Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lịch sử phát triển của mạng thông tin di động từ thế hệ đầu tiên (1G những năm 1980) cho đến các thế hệ 4G và 5G, nhu cầu truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, độ trễ thấp và mật độ kết nối lớn không ngừng gia tăng. Mạng di động thế hệ thứ sáu (6G) đang được nghiên cứu nhằm hướng tới tốc độ truyền tải đạt mức Terabit/giây (Tbps), độ trễ dưới 1 ms và khả năng phục vụ hàng triệu thiết bị trên một kilômét vuông. Tuy nhiên, việc truyền sóng ở các dải tần số rất cao gặp phải những rào cản vật lý lớn: tín hiệu dễ bị suy hao nhanh, tán xạ, mờ dần (fading) và đặc biệt là bị chặn hoàn toàn khi gặp vật cản trong môi trường truyền sóng không có đường tầm nhìn trực tiếp (Non-Line-of-Sight - NLoS).

Để giải quyết tình trạng suy hao và phân tán năng lượng trong môi trường vô tuyến phức tạp, công nghệ bề mặt phản xạ thông minh (Reconfigurable Intelligent Surface - RIS) đã được đề xuất như một giải pháp cho lớp vật lý (Physical Layer). Bằng cách triển khai một bề mặt phẳng nhân tạo có khả năng chủ động tái cấu hình pha và biên độ của sóng điện từ tới, RIS đóng vai trò điều khiển môi trường truyền sóng vô tuyến, tập trung búp sóng về phía máy thu nhằm tối ưu hóa chất lượng kết nối.

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu một mạng vô tuyến với sự trợ giúp của bề mặt phản xạ thông minh" được thực hiện nhằm phân tích cơ sở lý thuyết, mô hình hóa toán học và đánh giá hiệu năng của mạng vô tuyến đơn người dùng có sự hỗ trợ của RIS. Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được triển khai theo 5 nội dung chính:

  1. Đọc và tham khảo các tài liệu chuyên ngành về công nghệ truyền thông không dây có sự hỗ trợ của bề mặt phản xạ thông minh.
  2. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và biểu diễn toán học của ba thông số đánh giá hiệu năng: Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (Signal-to-Noise Ratio - SNR), Xác suất dừng (Outage Probability - OP) và Dung lượng Ergodic (Ergodic Capacity - EC).
  3. Tìm hiểu kỹ thuật lập trình mô phỏng trên nền tảng phần mềm MATLAB.
  4. Xây dựng lưu đồ thuật toán và tiến hành lập trình mô phỏng các chỉ số SNR, OP và EC theo cả phương pháp phân tích lý thuyết (giải tích) và mô phỏng thực nghiệm Monte Carlo.
  5. Thu thập, ghi nhận đồ thị kết quả mô phỏng và tiến hành phân tích, đánh giá hiệu năng của mô hình.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống truyền thông không dây bao gồm một nút phát đơn ăng-ten (S), một nút thu đơn ăng-ten (D) và một bề mặt phản xạ thông minh RIS gồm $N$ phần tử Metasurface (MS), hoạt động trong điều kiện kênh truyền fading Rayleigh phẳng, thay đổi chậm và bị chặn hoàn toàn đường truyền trực tiếp giữa S và D. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phân tích lý thuyết toán học và mô phỏng số thông qua phần mềm MATLAB, được thực hiện từ ngày 20/10/2020 đến ngày 20/01/2021 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình công nghệ

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết nền tảng về truyền thông không dây thế hệ mới (5G/6G), lý thuyết điện từ trường và xử lý tín hiệu lớp vật lý. Trọng tâm lý thuyết là mô hình cấu trúc và cơ chế điều khiển của bề mặt phản xạ thông minh RIS.

