Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu mạng truyền thông hợp tác di động băng rộng trong điều kiện thông tin kênh không hoàn hảo

• Tác giả: Nguyễn Hồng Giang
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Lê Hùng
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Nghiên Cứu Mạng Truyền Thông Hợp Tác Di Động Băng Rộng Với Thông Tin Kênh Không Hoàn Hảo
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC
• 1.1. Phân loại mạng không dây
• 1.2. Mạng cá nhân không dây WPAN
• 1.3. Mạng cục bộ không dây WLAN
• 1.4. Mạng không dây đô thị WMAN
• 1.5. Mạng diện rộng không dây WWAN
• 1.6. Kênh truyền không dây
• 1.7. Ảnh hưởng của phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ
• 1.8. Suy hao đường truyền
• 1.9. Băng thông liên kết
• 1.10. Hiệu ứng Doppler
• 1.11. Mô hình kênh truyền
• 1.12. Thông tin trạng thái kênh truyền
• 1.13. Đánh giá hiệu năng mạng
• 1.14. Tỉ số tín hiệu trên tạp âm
• 1.15. Tỉ số BER
• 1.16. Tỉ số SER
• 1.17. Dung lượng lượng kênh
• 1.18. Xác suất dừng hệ thống
• 1.19. Các kỹ thuật phân tập và kết hợp tín hiệu
• 1.20. Các kỹ thuật phân tập
• 1.21. Các kỹ thuật kết hợp tín hiệu tại nút đích
• 1.22. Mạng truyền thông hợp tác
• 1.23. Ý tưởng về truyền thông hợp tác
• 1.24. Giải pháp đã được đề xuất
• 1.25. Mạng chuyển tiếp hợp tác
• 1.26. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: HIỆU NĂNG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC MIMO VÀ MẠNG CHUYỂN TIẾP HỢP TÁC ĐA CHẶNG
• 2.1. Mạng truyền thông hợp tác MIMO
• 2.2. Nghiên cứu liên quan
• 2.3. Mô hình hệ thống
• 2.4. Phân tích hiệu năng hệ thống
• 2.5. Kết quả mô phỏng
• 2.6. Mạng chuyển tiếp hợp tác đa chặng
• 2.7. Nghiên cứu liên quan
• 2.8. Mô hình hệ thống
• 2.9. Xác suất dừng hệ thống
• 2.10. Xác suất dừng của hệ thống ở miền SNR cao
• 2.11. Tỉ lệ lỗi bit (BER)
• 2.12. Kết quả mô phỏng
• 2.13. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG KỸ THUẬT KẾT HỢP TÍN HIỆU THU NÂNG CAO HIỆU NĂNG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC
• 3.1. So sánh kỹ thuật kết hợp tín hiệu thu MRC và SC
• 3.2. Mô hình hệ thống
• 3.3. Xác suất dừng hệ thống
• 3.4. Kết quả mô phỏng
• 3.5. Hiệu năng mạng truyền thông hợp tác với mô hình kênh pha-đinh Nakagami-m
• 3.6. Mô hình hệ thống
• 3.7. Khảo sát hiệu năng hệ thống
• 3.8. Kết quả mô phỏng
• 3.9. Hiệu năng hệ thống truyền thông hợp tác trong môi trường vô tuyến nhận thức có ràng buộc can nhiễu
• 3.10. Các nghiên cứu liên quan
• 3.11. Xác suất đứt chặng của mạng thứ cấp
• 3.12. Kết quả mô phỏng
• 3.13. Kết luận chương
• 4. CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN NÚT CHUYỂN TIẾP TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC
• 4.1. Lựa chọn nút chuyển tiếp trong mạng truyền thông hợp tác với mô hình kênh Rayleigh
• 4.2. Mô hình hệ thống
• 4.3. Xác suất bị can nhiễu của máy thu sơ cấp gây ra bởi máy phát trong mạng thứ cấp
• 4.4. Xác suất dừng của hệ thống thứ cấp
• 4.5. Xác suất dừng của hệ thống thứ cấp ở miền SNR cao
• 4.6. Tỷ lệ lỗi symbol (Symbol Error Rate - SER)
• 4.7. Dung lượng Shannon
• 4.8. Mô phỏng và đánh giá kết quả
• 4.9. Hiệu năng hệ thống truyền thông hợp tác trong môi trường pha-đinh không đồng nhất
• 4.10. Mô hình hệ thống
• 4.11. Xác suất dừng hệ thống
• 4.12. Kết quả mô phỏng
• 4.13. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TƯƠNG LAI
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mạng truyền thông di động băng rộng

