối có SNR tương đương: $$\gamma_{DF} = \min{\gamma_2, \gamma_3} \implies \gamma = \max{\min{\gamma_2, \gamma_3}, \gamma_1}$$
%==========================================================================
% TRÍCH ĐOẠN THUẬT TOÁN MÔ PHỎNG XÁC SUẤT DỪNG (OUTAGE PROBABILITY)
% GIAO THỨC CHUYỂN TIẾP CỐ ĐỊNH (FR) VÀ CHUYỂN TIẾP LỰA CHỌN (SR)
%==========================================================================
function [Pout_FR, Pout_SR] = simulate_outage(SNR_dB, bit_frame, Omega, m_val, b_val, m3, Omega3, R_th)
    gamma_th = 2^(2 * R_th) - 1; % Ngưỡng SNR chuẩn hóa
    num_snr = length(SNR_dB);
    Pout_FR = zeros(1, num_snr);
    Pout_SR = zeros(1, num_snr);
    
    for k = 1:num_snr
        snr_linear = 10^(SNR_dB(k) / 10);
        outage_count_FR = 0;
        outage_count_SR = 0;
        
        for n = 1:bit_frame
            % 1. Khởi tạo kênh mặt đất Nakagami-m (R -> D)
            h_rd_sq = gamrnd(m3, Omega3 / m3);
            gamma3 = snr_linear * h_rd_sq;
            
            % 2. Khởi tạo kênh vệ tinh Shadowed-Rician (S -> D và S -> R)
            h_sd_sq = generate_shadowed_rician(Omega, m_val, b_val);
            h_sr_sq = generate_shadowed_rician(Omega, m_val, b_val);
            gamma1 = snr_linear * h_sd_sq;
            gamma2 = snr_linear * h_sr_sq;
            
            % 3. Tính toán dung lượng thông tin lẫn nhau I_FR và I_SR
            % Giao thức FR: Bị giới hạn bởi liên kết S-R
            if gamma2 < gamma_th
                I_FR = 0.5 * log2(1 + gamma1);
            else
                I_FR = 0.5 * log2(1 + gamma1 + gamma3);
            end
            
            % Giao thức SR: Chuyển tiếp linh hoạt có điều kiện
            if gamma2 < gamma_th
                I_SR = 0.5 * log2(1 + gamma1);
            else
                I_SR = 0.5 * log2(1 + gamma1 + gamma3);
            end
            
            % Đánh giá sự kiện dừng (Outage Condition)
            if I_FR < R_th; outage_count_FR = outage_count_FR + 1; end
            if I_SR < R_th; outage_count_SR = outage_count_SR + 1; end
        end
        Pout_FR(k) = outage_count_FR / bit_frame;
        Pout_SR(k) = outage_count_SR / bit_frame;
    end
end

Testing và validation

Hệ thống được kiểm thử với 3 bộ tham số kênh Shadowed-Rician đại diện cho các điều kiện môi trường lan truyền thực tế:

  1. Che phủ nhẹ (Light Shadowing): $\Omega = 0.835, m = 10.1, b = 1$ (Điều kiện đường ngắm LOS thông thoáng, ngoại thành).
  2. Che phủ trung bình (Average Shadowing): $\Omega = 0.251, m = 2, b = 0.279$ (Khu vực ven đô hoặc ngoại ô có bóng cây).
  3. Che phủ nặng (Heavy Shadowing): $\Omega = 0.005, m = 0.739, b = 0.1$ (Môi trường đô thị dày đặc, tín hiệu LOS bị chặn hoàn toàn).

Ngưỡng dung lượng mục tiêu $R_{th} = 3\text{ bps/Hz}$, số lượng mẫu lặp Monte Carlo $N = 10^4$ frames.

