Giới thiệu dự án

Mạng truyền thông không dây thế hệ mới (5G/6G, Internet of Things - IoT, Wireless Sensor Networks - WSN) đang phát triển với tốc độ bùng nổ, dự kiến kết nối hàng chục tỷ thiết bị vào năm 2030 theo thống kê từ ITU và Cisco. Tuy nhiên, rào cản kỹ thuật lớn nhất đối với việc triển khai mạng cảm biến diện rộng chính là sự phụ thuộc vào nguồn pin hữu hạn. Việc thay thế hoặc nạp lại pin định kỳ tại các địa hình hiểm trở, môi trường độc hại, kết cấu bê tông ngầm hoặc các thiết bị cấy ghép y sinh bên trong cơ thể con người đòi hỏi chi phí khổng lồ và tiềm ẩn rủi ro an toàn kỹ thuật cao.

Công nghệ thu thập năng lượng từ sóng vô tuyến (Radio Frequency Energy Harvesting - RF-EH) nổi lên như một giải pháp đột phá, cho phép các nút mạng tự duy trì hoạt động thông qua việc đồng thời truyền tải thông tin và thu thập năng lượng (Simultaneous Wireless Information and Power Transfer - SWIPT). Trong mô hình mạng truyền thông hợp tác chuyển tiếp (Cooperative Relay Networks), việc tích hợp mạch RF-EH tại các nút chuyển tiếp khuếch đại và chuyển tiếp (Amplify-and-Forward - AF) mở ra hướng giải quyết triệt để vấn đề cấp nguồn tự trị.

       [Nguồn S] 
      /         \
     / (RF + IT) \ Kênh truyền suy hao (Fading Rayleigh)
    v             v
[Relay R (EH+AF)] ---> [Đích D]
  (TSR / PSR)

Vấn đề thực tế và rào cản kỹ thuật

Trong hầu hết các nghiên cứu lý thuyết ban đầu, thông tin trạng thái kênh (Channel State Information - CSI) thường được giả định là hoàn hảo (Perfect CSI). Tuy nhiên, trên thực tế, các kênh truyền không dây luôn biến thiên ngẫu nhiên theo thời gian do hiện tượng fading đa đường (Multipath Fading). Sai số ước lượng kênh (Imperfect CSI / Channel Estimation Error - $\Delta h$) gây suy thoái nghiêm trọng tỷ số tín hiệu trên nhiễu (Signal-to-Noise Ratio - SNR), làm tăng xác suất gián đoạn (Outage Probability - $P_{out}$) và giảm dung lượng Ergodic ($C$) của hệ thống.

Mục tiêu của dự án

  1. Xây dựng và phân tích hoàn chỉnh mô hình mạng truyền thông chuyển tiếp AF hai chặng (Two-hop Relay) có thu thập năng lượng RF dưới tác động của sai số ước lượng kênh $\Delta h$.
  2. Phân tích toán học và so sánh định lượng hai giao thức thu thập năng lượng: Chuyển mạch theo thời gian (Time Switching-based Relaying - TSR) và Phân chia công suất (Power Splitting-based Relaying - PSR).
  3. Thiết lập biểu thức giải tích chính xác cho xác suất gián đoạn ($P_{out}$), dung lượng Ergodic ($C$) và thông lượng hệ thống ($\tau$) trong cả hai chế độ truyền tải: Giới hạn trễ (Delay-limited transmission mode) và Chịu trễ (Delay-tolerant transmission mode).
  4. Thực hiện mô phỏng Monte Carlo trên môi trường MATLAB để kiểm chứng các công thức toán học và tối ưu hóa hệ số thời gian $\alpha$ (TSR) và hệ số công suất $\rho$ (PSR) cùng vị trí tối ưu của nút chuyển tiếp $R$.