Về mặt cấu trúc phần cứng, một bề mặt RIS bao gồm 3 lớp vật lý chính:

  • Lớp ngoài cùng (chất nền điện môi): Gồm một mảng phẳng chứa $N$ phần tử Metasurface (MS). Mỗi phần tử MS hoạt động như một ăng-ten phản xạ có thể điều chỉnh pha thông qua các linh kiện điện tử tích hợp như diode biến dung (Varactor Diode) hoặc diode PIN chuyển mạch. Tần số hoạt động của các phần tử này dao động từ dải tần 6 GHz đến hàng Terahertz (THz).
  • Lớp giữa: Là một mặt phẳng bằng đồng, có chức năng ngăn chặn sự rò rỉ năng lượng sóng điện từ xuyên qua bề mặt ra phía sau.
  • Lớp trong cùng: Là bo mạch điều khiển (chứa vi điều khiển hoặc chip xử lý), chịu trách nhiệm cung cấp điện áp phân cực để điều chỉnh trạng thái đóng/mở của các diode PIN hoặc thay đổi điện dung của Varactor Diode, từ đó định hình góc lệch pha $\theta_i$ cho từng phần tử phản xạ.

Để làm rõ vị trí của RIS trong hệ thống vô tuyến, tài liệu đã tổng hợp bảng so sánh các đặc tính kỹ thuật giữa RIS và các công nghệ truyền thông hiện đại:

Tiêu chí so sánh RIS (Reconfigurable Intelligent Surface) Massive MIMO Relay (Trạm chuyển tiếp) Tán xạ ngược (Backscatter)
Cơ chế hoạt động Chủ động / Thụ động, phản xạ Chủ động, truyền / nhận Chủ động, nhận và truyền Thụ động, phản xạ
Trạng thái song công Song công Song công / Bán song công Song công / Bán song công Song công
Số chuỗi RF cần thiết 0 Nhiều Nhiều 0
Chi phí phần cứng Thấp Rất cao Cao Rất thấp
Năng lượng tiêu thụ Thấp Rất cao Cao Rất thấp

Phương pháp nghiên cứu và mô hình toán học

Đề tài sử dụng kết hợp hai phương pháp: phân tích giải tích xác suất - thống kê và mô phỏng số Monte Carlo trên MATLAB.

  1. Mô hình toán học kênh truyền: Tín hiệu tại nút thu $D$ qua $N$ phần tử phản xạ được mô hình hóa theo công thức: $$y = \sum_{i=1}^{N} h_i g_i r_i x + n$$ Trong đó:

    • $x$ là tín hiệu truyền từ nguồn $S$.
    • $h_i$ là hệ số kênh fading giữa $S$ và phần tử MS thứ $i$.
    • $g_i$ là hệ số kênh fading giữa phần tử MS thứ $i$ và đích $D$. Các kênh $h_i, g_i$ tuân theo phân phối Rayleigh với tham số tỷ lệ bằng 1.
    • $n$ là tạp âm Gauss trắng cộng (AWGN) với trung bình bằng 0 và phương sai $N_0$ (ZMCG).
    • $r_i = |r_i| \exp(j\theta_i)$ là hệ số phản xạ của phần tử thứ $i$. Với giả định hệ số phản xạ lý tưởng $|r_i| = 1$, góc dịch pha tối ưu được chọn để bù hoàn toàn pha của kênh: $\theta_i = -(\theta_{hi} + \theta_{gi})$.

  2. Các chỉ số hiệu năng đánh giá:

    • Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tức thời ($e2e$ SNR): $\rho = A^2 \rho_s$, trong đó $A = \sum_{i=1}^N |h_i||g_i|$ là hệ số kênh tương đương băng tần cơ sở, và $\rho_s = \frac{E_s}{N_0}$ là SNR tức thời tại nguồn.
    • Xác suất dừng (Outage Probability - OP): Xác suất để dung lượng kênh tức thời giảm xuống dưới một ngưỡng tốc độ truyền thông tin yêu cầu: $P_0 = P(\rho < \rho_{th}) = F_\rho(\rho_{th})$, với $\rho_{th}$ là ngưỡng SNR bảo đảm chất lượng dịch vụ.
    • Dung lượng Ergodic (Ergodic Capacity - EC): Kỳ vọng toán học của dung lượng tức thời lấy theo tất cả các trạng thái fading: $C = E[\log_2(1 + \rho)]$.

