Đánh giá hiệu năng bảo vệ tầng vật lí trong mạng không dây

Đánh giá hiệu năng bảo vệ tầng vật lý trong mạng không dây, giải pháp tăng cường bảo mật, chống lại các tấn công nghe trộm. Tìm hiểu các kỹ thuật và mô hình bảo mật tiên tiến.

Chuyên ngành

Công nghệ thông tin

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận án tiến sĩ

2021

154
4
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH SÁCH HÌNH VẼ

CÁC KÝ HIỆU

CÁC TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: KIẾN THỨC CƠ SỞ VÀ TỔNG QUAN

1.1. Mô hình kênh truyền không dây

1.1.1. Mô hình Pathloss

1.1.2. Các mô hình thông kê cho kênh truyền đa đường

1.1.3. Nhiễu tạp âm và can nhiễu

1.2. Mạng vô tuyến nhận thức

1.2.1. Các mô hình của mạng vô tuyến nhận thức

1.2.2. Mạng vô tuyến nhận thức dạng dưới ngưỡng nhiễu

1.2.3. Mạng vô tuyến nhận thức hợp tác dạng dưới ngưỡng nhiễu

1.3. Bảo mật lớp vật lý cho mạng không dây

1.3.1. Mô hình mật mã Shannon

1.3.3. Kênh Gaussian wiretap

1.3.4. Kênh fading wiretap

1.3.5. Độ đo đánh giá hiệu năng bảo mật hệ thống

1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu

1.4.1. Các hình thức tấn công của mạng CRN

1.4.2. Tấn công nghe trộm và công trình nghiên cứu liên quan

2. CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA TRUYỀN THÔNG TIN CẬY VÀ BẢO MẬT THÔNG TIN TRONG MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC

2.1. Hiệu năng của truyền thông tin cậy và bảo mật thông tin trong mạng CRN

2.1.1. Mô hình hệ thống

2.1.2. Chính sách công suất và độ đo hiệu suất của hệ thống

2.1.3. Mô phỏng và đánh giá kết quả

2.2. Hiệu năng truyền thông tin cậy và bảo mật của mạng CRN dựa trên chính sách công suất và chọn kênh truyền

2.2.1. Mô hình hệ thống

2.2.2. Phân bổ công suất và lựa chọn kênh của SU

2.2.3. Các độ đo hiệu suất hệ thống

2.2.4. Mô phỏng và đánh giá kết quả

3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH NÂNG CAO HIỆU NĂNG BẢO MẬT SỬ DỤNG KỸ THUẬT HỢP TÁC CHUYỂN TIẾP TRONG MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC

3.1. Hiệu năng bảo mật của mạng CCRN dưới giới hạn dừng truyền thông và công suất phát mức đỉnh

3.1.1. Mô hình hệ thống

3.1.2. Điều kiện của công suất truyền tin và dung lượng bảo mật

3.1.3. Độ đo đánh giá hiệu suất bảo mật của hệ thống

3.1.4. Phân tích hiệu suất bảo mật của hệ thống

3.1.5. Mô phỏng và đánh giá kết quả

3.2. Hiệu năng bảo mật của mạng CCRN dưới điều kiện dừng bảo mật và giới hạn can nhiễu

3.2.1. Mô hình hệ thống

3.2.2. Các điều kiện về bảo mật, công suất truyền tin và can nhiễu cho mạng SU

3.2.3. Độ đo đánh giá hiệu suất bảo mật cho truyền thông của SU

3.4. Phân tích hiệu suất bảo mật của hệ thống

3.5. Mô phỏng và đánh giá kết quả

KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Luận Án Tiến Sĩ Tổng Quan Bảo Mật Tầng Vật Lý Mạng Không Dây

Sự phát triển nhanh chóng của mạng không dây mang lại nhiều ưu điểm như tính di động và tiện ích, nhưng cũng đặt ra thách thức lớn về an toàn thông tin. Bảo mật tầng vật lý (PLS) nổi lên như một giải pháp tiềm năng, đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các giao thức bảo mật truyền thống dễ bị xâm nhập. Các hệ thống mật mã truyền thống gặp khó khăn trong việc quản lý khóa trên các mạng không dây hiện đại và các thiết bị IoT hạn chế về tài nguyên. Bảo mật tầng vật lý, với độ phức tạp thấp và khả năng tương thích với các cơ chế bảo mật khác, hứa hẹn nâng cao độ tin cậy và an toàn thông tin cho hệ thống. Nghiên cứu về PLS đã thu hút sự quan tâm lớn, đặc biệt với sự phát triển của các công nghệ như MIMO, truyền thông hợp tác và mạng vô tuyến nhận thức (CRN). Nghiên cứu này tập trung vào các giải pháp tăng cường hiệu năng tin cậy và bảo mật cho hệ thống, đặc biệt là trong mạng CRN.