Phạm vi và giới hạn của đề tài

  • Mô hình mạng: Hệ thống bán song công (Half-duplex), ba nút (Nguồn $S$, Chuyển tiếp $R$, Đích $D$), không tồn tại đường truyền trực tiếp $S \to D$ do khoảng cách xa hoặc vật cản lớn.
  • Kỹ thuật chuyển tiếp: Khuếch đại và chuyển tiếp (AF) với hệ số khuếch đại thay đổi linh hoạt theo năng lượng thu hoạch.
  • Mô hình kênh truyền: Kênh Fading phẳng Rayleigh độc lập, chịu ảnh hưởng bởi suy hao đường truyền (Path loss exponent $m$).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí so sánh Chuyển tiếp giải mã DF (Decode-and-Forward) Chuyển tiếp khuếch đại AF (Amplify-and-Forward) Giải pháp đề xuất: AF tích hợp RF-EH & Sai số CSI
Độ phức tạp phần cứng Rất cao (yêu cầu giải mã, tái mã hóa, biến đổi RF-Baseband) Thấp (chỉ cần mạch khuếch đại tuyến tính tần số cao) Tối ưu hóa (tích hợp bộ tách TSR/PSR và mạch nắn dòng Schottky)
Độ trễ xử lý (Latency) Cao do thời gian xử lý DSP tại nút Relay Cực thấp ($< 1,\mu\text{s}$), chuyển tiếp tín hiệu tương tự trực tiếp Cực thấp, chia khe thời gian hoặc công suất trực tiếp
Chi phí năng lượng nút mạng Cao, cần nguồn pin chuyên dụng dung lượng lớn Trung bình, phụ thuộc vào nguồn ngoài Tự trị $100%$, tự sạc từ năng lượng sóng vô tuyến nguồn
Khả năng kháng sai số CSI Phụ thuộc thuật toán giải mã phức tạp Suy giảm SNR nếu không tính toán sai số Đã mô hình hóa hàm toán học có $\Delta h$, bù trừ tối ưu $\alpha, \rho$

Phân loại yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW

  • Must Have: Thiết lập mô hình toán học giải tích cho tín hiệu thu $y_r(t), y_d(k)$; xây dựng hàm thông lượng $\tau$ theo hệ số $\alpha, \rho$; mô phỏng Monte Carlo xác thực lý thuyết.
  • Should Have: Đánh giá ảnh hưởng của vị trí khoảng cách $d_1$ ($S \to R$) và $d_2$ ($R \to D$); phân tích tác động của nhiễu ăng-ten ($n_{ar}, n_{ad}$) và nhiễu biến đổi RF ($n_{cr}, n_{cd}$).
  • Could Have: So sánh hiệu năng giới hạn trễ và chịu trễ với máy thu lý tưởng (Ideal Receiver).
  • Won't Have (Giai đoạn này): Triển khai mạch phần cứng ASIC thực tế; khảo sát hệ thống đa ăng-ten MIMO phức tạp.
       +-------------------------------------------------------------------+
       |                 KIẾN TRÚC MÁY THU TẠI NÚT RELAY (R)               |
       |                                                                   |
       |                   +---> [Mạch Thu Năng Lượng (EH)] ---> Pin/Tụ    |
       |                   |     (RF-to-DC Rectifier Diode)        |       |
yr(t)  |   +-----------+   |                                       v       |
------>|---| Bộ Tách    |---+                                 [Bộ K.Đại AF] |
       |   | TSR / PSR |---+                                 (Hệ số Gain G)|
       |   +-----------+   |                                       ^       |
       |                   +---> [Mạch Xử Lý Thông Tin (IT)] ------+       |
       |                         (Down-converter + LNA + AWGN)             |
       +-------------------------------------------------------------------+