  3. Phương pháp mô phỏng số: Thiết lập thuật toán lặp Monte Carlo trên MATLAB với độ dài khung truyền ($bit_frame$) gồm $10^4$ mẫu thử ngẫu nhiên tại mỗi mức công suất truyền trên nhiễu $\rho_t$ (quét trong khoảng từ $-40\text{ dB}$ đến $40\text{ dB}$ hoặc từ $0\text{ dB}$ đến $20\text{ dB}$) nhằm đối sánh giá trị trung bình thống kê với các biểu thức giải tích lý thuyết.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương này thiết lập cơ sở ban đầu cho đồ án, trình bày tổng quan về quá trình phát triển của mạng truyền thông không dây từ 1G đến 6G và nêu bật lý do chọn đề tài. Tác giả nhấn mạnh tính cấp thiết của việc tìm kiếm các công nghệ lớp vật lý mới nhằm khắc phục hiện tượng suy hao và tắc nghẽn búp sóng ở tần số cao. Chương 1 xác định rõ mục tiêu, 5 nội dung nghiên cứu chi tiết, bố cục 5 chương của đồ án, đồng thời chỉ ra các giới hạn của nghiên cứu: chỉ tiếp cận dưới góc độ mô hình lý thuyết và mô phỏng thuật toán, chưa chế tạo phần cứng thực nghiệm do tính chất mới mẻ của công nghệ 6G.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 cung cấp nền tảng kiến thức chi tiết về mạng 6G và công nghệ RIS. Tác giả phân tích các mốc phát triển mạng di động: 1G (thoại tương tự, 2.4 Kbps), 2G (kỹ thuật số, SMS/MMS, 1.3 Mbps với EDGE), 3G (đa phương tiện, 2 Mbps - 7.2 Mbps), 4G (băng thông rộng, 1 Gbps) và định hướng 6G (tốc độ hướng tới Tbps, kết nối thông minh, hỗ trợ AI và IoT).

Nội dung trọng tâm của chương đi sâu vào cấu trúc phần cứng, lịch sử phát triển của bề mặt phản xạ (từ tấm kim loại trở kháng cố định năm 1960 đến bề mặt thích nghi điều khiển phần mềm thời gian thực), cơ chế điều khiển pha bằng diode PIN và Varactor Diode, cùng cấu tạo 3 lớp vật lý. Chương này cũng phân tích các đặc tính cơ bản của RIS như tạo chùm tia thụ động, đồng bộ hình dạng bề mặt và mô hình ứng dụng chuyển tiếp tín hiệu qua cửa sổ nhà cao tầng trong môi trường đô thị. Cuối chương là các định nghĩa toán học và ý nghĩa vật lý của ba tham số chất lượng: độ nhiễu, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR), xác suất dừng (OP) và dung lượng Ergodic (EC).

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HỆ THỐNG, CÁC BIỂU DIỄN TOÁN HỌC VÀ PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG

Chương 3 trình bày chi tiết về sơ đồ khối hệ thống (khối điều khiển, khối tín hiệu đầu vào, khối trung tâm RIS và khối tín hiệu ngõ ra) cùng mô hình toán học giải tích của mạng vô tuyến hỗ trợ bởi RIS trong điều kiện NLoS.

Tác giả thiết lập hệ thống biểu thức giải tích:

  • Biểu thức xấp xỉ dạng đóng cho hàm mật độ xác suất (PDF) và hàm phân phối tích lũy (CDF) của hệ số kênh tương đương $A$.
  • Hệ số tăng ích đa dạng của hệ thống: $$G_{RIS} = \left(\frac{16 - \pi^2}{\pi^2}\right) \left(\frac{\pi^2}{16 - \pi^2} N\right)$$ cho thấy bậc đa dạng tăng tỷ lệ thuận với số phần tử phản xạ $N$.
  • Biểu thức PDF, CDF của SNR đầu cuối ($e2e$ SNR) cho trường hợp tổng quát và trường hợp đặc biệt $N=1$ (chỉ ra bậc đa dạng bằng 4 khi $N=1$).
  • Các công thức giải tích tính xác suất dừng $P_0$ theo hàm Gamma không đầy đủ $\gamma(a, x)$ và hàm Bessel hiệu chỉnh loại hai $K_1(x)$.
  • Biểu thức tính dung lượng Ergodic $C$.

Cuối chương, tác giả xây dựng lưu đồ giải thuật của chương trình chính, chương trình con phân tích giải tích (SNR_LT) và chương trình con mô phỏng Monte Carlo (ASNR_SM) trên MATLAB.