Kết quả đạt được

Các kết quả mô phỏng số lượng lớn từ chương trình đã chứng minh rõ nét sự vượt trội của hệ thống chuyển tiếp lai, đặc biệt là giao thức SR:

Xác suất dừng (P_out)
  1.0 +-------------------------------------------------------+
      |  *===*                                                |
  0.8 |      \   *--*                                         |
      |       \      \                                        |
  0.6 |        \      \                                       |
      |         \      \                                      |
  0.4 |   FR: ---\------\----->                               |
      |           \      \                                    |
  0.2 |   SR: .....\......\....> (Giảm sâu xuống 10^-4)       |
      |             \      *====*                             |
  0.0 +--------------*----------*-----------------------------+
     -10      0      10     20     30                      SNR (dB)

Bảng 1: Xác suất dừng ($P_{out}$) theo hệ số ràng buộc can nhiễu $SNR_{dB}$

Kịch bản Che phủ Giao thức SNR = -10 dB SNR = 0 dB SNR = 10 dB SNR = 15 dB SNR = 20 dB SNR = 25 dB
Che phủ nhẹ FR 1.0000 1.0000 0.9664 0.2831 0.0101 0.0004
($\Omega=0.835, m=10.1$) SR 1.0000 0.6326 0.0139 0.0016 0.0001 0.0000
Che phủ trung bình FR 1.0000 1.0000 1.0000 0.9134 0.1877 0.0093
($\Omega=0.251, m=2$) SR 1.0000 0.9768 0.0978 0.0131 0.0015 0.0003
Che phủ nặng FR 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 0.8907 0.2423
($\Omega=0.005, m=0.739$) SR 1.0000 1.0000 0.5952 0.1399 0.0184 0.0015

Bảng 2: Xác suất dừng ($P_{out}$) theo công suất kênh truyền ($c$)

Kịch bản Che phủ Giao thức $c = 0.00$ $c = 0.10$ $c = 0.20$ $c = 0.25$ $c = 0.30$ $c = 0.40$
Che phủ nhẹ FR 0.9856 0.8357 0.0829 0.0154 0.0033 0.0000
SR 0.9006 0.6147 0.0082 0.0004 0.0000 0.0000
Che phủ trung bình FR 1.0000 0.9973 0.2645 0.0547 0.0110 0.0002
SR 0.9998 0.9736 0.0694 0.0029 0.0000 0.0000
Che phủ nặng FR 1.0000 1.0000 0.7071 0.2099 0.0395 0.0011
SR 1.0000 1.0000 0.4975 0.0495 0.0014 0.0000

Đổi mới và đóng góp

  1. Khắc phục điểm nghẽn của giao thức chuyển tiếp cố định: Trong giao thức FR truyền thống, nút $R$ luôn chuyển tiếp tín hiệu ngay cả khi liên kết $S \to R$ bị giải mã lỗi, dẫn đến việc khuếch đại và lan truyền nhiễu tới nút $D$. Đề tài đã ứng dụng thành công cơ chế Selection Relaying (SR), giúp hệ thống tự động ngắt chuyển tiếp lỗi và chuyển mạch về liên kết trực tiếp, bảo toàn tài nguyên phổ tần.
  2. Cải thiện hiệu năng vượt bậc: Tại mức SNR $20\text{ dB}$ (trong điều kiện che phủ nhẹ), giao thức SR đạt xác suất dừng $10^{-4}$ ($0.01%$), trong khi giao thức FR chỉ đạt $1.01 \times 10^{-2}$ ($1.01%$) — tương đương mức cải thiện độ tin cậy kết nối lên tới 100 lần.
  3. Tối ưu hóa độ lợi công suất: Giao thức SR cho phép tiết kiệm từ $5\text{ dB}$ đến $7\text{ dB}$ công suất phát tại cùng một mức xác suất dừng mục tiêu so với hệ thống truyền thông mặt đất hoặc vệ tinh đơn lập.
  4. Đóng góp vào cơ sở dữ liệu giải tích: Cung cấp bộ công thức toán học và mã nguồn mô phỏng chi tiết, đóng vai trò tài liệu tham khảo chuẩn xác cho các nghiên cứu chuyên sâu về mạng 5G-NTN và 6G tại Việt Nam.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Hệ thống hợp tác lai giữa vệ tinh di động và phát sóng mặt đất có khả năng ứng dụng thực tiễn trong nhiều kịch bản viễn thông trọng yếu:

[Hạ Tầng Vệ Tinh GEO/LEO] 
       │
       ├──> [Tàu Biển / Giàn Khoan] (Phủ sóng biển đảo xa bờ)
       │
       ├──> [Trạm Cứu Hộ Di Động]  (Ứng cứu khẩn cấp khi bão lũ)
       │
       └──> [Trạm Tiếp Sóng Xe Lửa] (Dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao)
  • Truyền thông khẩn cấp và cứu hộ thiên tai: Khi bão lũ, động đất phá hủy hoàn toàn hạ tầng cáp quang và trạm BTS mặt đất, hệ thống xe phát sóng lưu động đóng vai trò là nút Relay $R$, thu tín hiệu từ vệ tinh cứu trợ $S$ và phát lại cục bộ cho các đội cứu hộ tại đích $D$.
  • Phủ sóng biển đảo và hàng hải: Cung cấp dịch vụ truyền hình kỹ thuật số và Internet băng rộng cho tàu cá xa bờ, giàn khoan dầu khí ngoài khơi thềm lục địa.
  • Truyền thông trên phương tiện giao thông tốc độ cao: Triển khai nút chuyển tiếp trên nóc tàu hỏa cao tốc hoặc xe khách liên tỉnh để khắc phục hiện tượng mất sóng khi đi qua hầm đường bộ hoặc vùng đồi núi che khuất.

Hiệu quả kinh tế (ROI): Giảm thiểu $40-60%$ chi phí đầu tư hạ tầng mạng truyền dẫn cáp quang tại các địa hình hiểm trở, đồng thời rút ngắn thời gian triển khai mạng phát sóng từ hàng tháng xuống chỉ còn vài ngày thông qua các trạm tiếp sóng lai mặt đất.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Mô hình hiện tại dừng lại ở cấu hình đơn đầu vào - đơn đầu ra (SISO) với 1 nút nguồn vệ tinh và 2 nút mặt đất.
  • Chưa xét đến tác động của đa sóng mang dải rộng (OFDM), hiệu ứng dịch tần Doppler cao trên các chùm vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO), và can nhiễu đồng kênh giữa nhiều chùm tia (Multi-beam interference).

Hướng phát triển tương lai

  1. Mở rộng mô hình hợp tác đa vệ tinh LEO kết hợp chùm trạm mặt đất phân tán sử dụng ăng-ten đa búp sóng (Massive MIMO).
  2. Tích hợp công nghệ Vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio - CR) để các mạng thứ cấp mặt đất có thể tái sử dụng băng tần của mạng sơ cấp vệ tinh mà không gây can nhiễu có hại.
  3. Nghiên cứu giải thuật phân bổ công suất động thích nghi (Adaptive Power Allocation) dựa trên học máy (Reinforcement Learning) nhằm tối ưu hóa tỷ lệ sử dụng năng lượng mặt trời trên các vệ tinh.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên Cao học ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông: Tiếp cận mô hình toán học nâng cao về phân bố thống kê kênh fading (Shadowed-Rician, Nakagami-$m$) và mã nguồn mô phỏng chuẩn xác trên MATLAB.
  • Kỹ sư thiết kế mạng viễn thông & Vệ tinh: Nắm vững cấu trúc phần cứng trạm mặt đất (HPA, LNA, bộ đổi tần U/C, D/C), kỹ thuật tuyến tính hóa chống méo xuyên điều chế và quy hoạch mức lùi công suất hoạt động.
  • Doanh nghiệp viễn thông & Cơ quan Quản lý Tần số: Có cơ sở dữ liệu khoa học để hoạch định phương án chia sẻ phổ tần và tích hợp mạng mặt đất - vệ tinh phục vụ chiến lược phát triển mạng 6G quốc gia.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật phần cứng tối thiểu để triển khai trạm mặt đất là gì?