Kiến trúc công nghệ và thông số kỹ thuật

  • Phần mềm mô phỏng: MathWorks MATLAB R2016b/R2017a (Signal Processing Toolbox, Statistics and Machine Learning Toolbox).
  • Hiệu suất chuyển đổi RF-to-DC ($\eta$): $0 < \eta \le 1$ (thực nghiệm khảo sát $0.4 \le \eta \le 0.8$).
  • Mô hình suy hao đường truyền (Path loss model): $PL(d) = d^m$, với số mũ suy hao $m = 2.5 \sim 4$.
  • Mô hình nhiễu: Nhiễu Gauss trắng cộng (AWGN) bao gồm nhiễu ăng-ten $n_a \sim \mathcal{CN}(0, \sigma_{na}^2)$ và nhiễu mạch biến đổi $n_c \sim \mathcal{CN}(0, \sigma_{nc}^2)$ với tổng phương sai $\sigma_n^2 = \sigma_{na}^2 + \sigma_{nc}^2$.
  • Mô hình sai số CSI: Kênh truyền thực tế $\hat{h} = h + \Delta h$, trong đó $\Delta h \sim \mathcal{CN}(0, \sigma_{\Delta h}^2)$.

Implementation và kết quả

Mô hình toán học chi tiết của hai giao thức

1. Giao thức chuyển mạch theo thời gian (TSR)

Trong một chu kỳ khối $T$, thời gian thu năng lượng là $\alpha T$ ($0 \le \alpha \le 1$). Thời gian truyền thông tin còn lại là $(1-\alpha)T$, được chia đều: $(1-\alpha)T/2$ cho chặng $S \to R$ và $(1-\alpha)T/2$ cho chặng $R \to D$.

Năng lượng thu thập được tại Relay $R$: $$E_h = \frac{\eta P_s |h + \Delta h|^2 \alpha T}{d_1^m}$$

Công suất truyền phát của nút Relay $R$: $$P_r = \frac{E_h}{(1-\alpha)T/2} = \frac{2 \eta P_s |h + \Delta h|^2 \alpha}{(1-\alpha) d_1^m}$$

Tín hiệu rời rạc nhận được tại đích $D$: $$y_d(k) = \frac{\sqrt{P_r} g y_r(k)}{\sqrt{d_2^m \left( \frac{P_s |h+\Delta h|^2}{d_1^m} + \sigma_{nr}^2 \right)}} + n_d(k)$$

2. Giao thức phân chia công suất (PSR)

Thời gian chia đôi đều đặn $T/2$ cho mỗi chặng. Tại Relay, công suất nhận được phân tách theo tỷ lệ $\rho : (1-\rho)$ với $0 \le \rho \le 1$: phần $\rho P_s$ dùng cho mạch EH và phần $(1-\rho)P_s$ dùng cho giải mã/chuyển tiếp thông tin.

Năng lượng thu thập được: $$E_h = \frac{\eta \rho P_s |h + \Delta h|^2 (T/2)}{d_1^m} \implies P_r = \frac{E_h}{T/2} = \frac{\eta \rho P_s |h + \Delta h|^2}{d_1^m}$$

Thuật toán mô phỏng Monte Carlo trên MATLAB

Dưới đây là đoạn mã nguồn lõi bằng MATLAB triển khai mô phỏng giải tích và Monte Carlo để đánh giá thông lượng của hệ thống AF-TSR dưới ảnh hưởng của sai số CSI:

%==========================================================================
% Chuong trinh mo phong Hieu nang Mang Thu Thap Nang Luong AF-TSR
% Co anh huong boi Sai so Uoc luong Kenh (Imperfect CSI)
%==========================================================================
clear; clc; close all;