Mạng truyền thông di động băng rộng đã trở thành nền tảng quan trọng trong việc cung cấp các dịch vụ truyền thông tốc độ cao. Với sự phát triển của các công nghệ như 4G và 5G, nhu cầu về băng thông và hiệu suất mạng ngày càng tăng. Thông tin kênh không hoàn hảo là một thách thức lớn trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ, đặc biệt trong môi trường pha-đinh và nhiễu. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa mạng truyền thông hợp tác để cải thiện hiệu suất truyền thông trong điều kiện kênh truyền không lý tưởng.

1.1. Phân loại mạng không dây

Các mạng không dây được phân loại thành WPAN, WLAN, WMAN, và WWAN, mỗi loại có đặc điểm và ứng dụng riêng. Kênh truyền không dây chịu ảnh hưởng bởi phản xạ, tán xạ, và nhiễu xạ, dẫn đến suy hao đường truyền và hiệu ứng Doppler. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp thiết kế các giải pháp tối ưu hóa mạng hiệu quả hơn.

1.2. Thông tin trạng thái kênh truyền

Thông tin trạng thái kênh truyền (CSI) đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá hiệu năng mạng. Các chỉ số như tỉ số tín hiệu trên tạp âm (SNR), tỉ lệ lỗi bit (BER), và dung lượng kênh được sử dụng để đo lường chất lượng kênh truyền. Trong điều kiện kênh không hoàn hảo, việc thu thập và xử lý CSI cần được cải thiện để đảm bảo độ chính xác.

II. Hiệu năng mạng truyền thông hợp tác MIMO

Mạng truyền thông hợp tác MIMO là một giải pháp tiên tiến để nâng cao hiệu suất mạng trong môi trường pha-đinh. Bằng cách sử dụng nhiều ăng-ten tại cả phía phát và phía thu, MIMO cung cấp độ lợi phân tập và ghép kênh không gian, giúp tăng dung lượng và độ tin cậy của hệ thống. Nghiên cứu này phân tích hiệu năng của mạng chuyển tiếp hợp tác đa chặng trong điều kiện kênh không hoàn hảo.

2.1. Mô hình hệ thống MIMO

Mô hình hệ thống MIMO được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất mạng thông qua việc sử dụng các kỹ thuật phân tập không gian và ghép kênh. Các kết quả mô phỏng cho thấy sự cải thiện đáng kể về tỉ lệ lỗi bit (BER) và xác suất dừng hệ thống khi áp dụng MIMO trong mạng truyền thông hợp tác.

2.2. Kết quả mô phỏng

Các kết quả mô phỏng cho thấy mạng chuyển tiếp hợp tác đa chặng đạt được hiệu suất cao hơn so với các mô hình truyền thông truyền thống. Đặc biệt, trong điều kiện kênh không hoàn hảo, việc sử dụng kỹ thuật kết hợp tín hiệu thu như MRC và SC giúp cải thiện đáng kể hiệu năng mạng.

III. Ứng dụng thực tiễn và hướng nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp các giải pháp lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong việc triển khai mạng truyền thông di động băng rộng. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong các hệ thống 4G, 5G, và các mạng vô tuyến nhận thức. Hướng nghiên cứu tương lai tập trung vào việc cải thiện hiệu suất mạng trong điều kiện kênh không hoàn hảo và tối ưu hóa công nghệ băng rộng.

3.1. Ứng dụng trong mạng 4G và 5G

Các kết quả nghiên cứu có thể được tích hợp vào các hệ thống 4G và 5G để cải thiện hiệu suất mạng và chất lượng dịch vụ. Đặc biệt, việc sử dụng mạng truyền thông hợp tác giúp tăng cường độ phủ sóng và giảm suy hao đường truyền trong các môi trường đô thị phức tạp.

3.2. Hướng nghiên cứu tương lai

Hướng nghiên cứu tương lai tập trung vào việc phát triển các kỹ thuật tối ưu hóa mạng mới, đặc biệt trong điều kiện kênh không hoàn hảo. Các nghiên cứu về công nghệ băng rộng và mạng di động sẽ tiếp tục được đẩy mạnh để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ và độ tin cậy trong truyền thông di động.