I. Thiết kế bộ tiền mã hóa
Thiết kế bộ tiền mã hóa là trọng tâm của luận văn, nhằm tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức. Bộ tiền mã hóa được thiết kế để tối đa hóa dung lượng kênh và năng lượng thu thập tại người dùng trong mạng MUMIMO-CR-SWIPT. Phương pháp tối ưu hóa bầy đàn (PSO) kết hợp với hàm phạt được sử dụng để giải quyết các bài toán tối ưu. Các bài toán bao gồm tối ưu dung lượng kênh, năng lượng thu thập với các ràng buộc về công suất phát và ngưỡng can nhiễu.
1.1. Tối ưu hóa dung lượng kênh
Bài toán đầu tiên tập trung vào tối ưu hóa dung lượng kênh tại người dùng S-ID với các ràng buộc về công suất phát tại S-BS và ngưỡng can nhiễu cho người dùng chính P-ID. Giải pháp này giúp cải thiện hiệu suất sử dụng phổ tần trong hệ thống thông tin nhận thức mà không ảnh hưởng đến người dùng chính.
1.2. Tối ưu hóa năng lượng thu thập
Bài toán thứ hai nhằm tối ưu hóa năng lượng thu thập tại người dùng S-EH với các ràng buộc tương tự. Điều này đảm bảo rằng hệ thống có thể thu thập năng lượng hiệu quả từ sóng vô tuyến, hỗ trợ hoạt động bền vững của các thiết bị trong mạng.
II. Hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức
Hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức là một công nghệ tiên tiến cho phép chia sẻ phổ tần với mạng sơ cấp mà không gây can nhiễu. Luận văn tập trung vào mô hình MUMIMO-CR-SWIPT, kết hợp công nghệ vô tuyến nhận thức với truyền thông tin và năng lượng đồng thời (SWIPT). Mô hình này sử dụng nhiều anten để tăng cường hiệu suất và khả năng thu thập năng lượng.
2.1. Công nghệ vô tuyến nhận thức
Công nghệ vô tuyến nhận thức cho phép hệ thống thứ cấp sử dụng các khoảng trống phổ tần của mạng sơ cấp. Điều này giúp giải quyết vấn đề cạn kiệt phổ tần và tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến.
2.2. Truyền thông tin và năng lượng đồng thời
Truyền thông tin và năng lượng đồng thời (SWIPT) là một kỹ thuật mới, cho phép thu thập năng lượng từ sóng vô tuyến trong khi vẫn duy trì truyền thông tin. Điều này đặc biệt hữu ích trong các môi trường khó tiếp cận nguồn năng lượng truyền thống.
III. Tối ưu hóa tiền mã hóa
Tối ưu hóa tiền mã hóa là quá trình quan trọng để đảm bảo hiệu suất cao của hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức. Luận văn đề xuất sử dụng giải thuật tối ưu bầy đàn (PSO) để tìm ra ma trận tiền mã hóa tối ưu. Các kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả của phương pháp này trong việc cải thiện dung lượng kênh và năng lượng thu thập.
3.1. Giải thuật tối ưu bầy đàn
Giải thuật tối ưu bầy đàn (PSO) là một phương pháp tối ưu hóa dựa trên hành vi của bầy đàn. Nó được sử dụng để tìm ra các tham số tối ưu cho bộ tiền mã hóa, đảm bảo hiệu suất cao của hệ thống.
3.2. Kết quả mô phỏng
Các kết quả mô phỏng bằng phần mềm Matlab cho thấy hiệu quả của giải pháp mã hóa tối ưu trong việc cải thiện dung lượng kênh và năng lượng thu thập. Điều này chứng minh tính khả thi của mô hình MUMIMO-CR-SWIPT trong thực tế.
