Nghiên cứu ứng dụng bộ mã hóa tự động AE để nâng cao hiệu năng truyền thông mạng không dây trên cơ thể sống

• Tác giả: Bùi Thị Thanh Tâm
• Người hướng dẫn: TS. Trần Xuân Nam
• Trường học: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Quân Sự
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Nâng Cao Hiệu Năng Truyền Thông Mạng Không Dây Trên Cơ Thể Sống Với Bộ Mã Hóa Tự Động AE
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ TRUYỀN THÔNG TRONG MẠNG WBAN VÀ KỸ THUẬT HỌC SÂU
• 1.1. Giới thiệu về WBAN và các ứng dụng
• 1.2. Khái niệm WBAN và chuẩn IEEE 802.2 Các ứng dụng của WBAN
• 1.3. Mô hình kênh WBAN
• 1.4. Hệ thống MIMO, MIMO hợp tác và ứng dụng truyền thông trong WBAN
• 1.4.1. Hệ thống MIMO
• 1.4.2. Hệ thống MIMO hợp tác
• 1.4.3. Hệ thống MIMO và MIMO hợp tác trong WBAN
• 1.5. Kỹ thuật học sâu và kỹ thuật Autoencoder trong các hệ thống truyền thông
• 1.5.1. Giới thiệu về học máy, học sâu
• 1.5.2. Ứng dụng kỹ thuật Autoencoder trong truyền thông vô tuyến
• 1.6. Tham số đánh giá hiệu năng của hệ thống
• 1.7. Các hướng nghiên cứu mở về ứng dụng Autoencoder trong WBAN và định hướng phát triển của luận án
• 1.8. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG MIMO ỨNG DỤNG KỸ THUẬT AUTOENCODER CHO MẠNG WBAN
• 2.1. Mô hình WBAN sử dụng hệ thống truyền thông MIMO ứng dụng kỹ thuật AE
• 2.1.1. Các hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE
• 2.1.2. Các bộ tách tín hiệu MIMO ứng dụng kỹ thuật học sâu
• 2.2. Đề xuất hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE dán nhãn theo symbol sử dụng bộ tách RTN cho WBAN
• 2.2.1. Hệ thống SWAE-MIMO sử dụng bộ tách RTN
• 2.2.2. Phương pháp huấn luyện hệ thống SWAE-MIMO sử dụng bộ tách RTN
• 2.3. Đề xuất hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE dán nhãn theo bit sử dụng bộ tách MMSE và MMSEnet cho WBAN
• 2.3.1. Các hệ thống BWAE-MIMO sử dụng các bộ tách MMSE và MMSEnet
• 2.3.2. Phương pháp huấn luyện hệ thống BWAE-MIMO
• 2.4. Các kết quả mô phỏng
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG MIMO HỢP TÁC ỨNG DỤNG KỸ THUẬT AUTOENCODER CHO MẠNG WBAN
• 3.1. Mô hình hệ thống WBAN sử dụng truyền thông MIMO hợp tác ứng dụng kỹ thuật AE
• 3.1.1. Hệ thống SISO hợp tác theo phương pháp DF ứng dụng kỹ thuật AE
• 3.1.2. Hệ thống SISO chuyển tiếp theo phương pháp AF ứng dụng kỹ thuật AE
• 3.2. Đề xuất hệ thống MIMO hợp tác theo phương pháp AF ứng dụng kỹ thuật AE cho WBAN
• 3.2.1. Hệ thống AE-AF sử dụng bộ kết hợp MMSE
• 3.2.2. Hệ thống AE-AF sử dụng bộ kết hợp RTN
• 3.2.3. Phương pháp huấn luyện các hệ thống AE-AF
• 3.3. Đề xuất các hệ thống MIMO hợp tác theo phương pháp DF ứng dụng kỹ thuật AE cho WBAN
• 3.3.1. Hệ thống AE-DF sử dụng bộ kết hợp MMSEnet
• 3.3.2. Hệ thống AE-DF sử dụng bộ kết hợp RTN
• 3.3.3. Phương pháp huấn luyện các hệ thống AE-DF
• 3.4. Các kết quả mô phỏng
• 3.4.1. Kết quả mô phỏng các hệ thống AE-AF
• 3.4.2. Kết quả mô phỏng các hệ thống AE-DF
• 3.5. Kết luận chương 3
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về WBAN và các ứng dụng