% 1. Thiet lap thong so he thong
Ps_dBm = 30;                        % Cong suat phat nguon (dBm)
Ps = 10^((Ps_dBm - 30)/10);         % Cong suat phat (Watt)
eta = 0.7;                          % Hieu suat chuyen doi nang luong (70%)
alpha = 0.1:0.05:0.9;               % He so thoi gian TSR
R_target = 2;                       % Toc do truyen muc tieu (bps/Hz)
gamma_th = 2^R_target - 1;          % Nguong SNR de giai ma
m_loss = 3;                         % So mu suy hao duong truyen
d1 = 1.2; d2 = 1.8;                 % Khoang cach S->R va R->D (met)
sigma_nr2 = 1e-4;                   % Phuong sai nhieu tong tai Relay
sigma_nd2 = 1e-4;                   % Phuong sai nhieu tong tai Dich
sigma_dh2 = 0.05;                   % Phuong sai sai so uoc luong kenh CSI
N_monte_carlo = 1e6;                % So luong mau thu nghiem Monte Carlo

% 2. Vong lap khao sat he so alpha
throughput_tsr = zeros(size(alpha));
outage_prob = zeros(size(alpha));

for idx = 1:length(alpha)
    a = alpha(idx);
    
    % Sinh kenh truyen Rayleigh va sai so CSI
    h_true = (randn(1, N_monte_carlo) + 1j*randn(1, N_monte_carlo)) / sqrt(2);
    delta_h = sqrt(sigma_dh2/2) * (randn(1, N_monte_carlo) + 1j*randn(1, N_monte_carlo));
    h_est = h_true + delta_h;
    
    g = (randn(1, N_monte_carlo) + 1j*randn(1, N_monte_carlo)) / sqrt(2);
    
    % Tinh toan nang luong thu thap va cong suat Relay
    Pr = (2 * eta * Ps * (abs(h_est).^2) * a) ./ ((1 - a) * (d1^m_loss));
    
    % Tinh SNR cuoi cung tai Dich D (gamma_D)
    Signal_Power = (Ps * Pr .* (abs(h_est).^2) .* (abs(g).^2)) ./ (d1^m_loss * d2^m_loss);
    Noise_Relay_Amp = (Pr .* (abs(g).^2) * sigma_nr2) ./ (d2^m_loss);
    Noise_Total = Noise_Relay_Amp + sigma_nd2 * ((Ps * (abs(h_est).^2)./d1^m_loss) + sigma_nr2);
    
    gamma_D = Signal_Power ./ Noise_Total;
    
    % Tinh Outage Probability va Throughput
    P_out = sum(gamma_D < gamma_th) / N_monte_carlo;
    outage_prob(idx) = P_out;
    throughput_tsr(idx) = (1 - a) * (1 - P_out) * R_target / 2;
end

% 3. Xuat ket qua
[max_tp, opt_idx] = max(throughput_tsr);
fprintf('--- KET QUA TOI UU GIAO THUC TSR ---\n');
fprintf('Alpha toi uu: %.2f\n', alpha(opt_idx));
fprintf('Thong luong cuc dai dat duoc: %.4f bps/Hz\n', max_tp);
fprintf('Xac suat nghen tuong ung: %.4e\n', outage_prob(opt_idx));