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ

Chương này công bố và phân tích các đồ thị kết quả mô phỏng thu được từ MATLAB:

  • Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trung bình (Average SNR): Đồ thị so sánh giữa đường phân tích giải tích (đường nét liền) và mô phỏng thực tế (các điểm hình vuông) theo công suất phát $\rho_t$ (từ 0 đến 20 dB). Kết quả cho thấy Average SNR tăng tuyến tính theo $\rho_t$. Khi $N=1$, tại mức $\text{SNR} = 10^1\text{ dB}$ thì $\rho_t = 4\text{ dB}$, và tại $\text{SNR} = 10^2\text{ dB}$ thì $\rho_t = 14\text{ dB}$. Đường mô phỏng Monte Carlo hoàn toàn trùng khớp với đường giải tích lý thuyết, khẳng định RIS không gây suy hao phụ mà giúp duy trì năng lượng tập trung.
  • Xác suất dừng (Outage Probability): Đồ thị biểu diễn OP theo SNR với các giá trị $N$ khác nhau ($N=1, 2, 5$). Khi tăng SNR, OP giảm mạnh; khi tăng số phần tử $N$, hiệu năng ngắt được cải thiện rõ rệt. Với $N=5$, khi SNR tăng từ $-20\text{ dB}$ lên $-10\text{ dB}$, OP giảm từ $10^0$ xuống $10^{-1}$; khi SNR đạt $30\text{ dB}$, OP giảm sâu xuống mức $10^{-16}$. Giới hạn số mẫu mô phỏng $10^4$ làm cho đường mô phỏng số bám sát lý thuyết đến ngưỡng xác suất $10^{-5}$.
  • Dung lượng Ergodic (Ergodic Capacity): Đồ thị biểu diễn dung lượng $C$ theo $\rho_t$ có dạng đường cong logarithm. Khi $\rho_t = 10\text{ dB}$, EC đạt khoảng $5\text{ bps/Hz}$; khi $\rho_t = 30\text{ dB}$, EC tăng lên đạt mức xấp xỉ $10\text{ bps/Hz}$. Khi số lượng phần tử $N$ tăng lên, dung lượng Ergodic của toàn hệ thống được nâng cao tương ứng.

CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ KẾT LUẬN

Chương cuối cùng tổng kết các kết quả đạt được, đánh giá tính khả thi và tiềm năng ứng dụng thực tiễn của công nghệ RIS trong mạng thông tin tương lai. Tác giả chỉ ra các ưu điểm vượt trội của RIS về mặt tiết kiệm năng lượng, giá thành phần cứng thấp và kích thước siêu mỏng, đồng thời thẳng thắn nêu lên các hạn chế kỹ thuật: công nghệ chưa hoàn thiện, giá thành giai đoạn đầu thử nghiệm còn cao, việc triển khai thực tế đòi hỏi nhiều thời gian nghiên cứu hoàn thiện thuật toán ước lượng kênh và điều khiển pha thời gian thực.

Kết quả và đóng góp

Số liệu và kết quả thực nghiệm mô phỏng

Thông qua việc lập trình và chạy mô phỏng trên phần mềm MATLAB với cỡ mẫu $10^4$ khung truyền, các kết quả định lượng cụ thể của hệ thống mạng vô tuyến hỗ trợ bởi RIS đã được xác lập:

Thông số đánh giá Điều kiện khảo sát Kết quả định lượng thu nhận từ văn bản
Average SNR ($N=1$) $\rho_t = 4\text{ dB}$ Average SNR đạt xấp xỉ $10^1\text{ dB}$
Average SNR ($N=1$) $\rho_t = 14\text{ dB}$ Average SNR đạt xấp xỉ $10^2\text{ dB}$
Bậc đa dạng (Diversity Order) Trường hợp $N = 1$ Đạt giá trị bằng 4
Xác suất dừng (OP) ($N=5$) $\text{SNR} = -20\text{ dB}$ $\text{OP} = 10^0$ ($1.0$)
Xác suất dừng (OP) ($N=5$) $\text{SNR} = -10\text{ dB}$ $\text{OP} = 10^{-1}$ ($0.1$)
Xác suất dừng (OP) ($N=5$) $\text{SNR} = 30\text{ dB}$ $\text{OP} = 10^{-16}$ (theo đường giải tích lý thuyết)
Dung lượng Ergodic (EC) $\rho_t = 10\text{ dB}$ $\text{EC} \approx 5$
Dung lượng Ergodic (EC) $\rho_t = 30\text{ dB}$ $\text{EC} \approx 10$

