Luận án tiến sĩ về phẩm chất hệ thống IBFD SM trong lựa chọn ăng ten phát và chuyển tiếp vô tuyến

• Tác giả: Nguyễn Lê Vân
• Người hướng dẫn: GS. Trần Xuân Nam
• Trường học: Học viện Kỹ thuật Quân sự
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Phẩm Chất Hệ Thống IBFD-SM Cho Lựa Chọn Ăng Ten Phát Và Chuyển Tiếp Vô Tuyến
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
• 1.1. Tổng quan về điều chế không gian
• 1.2. Nguyên lý thực hiện điều chế không gian
• 1.3. Ưu, nhược điểm của điều chế không gian
• 1.4. Tổng quan về truyền thông song công trên cùng băng tần
• 1.5. Nguyên lý truyền thông song công
• 1.6. Ưu, nhược điểm của truyền thông song công
• 1.7. Một số mô hình truyền dẫn song công
• 1.8. Các tham số phân tích phẩm chất hệ thống
• 1.9. Xác suất dừng hệ thống
• 1.10. Xác suất lỗi ký hiệu. Dung lượng Ergodic của hệ thống
• 1.11. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH PHẨM CHẤT HỆ THỐNG IBFD-SM TRONG TRƯỜNG HỢP LIÊN LẠC ĐIỂM - ĐIỂM
• 2.1. Phân tích phẩm chất hệ thống IBFD-SM khi không sử dụng kỹ thuật lựa chọn ăng-ten phát
• 2.1.1. Động lực nghiên cứu
• 2.1.2. Mô hình hệ thống
• 2.1.3. Phân tích phẩm chất hệ thống
• 2.1.4. Xác suất lỗi ký hiệu
• 2.1.5. Dung lượng Ergodic
• 2.1.6. Kết quả mô phỏng và thảo luận
• 2.1.7. Kết luận vấn đề nghiên cứu
• 2.2. Nâng cao phẩm chất hệ thống IBFD-SM thông qua sử dụng kỹ thuật lựa chọn ăng-ten phát
• 2.2.1. Động lực nghiên cứu
• 2.2.2. Mô hình hệ thống
• 2.2.3. Phân tích phẩm chất hệ thống
• 2.2.4. Xác suất lỗi ký hiệu
• 2.2.5. Kết quả mô phỏng và thảo luận
• 2.2.6. Kết luận vấn đề nghiên cứu
• 2.3. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH PHẨM CHẤT HỆ THỐNG IBFD-SM TRONG MẠNG VÔ TUYẾN CHUYỂN TIẾP
• 3.1. Động lực nghiên cứu
• 3.2. Mô hình hệ thống
• 3.3. Phân tích phẩm chất hệ thống
• 3.4. Xác suất lỗi ký hiệu
• 3.5. Dung lượng Ergodic
• 3.6. Phân bổ công suất tối ưu cho nút chuyển tiếp FD
• 3.7. Xây dựng thuật toán
• 3.8. Phân tích độ phức tạp tính toán
• 3.9. Kết quả tính toán số và thảo luận
• 3.10. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TƯƠNG LAI
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU

I. Tổng quan về hệ thống IBFD

Hệ thống IBFD (In-Band Full-Duplex) là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực truyền thông vô tuyến, cho phép thiết bị thu và phát tín hiệu trên cùng một tần số và tại cùng một thời điểm. Điều này giúp tăng gấp đôi dung lượng truyền thông so với các hệ thống bán song công (Half-Duplex). Tuy nhiên, việc này cũng tạo ra thách thức lớn về nhiễu tự thân (Self-Interference - SI), ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu thu được. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ thuật triệt nhiễu tự thân (Self-Interference Cancellation - SIC) đã được phát triển, cho phép giảm thiểu tác động của SI đến mức có thể chấp nhận được. Nghiên cứu về phẩm chất hệ thống IBFD là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất truyền thông trong các ứng dụng thực tế, đặc biệt trong bối cảnh phát triển mạng 5G và Internet kết nối vạn vật (IoT).

1.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống IBFD

Hệ thống IBFD hoạt động dựa trên nguyên lý cho phép truyền và nhận tín hiệu đồng thời. Điều này có nghĩa là thiết bị có thể phát tín hiệu trong khi vẫn thu tín hiệu từ nguồn khác mà không cần phải tạm dừng một trong hai hoạt động. Nguyên lý này giúp tối ưu hóa băng thông và giảm độ trễ trong truyền thông. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả tối ưu, cần phải có các giải pháp triệt nhiễu hiệu quả nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu tự thân. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng các kỹ thuật SIC có thể giúp giảm thiểu SI xuống mức thấp, từ đó cải thiện đáng kể phẩm chất hệ thống.

II. Phân tích phẩm chất hệ thống IBFD SM

Hệ thống IBFD-SM (In-Band Full-Duplex Spatial Modulation) kết hợp giữa công nghệ IBFD và điều chế không gian (Spatial Modulation - SM). Điều này không chỉ giúp tăng cường hiệu suất truyền thông mà còn giảm thiểu độ phức tạp trong việc xử lý tín hiệu. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng kỹ thuật lựa chọn ăng-ten phát có thể cải thiện đáng kể phẩm chất hệ thống. Các mô hình phân tích cho thấy rằng xác suất lỗi ký hiệu (Symbol Error Probability - SEP) và dung lượng Ergodic của hệ thống có thể được tối ưu hóa thông qua việc lựa chọn ăng-ten phát phù hợp. Điều này cho phép hệ thống hoạt động hiệu quả hơn trong môi trường có nhiều nhiễu và biến động.

2.1. Mô hình hệ thống IBFD SM

Mô hình hệ thống IBFD-SM được xây dựng dựa trên các yếu tố như số lượng ăng-ten phát và thu, cũng như các thông số kỹ thuật khác. Mô hình này cho phép phân tích các tham số như xác suất lỗi ký hiệu và dung lượng hệ thống trong các điều kiện khác nhau. Kết quả cho thấy rằng việc tối ưu hóa số lượng ăng-ten có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể về hiệu suất ăng-ten. Các nghiên cứu mô phỏng đã chỉ ra rằng hệ thống IBFD-SM có thể đạt được hiệu suất cao hơn so với các hệ thống truyền thống, nhờ vào khả năng triệt nhiễu và tối ưu hóa băng thông.

III. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống IBFD SM

Hệ thống IBFD-SM có nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực viễn thông, đặc biệt là trong các mạng 5G và IoT. Việc áp dụng công nghệ này giúp cải thiện đáng kể tín hiệu vô tuyến và giảm thiểu độ trễ trong truyền thông. Các ứng dụng bao gồm truyền thông đa phương tiện, điều khiển thiết bị thông minh và các hệ thống mạng di động. Nghiên cứu cho thấy rằng việc triển khai hệ thống IBFD-SM có thể giúp tăng cường khả năng bảo mật và hiệu quả sử dụng phổ tần, đáp ứng tốt nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

3.1. Tương lai của hệ thống IBFD SM

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ viễn thông, hệ thống IBFD-SM hứa hẹn sẽ trở thành một phần quan trọng trong các mạng vô tuyến thế hệ tiếp theo. Nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật mới để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống này sẽ là một trong những ưu tiên hàng đầu. Các công nghệ như MIMO cỡ lớn và truyền thông ở dải sóng mi-li-mét có thể được kết hợp với IBFD-SM để tạo ra các giải pháp truyền thông hiệu quả hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ và dung lượng truyền thông.