I. Tổng quan về mạng 5G
Mạng 5G đại diện cho bước tiến lớn trong công nghệ di động, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn và độ trễ thấp hơn so với các thế hệ trước. Công nghệ 5G không chỉ cải thiện khả năng kết nối mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng như xe tự lái và IoT. Kiến trúc mạng 5G được thiết kế để hỗ trợ truy cập không dây với hiệu suất cao, cho phép nhiều thiết bị kết nối đồng thời mà không làm giảm chất lượng dịch vụ. Các yêu cầu kỹ thuật cho mạng 5G bao gồm tốc độ dữ liệu cao, độ trễ cực thấp và khả năng kết nối dày đặc. Điều này đòi hỏi sự phát triển của các công nghệ mới như kỹ thuật đa truy cập phi trực giao (NOMA), giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng.
1.1 Kiến trúc mạng 5G E2E
Kiến trúc mạng 5G E2E (End-to-End) được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng mở rộng. Trong kiến trúc này, các trạm gốc không còn là nút cổ chai, cho phép kết nối đồng thời nhiều thiết bị mà không bị tắc nghẽn. Các lớp mạng được phân chia rõ ràng, từ lớp hạ tầng đến lớp dịch vụ, giúp quản lý và điều phối tài nguyên hiệu quả hơn. Điều này không chỉ cải thiện tốc độ truyền dữ liệu mà còn nâng cao khả năng phục vụ các ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp. Kiến trúc này cũng hỗ trợ việc triển khai các dịch vụ mới như truy cập không dây và Internet vạn vật (IoT), mở ra nhiều cơ hội cho các ngành công nghiệp khác nhau.
II. Tổng quan về kỹ thuật NOMA trong 5G
Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao (NOMA) là một trong những công nghệ chủ chốt trong mạng 5G, cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một tài nguyên tần số mà không gây ra nhiễu lẫn nhau. NOMA hoạt động dựa trên nguyên lý phân chia công suất, trong đó các tín hiệu được phân bổ công suất khác nhau cho từng người dùng. Điều này giúp tối ưu hóa tốc độ truyền dữ liệu và giảm thiểu tỷ lệ lỗi bit (BER). NOMA có thể được áp dụng cho cả đường xuống và đường lên, mang lại lợi ích lớn cho các ứng dụng yêu cầu băng thông cao. So với các phương pháp truy cập trực giao truyền thống như OMA, NOMA cho thấy nhiều ưu điểm vượt trội trong việc cải thiện hiệu suất mạng.
2.1 Nguyên lý hoạt động của NOMA
Nguyên lý hoạt động của NOMA dựa trên việc sử dụng công suất khác nhau cho các tín hiệu truyền đến các người dùng khác nhau. Người dùng có tín hiệu yếu hơn sẽ nhận được công suất cao hơn, trong khi người dùng có tín hiệu mạnh hơn sẽ nhận được công suất thấp hơn. Điều này cho phép truy cập không dây hiệu quả hơn, giảm thiểu sự cạnh tranh giữa các người dùng. NOMA cũng cho phép tăng cường khả năng kết nối cho các thiết bị di động trong môi trường đông đúc, nơi mà tín hiệu vô tuyến có thể bị suy giảm. Việc áp dụng NOMA trong mạng 5G không chỉ cải thiện tốc độ truyền dữ liệu mà còn nâng cao khả năng phục vụ cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao.
III. Đánh giá tỷ lệ lỗi bit và phân bổ công suất trong kỹ thuật NOMA
Đánh giá tỷ lệ lỗi bit (BER) là một yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất của kỹ thuật NOMA. Việc mô phỏng BER trong các kênh khác nhau, như kênh AWGN và kênh Rayleigh, cho thấy NOMA có khả năng duy trì hiệu suất tốt ngay cả trong điều kiện kém. Phân bổ công suất trong NOMA cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất mạng. Các mô hình mô phỏng cho thấy rằng việc phân bổ công suất cố định có thể dẫn đến hiệu suất kém hơn so với phân bổ công suất linh hoạt. Điều này cho thấy rằng việc áp dụng các kỹ thuật phân bổ công suất thông minh có thể cải thiện đáng kể tính khả dụng và hiệu suất mạng trong môi trường 5G.
3.1 Mô phỏng BER của NOMA trong kênh AWGN
Mô phỏng BER của NOMA trong kênh AWGN cho thấy rằng tỷ lệ lỗi bit có thể được giảm thiểu thông qua việc tối ưu hóa phân bổ công suất. Các kết quả cho thấy rằng NOMA có thể duy trì hiệu suất tốt hơn so với OMA trong cùng một điều kiện kênh. Việc sử dụng các kỹ thuật triệt nhiễu liên tiếp (SIC) cũng giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ lỗi bit. Điều này chứng tỏ rằng NOMA không chỉ là một giải pháp khả thi cho mạng 5G mà còn là một công nghệ có thể mang lại lợi ích lớn cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao và tốc độ truyền dữ liệu lớn.