Trạm mặt đất cần trang bị anten thu phát có độ tăng ích cao ($G/T$ đạt chuẩn quy định của Intelsat), bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA băng thông rộng đặt sát đầu thu, bộ đổi tần U/C và D/C có độ ổn định tần số cao, cùng bộ khuếch đại công suất cao HPA (TWT hoặc FET) có hệ thống dự phòng $1+1$ tự động chuyển mạch khi có sự cố.

2. Tại sao giao thức SR lại có hiệu năng vượt trội hơn hẳn giao thức FR?

Giao thức FR luôn phát lại tín hiệu tại khe 2 bất kể nút Relay có giải mã đúng hay không, dẫn đến việc truyền tiếp lỗi và lãng phí công suất. Ngược lại, giao thức SR chỉ chuyển tiếp khi SNR nhánh $S \to R$ vượt ngưỡng ($\gamma_2 \ge \gamma_{th}$), nếu không sẽ chuyển quyền truyền dẫn cho nhánh trực tiếp $S \to D$, giúp loại bỏ hoàn toàn hiện tượng lan truyền lỗi giải mã.

3. Fading Shadowed-Rician khác biệt như thế nào so với fading Rayleigh truyền thống?

Fading Rayleigh chỉ mô tả môi trường tán xạ đa đường thuần túy không có tia ngắm thẳng LOS. Trong khi đó, kênh truyền vệ tinh - mặt đất chịu ảnh hưởng bởi cả thành phần trực tiếp LOS bị che phủ ngẫu nhiên (Shadowing) và các thành phần tán xạ đa đường. Phân bố Shadowed-Rician tổng quát hóa hiện tượng này qua ba tham số: công suất tia ngắm thẳng $\Omega$, hệ số fading Nakagami $m$, và công suất đa đường $2b_0$.

4. Làm thế nào để triệt tiêu hiện tượng méo xuyên điều chế trong bộ HPA tại trạm mặt đất?

Có hai giải pháp kỹ thuật chính: Thứ nhất, thiết lập điểm làm việc lùi công suất đầu ra (Output Back-Off) từ $6\text{ dB}$ đến $10\text{ dB}$ dưới ngưỡng bão hòa. Thứ hai, sử dụng mạch bù phi tuyến (Tuyến tính hóa - Linearization) ở tầng tiền khuếch đại để bù đắp các đặc tính phi tuyến của bộ khuếch đại công suất.

5. Chi phí triển khai hệ thống hợp tác lai so với mạng viễn thông truyền thống ra sao?

Hệ thống hợp tác lai giúp tối ưu hóa chi phí bằng cách sử dụng các trạm Relay mặt đất công suất vừa phải thay vì phải tăng kích thước và công suất phát đắt đỏ trên vệ tinh, đồng thời loại bỏ nhu cầu xây dựng hàng loạt tháp BTS đắt tiền tại các địa hình hiểm trở, mang lại thời gian hoàn vốn (ROI) nhanh hơn từ $30-40%$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Hệ thống hợp tác lai giữa vệ tinh di động và phát sóng mặt đất" của nhóm tác giả Lý Thanh Sang và Vũ Việt Phương (Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) đã giải quyết trọn vẹn bài toán nâng cao chất lượng truyền thông không dây diện rộng. Bằng việc kết hợp hài hòa giữa phạm vi phủ sóng bao quát của công nghệ vệ tinh và năng lực phân tập của các trạm chuyển tiếp mặt đất, đề tài đã chứng minh tính ưu việt vượt trội của giao thức chuyển tiếp lựa chọn (Selection Relaying) với khả năng giảm xác suất dừng xuống mức $10^{-4}$ tại mức SNR $20\text{ dB}$.

Đây là công trình nghiên cứu ứng dụng có giá trị thực tiễn cao, đóng góp nền tảng kỹ thuật vững chắc cho việc thiết kế và chuẩn hóa các mạng truyền thông hội tụ vệ tinh - mặt đất hướng tới kỷ nguyên 6G tương lai.