1.1. Tầm quan trọng của bảo mật tầng vật lý trong mạng không dây 5G

Trong bối cảnh mạng không dây 5G và các thế hệ mạng tiếp theo, bảo mật tầng vật lý đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ thông tin. Khác với các phương pháp bảo mật truyền thống dựa vào mã hóa phức tạp, PLS khai thác các đặc tính vật lý của kênh truyền để tạo ra một lớp bảo vệ tự nhiên. Điều này đặc biệt quan trọng trong môi trường IoT, nơi các thiết bị có tài nguyên hạn chế không thể xử lý các thuật toán mã hóa phức tạp. Các phương pháp bảo mật truyền thống đã được chứng minh là dễ bị tấn công, đặc biệt là bởi các đối tượng chuyên nghiệp [90, 101], làm nổi bật tầm quan trọng của việc bổ sung các lớp bảo vệ vật lý.

1.2. Các thách thức và hạn chế của bảo mật truyền thống

Các giải pháp bảo mật truyền thống như EAP, WEP/WAP, và các hệ thống mật mã dựa trên độ phức tạp thuật toán, đang đối mặt với nhiều thách thức. Việc quản lý và phân phối khóa trở nên phức tạp trên các mạng không dây thế hệ mới và các thiết bị IoT. Đồng thời, sự phát triển của công nghệ tính toán đe dọa tính bảo mật của các hệ thống mật mã dựa trên độ phức tạp tính toán. Như đã đề cập trong tài liệu gốc [90, 101], các giao thức này đã bị vượt qua. Bảo mật tầng vật lý giúp giảm thiểu sự phức tạp tính toán và tăng cường an toàn thông tin cho các thiết bị có tài nguyên hạn chế.

II. Phương Pháp Đánh Giá Hiệu Năng Bảo Mật Tầng Vật Lý Mạng CRN

Luận án này tập trung vào việc đánh giá hiệu năng bảo mật của tầng vật lý trong mạng CRN. Mục tiêu chính là nghiên cứu các phương pháp ngăn chặn nghe trộm thông tin và đảm bảo truyền thông an toàn. Các phương pháp đánh giá bao gồm mô hình hóa các lớp mạng CRN khác nhau, phân tích các kỹ thuật mã hóa và điều chế, và đánh giá các giao thức bảo mật liên quan. Nghiên cứu cũng xem xét các loại tấn công khác nhau vào tầng vật lý và đề xuất các phương pháp phòng thủ hiệu quả. Bằng cách khai thác sự ngẫu nhiên trong môi trường không dây, PLS có thể cung cấp một phương pháp tiếp cận khác để thiết lập khóa bí mật, giảm gánh nặng tính toán cho mã hóa lớp ứng dụng [34, 75, 77, 107, 119].

2.1. Mô hình hóa các lớp mạng CRN để phân tích bảo mật

Mô hình hóa các lớp mạng CRN là bước quan trọng để phân tích và đánh giá hiệu năng bảo mật. Việc này bao gồm việc xác định các thành phần chính của mạng, như người dùng sơ cấp (PU), người dùng thứ cấp (SU), và các thiết bị nghe trộm (EAV). Các mô hình kênh truyền không dây cũng được xem xét, bao gồm các yếu tố như fading, nhiễu, và can nhiễu. Mục tiêu là tạo ra một mô hình chính xác và toàn diện để phân tích các rủi ro bảo mật và đánh giá hiệu quả của các kỹ thuật bảo mật khác nhau.

2.2. Kỹ thuật mã hóa tầng vật lý dựa trên đặc tính kênh truyền

PLS khai thác các đặc tính của kênh truyền không dây để mã hóa thông tin và bảo vệ chống lại nghe trộm. Các kỹ thuật như artificial noise, beamforming, và cooperative jamming được sử dụng để tạo ra sự khác biệt về chất lượng kênh giữa người gửi và người nhận hợp pháp so với kẻ nghe trộm. Việc tối ưu hóa các tham số hệ thống, như công suất truyền và phân bổ tài nguyên, cũng được thực hiện để cải thiện hiệu năng bảo mật.

III. Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Năng Bảo Mật Tầng Vật Lý Mạng Không Dây

Để nâng cao hiệu năng bảo mật của tầng vật lý trong mạng không dây, luận án đề xuất một số giải pháp dựa trên các kỹ thuật tiên tiến. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án tiến sĩ, nghiên cứu sinh tập trung chủ yếu vào nghiên cứu vấn đề ngăn chặn nghe trộm thông tin, nói cách khác là đảm bảo truyền thông bảo mật và an toàn. Các giải pháp này bao gồm việc sử dụng truyền thông hợp tác, thu hoạch năng lượng vô tuyến và các kỹ thuật đa ăng-ten. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống có khả năng chống lại các cuộc tấn công nghe trộm và đảm bảo truyền thông an toàn ngay cả trong môi trường không dây đầy thách thức. Việc nghiên cứu các tính chất bảo mật trong truyền thông ở lớp vật lý đã được đề cập đến từ những năm 70 với công trình tiêu biểu của Wyner [103].

3.1. Truyền thông hợp tác để tăng cường bảo mật và độ tin cậy

Truyền thông hợp tác là một kỹ thuật hiệu quả để tăng cường bảo mật và độ tin cậy của mạng không dây. Trong truyền thông hợp tác, nhiều nút chuyển tiếp (relay) làm việc cùng nhau để truyền thông tin từ nguồn đến đích. Điều này tạo ra một kênh truyền đa dạng và giảm thiểu tác động của fading và nhiễu. Các kỹ thuật như decode-and-forward và amplify-and-forward được sử dụng để đảm bảo rằng thông tin được truyền đi một cách chính xác và an toàn.

3.2. Thu hoạch năng lượng vô tuyến để hỗ trợ bảo mật bền vững

Thu hoạch năng lượng vô tuyến (RFEH) là một kỹ thuật hứa hẹn để cung cấp năng lượng cho các thiết bị mạng không dây, đặc biệt là trong môi trường IoT. Bằng cách thu thập năng lượng từ các tín hiệu vô tuyến xung quanh, các thiết bị có thể hoạt động một cách tự chủ và bền vững. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí và bảo trì, mà còn cải thiện bảo mật bằng cách giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng bên ngoài.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Hiệu Năng Bảo Mật

Kết quả nghiên cứu của luận án được áp dụng để đánh giá hiệu năng bảo mật trong các tình huống thực tế. Trong các mô hình mạng không dây đang được nghiên cứu và phát triển hiện nay, mô hình mạng CRN đang rất được quan tâm nghiên cứu bởi các ưu điểm và tiềm năng của nó trong việc giải quyết các giới hạn về khai thác và sử dụng phổ tần số. Các mô phỏng và thí nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu quả của các kỹ thuật được đề xuất trong việc chống lại các cuộc tấn công nghe trộm. Kết quả cho thấy rằng các giải pháp này có thể cải thiện đáng kể hiệu năng bảo mật của mạng không dây, đặc biệt là trong môi trường mạng CRN với nhiều thách thức. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu cũng cung cấp thông tin chi tiết về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng bảo mật, như fading kênh, nhiễu và mật độ của các thiết bị nghe trộm.

4.1. Đánh giá hiệu năng trong môi trường mạng CRN thực tế

Việc đánh giá hiệu năng bảo mật trong môi trường mạng CRN thực tế đòi hỏi phải xem xét các yếu tố như sự can thiệp từ người dùng sơ cấp, sự biến động của kênh truyền, và sự hiện diện của các thiết bị nghe trộm. Các mô phỏng và thí nghiệm được thiết kế để mô phỏng các tình huống này và đánh giá hiệu quả của các kỹ thuật bảo mật khác nhau. Kết quả cho thấy rằng các giải pháp được đề xuất có thể cải thiện đáng kể hiệu năng bảo mật trong môi trường mạng CRN.

4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng bảo mật tầng vật lý

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu năng bảo mật của tầng vật lý, bao gồm fading kênh, nhiễu, mật độ của các thiết bị nghe trộm và các tham số hệ thống. Việc hiểu rõ các yếu tố này là rất quan trọng để thiết kế các giải pháp bảo mật hiệu quả. Các kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin chi tiết về tác động của từng yếu tố và đề xuất các phương pháp để tối ưu hóa các tham số hệ thống để cải thiện hiệu năng bảo mật.

V. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Bảo Mật Mạng Không Dây

Luận án này đã trình bày một nghiên cứu toàn diện về hiệu năng bảo mật của tầng vật lý trong mạng không dây, đặc biệt là trong môi trường mạng CRN. Kết quả nghiên cứu cho thấy PLS là một giải pháp tiềm năng để tăng cường bảo mật và độ tin cậy của mạng. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần được giải quyết trong tương lai. Với các tính chất của mạng CRN, nó được xem là một giải pháp hiệu quả và có thể ứng dụng cho các thế hệ mạng tiếp theo [35, 66, 67]. Nghiên cứu cũng đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để phát triển các kỹ thuật bảo mật tiên tiến hơn và giải quyết các vấn đề còn tồn đọng.

5.1. Các hướng nghiên cứu tiềm năng trong lĩnh vực bảo mật lượng tử

Bảo mật lượng tử là một lĩnh vực đầy hứa hẹn để phát triển các kỹ thuật bảo mật đột phá cho mạng không dây. Các kỹ thuật như phân phối khóa lượng tử (QKD) có thể cung cấp một phương pháp thiết lập khóa bí mật an toàn tuyệt đối, chống lại mọi cuộc tấn công, kể cả các cuộc tấn công bằng máy tính lượng tử. Nghiên cứu trong lĩnh vực này có thể mở ra những khả năng mới để bảo vệ thông tin trong mạng không dây.

5.2. Thách thức và cơ hội trong việc triển khai bảo mật tầng vật lý

Việc triển khai bảo mật tầng vật lý trong thực tế vẫn còn nhiều thách thức, bao gồm sự phức tạp của các kỹ thuật, yêu cầu về phần cứng và phần mềm, và sự tương thích với các hệ thống hiện có. Tuy nhiên, cũng có nhiều cơ hội để phát triển các giải pháp PLS hiệu quả và dễ triển khai. Việc nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật mới, kết hợp với sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu, nhà sản xuất và nhà cung cấp dịch vụ, có thể giúp PLS trở thành một phần quan trọng của hệ thống bảo mật mạng không dây trong tương lai.

15/05/2025
Đánh giá hiệu năng bảo vệ tầng vật lí trong mạng không dây

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu, 03 chương, Kết luận và định hướng nghiên cứu, Danh mục công trình khoa học, Phụ lục và Tài liệu tham khảo. Phần mở đầu: Trình bày khái quát về mục đích và động cơ để lựa chọn hướng nghiên cứu. Xác định rõ mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu, sự cần thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu và các đóng góp chính của luận án. Chương 1: Tổng quan về các kiến thức cơ bản về mô hình kênh truyền trong mạng không dây, mô hình mạng và kỹ thuật truyền thông được sử dụng trong nghiên cứu của luận án.

Các khái niệm và nguyên lý cơ sở của lĩnh vực bảo mật thông tin tại tầng vật lý trong truyền thông không dây. Bên cạnh đó, trong phần này luận án đã khảo sát và trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu, các công trình nghiên cứu liên quan của lĩnh vực bảo mật tầng vật lý và một số các hướng nghiên cứu tiêu biểu của lĩnh vực này. Các kiến thức này sẽ là cơ sở cho việc nghiên cứu, phân tích, đánh giá những kết quả chính được trình bày ở các chương sau của luận án. Chương 2: Đánh giá hiệu năng của truyền thông tin cậy và bảo mật thông tin trong mạng vô tuyến nhận thức.

Trong chương này, luận án đề xuất nghiên cứu hai mô hình mạng. Trong mô hình thứ nhất (mô hình 2.1), hoạt động của mạng thứ cấp phải đối mặt với tấn công nghe trộm trong khi vẫn phải đảm bảo các điều kiện ràng buộc về can nhiễu do mạng sơ cấp áp đặt. Từ đó, tác giả đã xây dựng các chính sách điều khiển công suất truyền tin cho mạng thứ cấp tương ứng với các kịch bản khác nhau của hệ thống. Bên cạnh đó, tác giả đề xuất một độ đo xác suất đánh giá hiệu suất truyền thông an toàn mới và sử dụng để đánh giá độ mức độ tin cậy và bảo mật trong truyền thông của mô hình mạng.

Với mô hình thứ hai (mô hình 2.2), Từ các phân tích, đánh giá rút ra trong mô hình thứ nhất. 9 Để khai thác các tính chất từ hiện tượng can nhiễu của các thiết bị phát của PU thành các giá trị hữu ích, nâng cao hiệu suất hoạt động và an toàn cho SU. Tác giả nghiên cứu về truyền thông tin cậy và bảo mật thông tin trong mạng CRN có sử dụng kỹ thuật thu hoạch năng lượng vô tuyến. Trong đó, tác giả đề xuất một cơ chế truyền thông và thu hoạch năng lượng cùng với một chiến lược phân bổ công suất và chọn kênh truyền thông cho mô hình hệ thống.