Đóng góp của đề tài

  1. Kiểm chứng mô hình lý thuyết: Đã cụ thể hóa khung phân tích giải tích từ các công bố khoa học quốc tế năm 2020 về RIS, chuyển hóa thành công các biểu thức toán học phức tạp (hàm Bessel, hàm Gamma không đầy đủ) thành thuật toán lập trình trên MATLAB.
  2. Khẳng định tính chính xác giữa lý thuyết và mô phỏng: Kết quả mô phỏng số Monte Carlo hoàn toàn khớp với đường biểu diễn giải tích lý thuyết đối với hai chỉ số Average SNR và Xác suất dừng (OP), chứng minh tính đúng đắn của mô hình toán học đã xây dựng.
  3. Làm rõ vai trò của số lượng phần tử $N$: Đồ án chứng minh một cách định lượng rằng việc tăng số lượng phần tử Metasurface ($N$) trên bề mặt RIS là giải pháp trực tiếp giúp khuếch đại SNR trung bình, hạ thấp xác suất dừng và mở rộng dung lượng Ergodic mà không cần trang bị thêm các bộ khuếch đại công suất hay chuỗi RF tiêu tốn điện năng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được nêu trong văn bản

  • Phạm vi nghiên cứu: Đề tài chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu lý thuyết tổng quan và mô phỏng số trên phần mềm, hoàn toàn chưa có mô hình phần cứng thực nghiệm để đo kiểm trong môi trường vật lý thực tế.
  • Giới hạn thuật toán mô phỏng: Do năng lực tính toán và việc thiết lập số lượng mẫu thử Monte Carlo ở mức $10^4$ bit frames, đồ thị mô phỏng thực tế của xác suất dừng (OP) chỉ có thể bám sát đường lý thuyết đến ngưỡng $10^{-5}$, chưa thể biểu diễn các giá trị xác suất cực nhỏ ở vùng SNR cao ($> 10\text{ dB}$ với $N=5$).
  • Độ phức tạp toán học của Dung lượng Ergodic: Phân tích giải tích lý thuyết cho dung lượng Ergodic chưa được hoàn thiện trên đồ thị do độ phức tạp tính toán rất cao của công thức tích phân giải tích chứa hàm logarit và hàm Bessel, nhóm tác giả chỉ cung cấp kết quả mô phỏng Monte Carlo thực nghiệm cho chỉ số này.
  • Rào cản triển khai: Công nghệ RIS vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu của chuẩn mạng 6G, chi phí sản xuất linh kiện vi cấu trúc ban đầu dự kiến cao, việc bảo trì và điều khiển búp sóng thời gian thực gặp nhiều thách thức.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng thuật toán phân tích giải tích cho dung lượng Ergodic để hoàn thiện việc so sánh lý thuyết - mô phỏng cho cả 3 chỉ số.
  • Tăng số lượng mẫu thử ($> 10^6$ frames) trên các hệ thống tính toán hiệu năng cao để mô phỏng chính xác các xác suất dừng cực nhỏ.
  • Nghiên cứu mô hình mạng mở rộng: đa người dùng (Multi-User), đa ăng-ten (MIMO hỗ trợ bởi RIS), và xem xét sự ảnh hưởng của việc ước lượng kênh không hoàn hảo (Imperfect CSI).
  • Từng bước tiếp cận thiết kế phần cứng bề mặt Metasurface thực nghiệm khi điều kiện trang thiết bị cho phép.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận này là nguồn tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên cao học ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông: Tài liệu cung cấp bức tranh toàn cảnh về kiến trúc lớp vật lý mạng 6G, đặc biệt là nguyên lý hoạt động, cấu tạo vi dải 3 lớp và cơ chế lái sóng của bề mặt phản xạ thông minh (RIS).
  • Người nghiên cứu mô phỏng hệ thống thông tin vô tuyến: Phần mô hình hóa toán học kênh truyền Rayleigh và mã nguồn MATLAB mẫu (trình bày chi tiết trong chương 3 và phụ lục) là tài liệu tham khảo trực tiếp để xây dựng các chương trình mô phỏng Monte Carlo đánh giá SNR, OP và EC cho các hệ thống viễn thông tương tự.
  • Kỹ sư nghiên cứu giải pháp vùng phủ sóng: Các phân tích so sánh giữa RIS, Massive MIMO và Relay tại Bảng 2.1 cung cấp cơ sở kỹ thuật để lựa chọn giải pháp tối ưu hóa năng lượng và chi phí trong thiết kế mạng vô tuyến tương lai.