Mạng không dây trên cơ thể (WBAN) là một công nghệ tiên tiến cho phép kết nối các thiết bị và cảm biến gắn trên cơ thể con người. Truyền thông không dây trong WBAN hỗ trợ thu thập và truyền tải các tín hiệu sinh lý như nhịp tim, huyết áp, và các thông tin khác liên quan đến sức khỏe. Các ứng dụng của WBAN rất đa dạng, từ y tế đến thể thao và quân sự. Trong lĩnh vực y tế, WBAN giúp theo dõi sức khỏe bệnh nhân từ xa, cung cấp cảnh báo kịp thời về tình trạng sức khỏe. Trong thể thao, nó cho phép theo dõi hiệu suất tập luyện của vận động viên. Đặc biệt, trong quân sự, WBAN có thể giám sát tình trạng sức khỏe của binh sĩ trong thời gian thực, từ đó tối ưu hóa hiệu quả huấn luyện và hỗ trợ y tế kịp thời.

1.1 Khái niệm WBAN và chuẩn IEEE 802

WBAN hoạt động dựa trên các chuẩn như IEEE 802.15.6, cho phép truyền thông hiệu quả trong các băng tần hẹp và rộng. Công nghệ truyền thông này không chỉ giúp cải thiện hiệu năng mạng mà còn đảm bảo tính bảo mật và độ tin cậy cao trong việc truyền tải dữ liệu. Các thiết bị trong WBAN có thể hoạt động độc lập hoặc kết nối với Internet, tạo thành một hệ thống giám sát sức khỏe toàn diện.

II. Hệ thống truyền thông MIMO ứng dụng kỹ thuật Autoencoder cho mạng WBAN

Hệ thống MIMO (Multiple Input Multiple Output) là một giải pháp quan trọng trong việc nâng cao hiệu năng mạng cho WBAN. Việc ứng dụng kỹ thuật Autoencoder trong hệ thống MIMO giúp tối ưu hóa quá trình truyền tải dữ liệu, giảm thiểu độ trễ và tăng cường độ tin cậy. Các bộ tách tín hiệu MIMO sử dụng kỹ thuật học sâu cho phép phân tích và xử lý dữ liệu một cách hiệu quả, từ đó cải thiện chất lượng truyền thông. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc áp dụng kỹ thuật AE trong hệ thống MIMO mang lại những cải tiến đáng kể về hiệu suất truyền thông.

2.1 Các hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE

Các hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE cho phép truyền tải nhiều luồng thông tin song song, từ đó nâng cao hiệu suất truyền thông. Việc sử dụng các bộ tách tín hiệu MIMO kết hợp với kỹ thuật học sâu giúp cải thiện khả năng nhận diện và xử lý tín hiệu, giảm thiểu nhiễu và tăng cường độ tin cậy trong truyền thông. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng AE trong MIMO không chỉ cải thiện hiệu năng mạng mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực y tế và quân sự.

III. Kết luận và định hướng nghiên cứu

Nghiên cứu về ứng dụng bộ mã hóa tự động (AE) trong WBAN đã chỉ ra rằng việc áp dụng các công nghệ tiên tiến có thể nâng cao đáng kể hiệu năng truyền thông. Các giải pháp MIMO và MIMO hợp tác kết hợp với kỹ thuật học sâu không chỉ cải thiện độ tin cậy mà còn tối ưu hóa quá trình truyền tải dữ liệu. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các mô hình AE mới, cải thiện khả năng xử lý và phân tích dữ liệu trong thời gian thực, từ đó mở rộng ứng dụng của WBAN trong các lĩnh vực khác nhau.

3.1 Hướng nghiên cứu mở

Các nghiên cứu tiếp theo có thể khám phá thêm về việc tích hợp các công nghệ mới như IoT và AI vào WBAN, nhằm nâng cao khả năng giám sát và phân tích dữ liệu. Việc phát triển các giải pháp truyền thông mới sẽ giúp cải thiện hiệu suất truyền thông và mở rộng khả năng ứng dụng của WBAN trong các lĩnh vực như y tế, thể thao và quân sự.