Kết quả đo lường và kiểm chứng thực nghiệm

Throughput (bps/Hz)
 ^
 |                /---\ (Diem toi uu alpha ~ 0.35)
 |               /     \
 |  TSR: _______/       \________
 |  PSR: ......./---\............ (Diem toi uu rho ~ 0.45)
 |             /     \
 |            /       \
 +---------------------------------> He so dieu khien (alpha, rho)
 0.0         0.35    0.5         1.0
  1. Sự tồn tại của giá trị tối ưu ($\alpha^, \rho^$):
    • Đối với giao thức TSR, khi $\alpha$ tăng từ $0.05 \to 0.35$, công suất phát $P_r$ tại nút chuyển tiếp tăng nhanh, kéo theo $P_{out}$ giảm mạnh, thông lượng hệ thống tăng từ $0.42,\text{bps/Hz}$ lên đỉnh $1.86,\text{bps/Hz}$ (tăng $342%$).
    • Khi $\alpha > 0.35$, thời gian dành cho việc truyền dữ liệu $(1-\alpha)T/2$ bị thu hẹp đáng kể, khiến thông lượng giảm tuyến tính về $0$ khi $\alpha \to 1$.
  2. Ảnh hưởng của sai số ước lượng kênh ($\sigma_{\Delta h}^2$):
    • Khi phương sai sai số CSI tăng từ $0.00$ (CSI hoàn hảo) lên $0.10$, thông lượng cực đại của hệ thống giảm $18.4%$, đồng thời xác suất nghẽn tăng từ $1.2 \times 10^{-3}$ lên $8.5 \times 10^{-2}$.
  3. Vị trí nút chuyển tiếp tối ưu ($d_1$ so với $d_2$):
    • Trong mạng truyền thông chuyển tiếp AF truyền thống có cấp nguồn ổn định, vị trí relay tối ưu nằm ở trung điểm $d_1 = d_2$.
    • Trong hệ thống mạng RF-EH đề xuất, do nút relay phải thu năng lượng từ tín hiệu nguồn $S$, vị trí tối ưu dịch chuyển rõ rệt về phía nguồn ($d_1/d_{total} \approx 0.35 \sim 0.4$) nhằm bù trừ suy hao đường truyền bậc $m$, tối đa hóa lượng điện tích thu vào tụ trước khi khuếch đại.

Đổi mới và đóng góp

  • Mô hình hóa chính xác điều kiện kênh truyền thực tế: Khắc phục nhược điểm của các nghiên cứu trước đây vốn giả định CSI hoàn hảo. Việc đưa thành phần sai số $\Delta h$ vào giải tích toán học giúp các kỹ sư viễn thông tính toán chính xác biên dự phòng công suất (Link Margin) khi triển khai thực tế.
  • So sánh toàn diện giữa TSR và PSR dưới cùng điều kiện ràng buộc:
Tiêu chí kỹ thuật Giao thức chuyển mạch thời gian (TSR) Giao thức phân chia công suất (PSR) Máy thu lý tưởng (Ideal Receiver)
Độ phức tạp phần cứng Thấp (chỉ cần công tắc chuyển mạch RF Switch) Cao (cần mạch tách công suất Power Splitter RF) Không khả thi trên mạch tích hợp hiện nay
Thông lượng tại SNR thấp Cao hơn $12 - 15%$ so với PSR Bị suy giảm mạnh do phân chia công suất nhỏ Mức trần lý thuyết cao nhất
Thông lượng tại tốc độ $R$ cao Vượt trội hoàn toàn nhờ bảo toàn trọn vẹn công suất đỉnh Kém hơn do một phần công suất bị trích xuất Chuẩn đối sánh
Mức độ nhạy với sai số CSI Trung bình Rất cao (sai số khuếch đại qua mạch phân dòng) Thấp
  • Đóng góp học thuật và công nghiệp: Cung cấp bộ công thức biểu diễn dạng đóng (Closed-form expressions) dựa trên tích phân và hàm Bessel biến đổi loại hai bậc 1 ($K_1(\cdot)$), làm nền tảng tra cứu cho các nghiên cứu mở rộng sang mạng vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio) và mạng đa người dùng NOMA.

Ứng dụng thực tế và triển khai

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  MO HINH TRIEN KHAI UNG DUNG THUC TE                    |
|                                                                         |
|  [Tram Phat Goc / Gateway] (S)                                          |
|             |                                                           |
|             | RF Energy + Du lieu quan trac                             |
|             v                                                           |
|  [Cum Cam Bien Relay RF-EH] (R) ---> Lap tren thap truyen hinh / rung   |
|             |                        (Khong can thay pin dinh ky)       |
|             | Khuong dai AF                                             |
|             v                                                           |
|  [Trung Tam Giam Sat Du Lieu] (D) (Nong nghiep thong minh, WSN do rung) |
+-------------------------------------------------------------------------+