Câu hỏi thường gặp

1. Bề mặt phản xạ thông minh (RIS) trong đồ án có cấu tạo vật lý gồm những thành phần nào?
Bề mặt RIS được cấu tạo bởi 3 lớp chính: lớp ngoài cùng là chất nền điện môi chứa mảng $N$ phần tử Metasurface (tích hợp các diode PIN hoặc Varactor Diode để điều chỉnh góc dịch pha); lớp giữa là một mặt phẳng bằng đồng có chức năng ngăn chặn rò rỉ năng lượng sóng điện từ; và lớp trong cùng là bo mạch điều khiển cung cấp điện áp phân cực để tái cấu hình trạng thái của các phần tử phản xạ.

2. Điểm khác biệt căn bản về phần cứng giữa RIS và trạm chuyển tiếp (Relay) truyền thống là gì?
Theo bảng so sánh trong đồ án, Relay là thiết bị hoạt động chủ động, yêu cầu nhiều chuỗi tần số vô tuyến (RF chains), tiêu thụ năng lượng cao và chi phí phần cứng lớn do phải thu, khuếch đại hoặc giải mã rồi phát lại tín hiệu. Ngược lại, RIS hoạt động như một bề mặt phản xạ thụ động, không yêu cầu chuỗi RF (0 RF chains), không cần bộ khuếch đại hay bộ biến đổi ADC/DAC, do đó có chi phí phần cứng và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn rất nhiều.

3. Số lượng phần tử Metasurface ($N$) ảnh hưởng như thế nào đến các chỉ số hiệu năng của hệ thống?
Số lượng phần tử $N$ tỷ lệ thuận với bậc đa dạng của hệ thống ($G_{RIS}$). Khi $N$ tăng lên:

  • Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trung bình (Average SNR) tăng tuyến tính.
  • Xác suất dừng (Outage Probability) giảm rõ rệt (với cùng một mức SNR, hệ thống có $N$ lớn hơn sẽ đạt độ tin cậy cao hơn, ví dụ tại $\text{SNR} = -10\text{ dB}$, $N=5$ giúp OP giảm xuống $10^{-1}$).
  • Dung lượng Ergodic (EC) của toàn hệ thống được mở rộng đáng kể.

4. Tại sao trên đồ thị mô phỏng Xác suất dừng (OP), đường mô phỏng Monte Carlo không bám sát hoàn toàn đường giải tích lý thuyết ở vùng SNR cao?
Do giới hạn về thời gian và năng lực tính toán, chương trình mô phỏng Monte Carlo trên MATLAB được thiết lập với độ dài khung truyền $10^4$ mẫu thử ($bit_frame = 10^4$). Với cỡ mẫu này, độ phân giải xác suất nhỏ nhất có thể ghi nhận là $1/10^4 = 10^{-4}$ (hoặc xấp xỉ $10^{-5}$). Do đó, khi SNR tăng cao khiến xác suất dừng lý thuyết giảm sâu xuống dưới $10^{-5}$ (chẳng hạn đạt $10^{-16}$ tại $\text{SNR} = 30\text{ dB}$), chương trình mô phỏng không thể xuất hiện sự kiện ngắt để ghi nhận điểm dữ liệu thực nghiệm.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành việc nghiên cứu tổng quan về nguyên lý hoạt động, cấu trúc phần cứng và mô hình toán học của bề mặt phản xạ thông minh (RIS) trong mạng truyền thông không dây 6G. Thông qua việc phân tích giải tích và mô phỏng số trên MATLAB, nghiên cứu đã chứng minh một cách định lượng khả năng cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, giảm thiểu xác suất dừng và nâng cao dung lượng Ergodic của hệ thống khi gia tăng số lượng phần tử Metasurface. Mặc dù còn hạn chế về việc chưa triển khai đo kiểm trên phần cứng thực tế và giới hạn số mẫu mô phỏng số, công trình đã xây dựng thành công bộ khung lý thuyết và thuật toán mô phỏng nền tảng cho các nghiên cứu chuyên sâu tiếp theo về công nghệ RIS.