Cùng với đó, tính toán giá trị tối ưu cho tham số thời gian trong cơ chế thu hoạch năng lượng và truyền thông để tăng cường hiệu suất hệ thống. Mặt khác, với cách tiếp cận đánh giá hiệu năng khác, tác giả sử dụng các độ đo xác suất về lỗi gói tin và độ trễ gói tin trung bình để đánh giá hiệu năng hoạt động của hệ thống trong các điều kiện ràng buộc về bảo mật thông tin. Chương 3: Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật truyền thông hợp tác và sử dụng kỹ thuật này nhằm cải thiện hiệu suất hoạt động và tăng cường khả năng bảo mật cho mạng CRN. Trong đó, luận án đề xuất nghiên cứu hai mô hình.

Mô hình thứ nhất (mô hình 3.1), tác giả nghiên cứu hiệu suất bảo mật của mô hình mạng CRN sử dụng kỹ thuật đa nút chuyển tiếp. Mặt khác, tác giả đánh giá hiệu suất hệ thống thông qua cách tiếp cận là khảo sát các điều kiện ràng buộc giới hạn dừng truyền thông của PU kết hợp với công suất truyền tin tối đa của SU. Cuối cùng, được phát triển mở rộng từ mô hình thứ nhất, mô hình thứ hai (mô hình 3.2) được nghiên cứu đánh giá hiệu suất bảo mật hệ thống với điều kiện ràng buộc kết hợp giữa điều kiện dừng bảo mật thông tin của SU và giới hạn can nhiễu của PU, trong đó giả định rằng vẫn tồn tại kênh truyền trực tiếp giữa nguồn và đích trong mạng thứ cấp. Mặt khác, phần này trình bày quá trình phân tích và xây dựng biểu thức tính toán tối ưu cho giá trị ngưỡng giới hạn bảo mật thông tin theo trạng thái của kênh truyền tin nhằm nâng cao khả năng bảo mật và QoS cho hệ thống.

Phần kết luận và định hướng nghiên cứu của luận án sẽ trình bày tóm lược những kết quả mới được công bố của các công trình trong luận án và ý nghĩa của các kết quả. Đồng thời đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án. 10 Chương 1 KIẾN THỨC CƠ SỞ VÀ TỔNG QUAN Chương này tóm tắt tổng quan về mô hình kênh truyền, mô hình mạng sẽ được sử dụng trong nghiên cứu của luận án. Các khái niệm và nguyên lý cơ sở của lĩnh vực bảo mật thông tin tại tầng vật lý trong truyền thông không dây.

Bên cạnh đó, trong phần này cũng trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu, một số công trình nghiên cứu liên quan và các hướng nghiên cứu tiêu biểu của lĩnh vực của lĩnh vực bảo mật tại tầng vật lý cho mạng không dây.1 Mô hình kênh truyền không dây Kênh truyền của mạng không dây là một môi trường điện từ trường mà trong đó các tín hiệu có thể lan truyền từ thiết bị phát đến thiết bị thu. Môi trường điện từ này bao gồm tất cả các đối tượng vật lý có thể ảnh hưởng đến đường truyền giữa máy phát và máy thu. Do đó, các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của hệ thống mạng như dung lượng kênh, chính sách điều khiển công suất truyền tin, xác suất hiện và cảnh báo,. Trong phần này, luận án giới thiệu các đặc điểm chính của mô hình kênh truyền không dây được sử dụng trong luận án là pathloss và fading.1 Mô hình Pathloss Trong thực tế, điều kiện lý tưởng cho kênh truyền vô tuyến là không gian trống hiếm khi tồn tại do sự hiện diện của các chướng ngại vật trên trái đất như mô tả minh họa trong Hình 1.

Do đó, tín hiệu bị suy giảm theo khoảng cách hoặc bởi các vật thể lớn giữa thiết bị phát và thu như đồi núi, rừng, tòa nhà,. Bênh cạnh đó, chuyển động của các vật thể khác như ôtô, tàu hỏa, máy bay, người 11 sử dụng,. có thể gây ra sự biến đổi nhanh chóng tín hiệu của sóng vô tuyến. Kết quả là kênh truyền vô tuyến trở nên ngẫu nhiên và khó đoán hơn so với kênh truyền hữu tuyến.