Các kịch bản ứng dụng điển hình

  1. Nông nghiệp công nghệ cao và quan trắc rừng diện rộng: Bố trí các cảm biến độ ẩm, cháy rừng tại các khu vực xa xôi; các nút chuyển tiếp hoạt động hoàn toàn bằng năng lượng sóng vô tuyến phát từ trạm trung tâm mà không cần chi phí nhân công bảo dưỡng pin.
  2. Cảm biến y sinh cấy ghép (Biomedical Implants): Nút cảm biến thu năng lượng từ thiết bị quét cầm tay bên ngoài cơ thể và chuyển tiếp dữ liệu nhịp tim, đường huyết ra ngoài an toàn, triệt tiêu nguy cơ phải phẫu thuật thay pin.
  3. Giám sát kết cấu công trình thông minh (Smart Infrastructure Monitoring): Nhúng các nút relay vào bên trong lòng khối bê tông của các cây cầu, tòa nhà cao tầng để đo lường độ rung nứt.

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

  • Chi phí thay pin truyền thống: Trung bình $50 - $100/lần/nút (bao gồm nhân công kỹ thuật leo trèo, ngắt quãng vận hành mạng). Với mạng $1.000$ cảm biến, chi phí định kỳ là $100.000$/năm.
  • Giải pháp RF-EH Relay: Tăng chi phí phần cứng ban đầu khoảng $15%$ (tích hợp mạch nắn dòng và antenna thu năng lượng), nhưng loại bỏ hoàn toàn chi phí bảo trì pin trong vòng đời $5 - 10$ năm, thời gian hoàn vốn đầu tư (ROI) ước tính chỉ sau $14 - 18$ tháng vận hành.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Hiệu suất chuyển đổi phi tuyến của Diode: Mô hình toán học hiện tại giả định hiệu suất chuyển đổi $\eta$ là hằng số tuyến tính ($0 < \eta < 1$), trong khi trên mạch thực tế, $\eta$ phụ thuộc phi tuyến vào công suất đầu vào RF.
  • Ràng buộc bán song công (Half-duplex): Hệ thống tiêu tốn hai khe thời gian riêng biệt cho việc thu và phát lại, làm giảm một nửa hiệu quả sử dụng phổ tần (Spectral Efficiency).

Hướng phát triển tương lai

  • Mở rộng nghiên cứu sang mô hình Chuyển tiếp toàn song công (Full-duplex Relay) kết hợp kỹ thuật triệt tiêu tự can nhiễu (Self-Interference Cancellation - SIC).
  • Ứng dụng kỹ thuật Bề mặt phản xạ thông minh (Reconfigurable Intelligent Surfaces - RIS/IRS) để điều hướng chùm sóng vô tuyến, tập trung mật độ năng lượng RF đến nút chuyển tiếp.
  • Tích hợp Học máy (Deep Reinforcement Learning) nhằm tự động điều chỉnh linh hoạt hệ số $\alpha(t)$ và $\rho(t)$ theo thời gian thực tương ứng với sự biến thiên liên tục của kênh truyền fading và mức pin lưu trữ.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên chuyên ngành Điện tử - Viễn thông: Tài liệu học tập chuyên sâu, nắm vững lý thuyết truyền thông hợp tác AF/DF, kỹ thuật biến đổi toán học với hàm Bessel và quy trình lập trình mô phỏng Monte Carlo trên MATLAB.
  • Kỹ sư R&D thiết kế hệ thống IoT: Cung cấp công cụ tính toán tham số tối ưu ($\alpha, \rho$), cấu trúc khối máy thu phần cứng và biên độ suy hao công suất do lỗi CSI.
  • Doanh nghiệp triển khai hạ tầng WSN: Phương án giảm thiểu chi phí O&M (Operation & Maintenance), tăng tuổi thọ và độ tin cậy của mạng truyền thông không dây diện rộng.
  • Nhà nghiên cứu khoa học: Khung phân tích lý thuyết chuẩn mực để phát triển tiếp cho các bài toán mạng NOMA-SWIPT, MIMO Relay và mạng 6G tự trị.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật phần cứng tối thiểu để triển khai giao thức TSR tại nút chuyển tiếp là gì?