Để tính toán ảnh hưởng của pathloss đối với công suất thu được tại máy thu , các mô hình phân tích và thực nghiệm pathloss khác nhau đã được nghiên cứu và phát triển [25, 68, 98]. Vì vậy, để phân tích chung, cân bằng các tham số môi trường đối với các hệ thống mạng không dây khác nhau, đơn giản hóa bằng cách sử dụng một mô hình đơn giản để thu được bản chất của tín hiệu mà không cần các mô hình pathloss phức tạp, chỉ cần xấp xỉ với kênh truyền thực tế. Do đó, một mô tả chung về công suất nhận được thường được sử dụng trong thiết kế hệ thống [68].1) d trong đó Pr và Pt lần lượt là công suất của tín hiệu thu và phát. a là một hằng số đơn vị phụ thuộc vào tính chất của ăng-ten, độ suy hao kênh trung bình, và các yếu tố vật lý khác.

Kí hiệu d và d0 biểu diễn độ dài đường truyền tín hiệu và khoảng cách tham chiếu từ ăng-ten đến vùng bức xạ trường xa của ăng-ten 2 (d0 ≥ 2D λ , trong đó D là độ lớn của ăng-ten, λ là bước sóng). ν là hệ số pathloss và giá trị của nó phụ thuộc vào môi trường truyền sóng (Bảng 1. Cuối cùng, ζ và s là hệ số đại diện mô hình fading hẹp và mô hình fading rộng trong môi trường truyền sóng. Trong đó, fading hẹp hay còn gọi là fading đa đường mô tả các dao động nhanh của biên độ và pha của tín hiệu trong khoảng thời gian ngắn hoặc sự thay đổi nhỏ vị trí trong không gian giữa thiết bị phát và thiết bị thu.

Nó là sự kết hợp hoặc triệt tiêu lẫn nhau của nhiều phiên bản tín hiệu được truyền từ nhiều đường khác nhau đến thiết bị thu. Fading rộng mô tả thay đổi công suất trung bình của tín hiệu nhận được tại thiết bị thu do ảnh hưởng các vật cản lớn như đồi núi, tòa nhà trong khoảng cách lớn giữa thiết bị phát và thiết bị thu [25, 83, 98].1, mô hình pathloss (PL) được định nghĩa như sau  ν Pt 1 d PL = = (1.2) Pr aζs d0 Hay     Pt d0 PL[dB] = 10 log10 = A + 10ν log10 (1.3) Pr d 12 trong đó A = −10 log10 a − 10 log10 ζ − 10 log10 s.1: Các cơ chế lan truyền sóng vô tuyến trong mạng không dây Môi trường truyền ν Không gian trống 2.0 Các cell nhỏ trong đô thị 2.5 Các cell lớn trong đô thị 3.5 Tòa nhà văn phòng (cùng tầng) 1.5 Tòa nhà văn phòng (các tầng khác nhau) 2.1: Hệ số path loss trong môi trường truyền khác nhau [25].2 Các mô hình thông kê cho kênh truyền đa đường Tổng quát, thuật ngữ fading được sử dụng để mô tả sự thăng giáng của tín hiệu thu được tại máy thu và được phân chia thành hai loại là fading hẹp và fading rộng như đã đề cập ở phần trên. Fading rộng dùng để miêu tả đặc trưng về cường độ trung bình của tín hiệu nhận được và mức độ suy hao của nó khi được truyền qua một vùng không gian rộng hoặc một khoảng cách lớn. Trái lại, 13 fading hẹp mô tả quá trình dao động nhanh của các tín hiệu thu được và pha của nó khi được truyền trong một phạm vi ngắn hoặc một chu kì thời gian ngắn [83].

Một cách lý tưởng là một mô hình hóa có thể tính toán được tất cả các quá trình vật lý tác động đến tín hiệu truyền từ thiết bị phát đến thiết bị thu. Tuy nhiên, do sự phức tạp của kênh truyền vô tuyến, nên rất khó có thể có một mô hình kênh truyền với các tham số đặc trưng cố định cụ thể để có thể mô hình hóa cho mọi kênh truyền vô tuyến. Để giải quyết vấn đề này, các mô hình thống kê là phù hợp để mô tả cho các kênh truyền fading, các mô hình thống kê thông dụng bao gồm các phân bố Rayleigh, Rician, Nakagami-m, Weibull và α − µ [25, 98, 105]. Việc áp dụng mô hình thống kê nào phụ thuộc vào từng loại môi trường truyền sóng vô tuyến cụ thể.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