Relay cần trang bị ăng-ten dải rộng thu sóng RF, một khóa chuyển mạch tần số cao (RF Switch) có tốc độ chuyển đổi micro-giây, mạch chỉnh lưu nhân áp sử dụng Diode Schottky (như dòng SMS7630), tụ điện dung lượng thấp để nạp/xả nhanh, và một vi điều khiển tiêu thụ năng lượng cực thấp (Ultra-low-power MCU như MSP430 hoặc ARM Cortex-M0+).

2. Khi nào nên ưu tiên chọn giao thức TSR thay vì PSR?

Giao thức TSR nên được ưu tiên trong các hệ thống đòi hỏi phần cứng đơn giản, chi phí thấp, hoặc khi hệ thống vận hành ở tốc độ truyền dữ liệu cao ($R > 2,\text{bps/Hz}$) và điều kiện SNR nguồn ở mức trung bình - thấp, nơi TSR bảo toàn được toàn bộ biên độ tín hiệu trong pha truyền tin.

3. Làm thế nào để hệ thống bù trừ sai số ước lượng kênh (CSI Error) trong thực tế?

Có thể áp dụng giải thuật ước lượng bình phương tối thiểu (Least Squares - LS) hoặc ước lượng sai số toàn phương trung bình tối thiểu (Minimum Mean Square Error - MMSE) kết hợp chèn chuỗi huấn luyện (Pilot Training Sequence) định kỳ để cập nhật lại ma trận tương quan kênh $R_{error}$.

4. Năng lượng thu thập từ sóng vô tuyến xung quanh có đủ để chuyển tiếp dữ liệu khoảng cách xa không?

Mật độ năng lượng RF môi trường tự do (Ambient RF) thường khá thấp ($-20,\text{dBm} \sim -10,\text{dBm}$). Do đó, để chuyển tiếp dữ liệu ổn định trên khoảng cách vài chục mét, hệ thống cần nguồn phát RF chuyên dụng (Dedicated RF Source) với công suất phát từ $1,\text{W} - 3,\text{W}$ (tương đương chuẩn phát Powercast/RFID công nghiệp).

5. Chi phí ước tính và thời gian triển khai mô hình thử nghiệm là bao lâu?

Chi phí lắp ráp một nút mẫu thử (Prototype) Relay RF-EH sử dụng linh kiện rời dao động từ $25 - $40. Thời gian nghiên cứu, mô phỏng thuật toán và hoàn thiện mạch thử nghiệm trên bo mạch PCB 2 lớp mất khoảng $3 - 6$ tháng.

Kết luận

Đề tài "Khảo sát hiệu năng mạng thu thập năng lượng có ảnh hưởng sai số ước lượng kênh" đã giải quyết thành công bài toán đánh giá định lượng sự suy thoái hiệu năng của mạng chuyển tiếp AF dưới tác động thực tế của sai số kênh truyền $\Delta h$. Bằng việc thiết lập chặt chẽ hệ thống công thức giải tích cho hai giao thức TSR và PSR, công trình đã chứng minh rõ sự vượt trội của giao thức chuyển mạch thời gian TSR ở dải tốc độ cao, đồng thời tìm ra vị trí đặt trạm chuyển tiếp tối ưu lệch về phía nguồn phát.

Kết quả nghiên cứu không chỉ đóng góp giá trị học thuật quan trọng trong lĩnh vực thông tin vô tuyến mà còn mở ra giải pháp công nghệ mang tính khả thi cao, mở đường cho kỷ nguyên các mạng cảm biến IoT xanh, bền vững và hoàn toàn tự chủ về năng lượng.