Thiết kế và phân tích giao thức nâng cao hiệu suất mạng hợp tác hai chiều

LÝ LỊCH CÁ NHÂN

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM TẠ

1. MỞ ĐẦU

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu

1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

1.7. Cấu trúc của luận án

2. TỔNG QUAN NHỮNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1. Các công bố của các tác giả quốc tế về mạng hợp tác hai chiều

2.2. Các công bố của các tác giả trong nước về mạng hợp tác hai chiều

2.3. Mạng hợp tác hai chiều

2.4. Đa truy cập phi trực giao miền công suất và triệt can nhiễu tuần tự

2.5. Kỹ thuật lựa chọn thiết bị chuyển tiếp

2.6. Thu hoạch năng lượng vô tuyến

2.7. Bề mặt phản xạ thông minh có thể cấu hình lại

2.8. Công nghệ vô tuyến nhận thức

2.9. Kênh truyền fading Rayleigh

2.10. Thông tin trạng thái kênh truyền

3. MẠNG HỢP TÁC HAI CHIỀU SỬ DỤNG KỸ THUẬT TRIỆT CAN NHIỄU TUẦN TỰ VÀ MÃ HÓA MẠNG SỐ

3.1. Mô hình nghiên cứu

3.2. Quá trình truyền nhận tín hiệu và tỉ số tín hiệu trên nhiễu

3.3. Phân tích hiệu năng mạng

3.3.1. Xác suất dừng của giao thức SIC-2TS

3.3.2. Xác suất dừng của giao thức SIC-3TS

3.3.3. Xác suất dừng của giao thức CONV-4TS

3.3.4. Thông lượng của ba giao thức

3.4. Mô phỏng và thảo luận các kết quả

3.4.1. Xác suất dừng hoạt động của hai nguồn

3.4.2. Thông lượng của hệ thống

4. MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC HAI CHIỀU SỬ DỤNG BỀ MẶT PHẢN XẠ THÔNG MINH

4.1. Mô hình nghiên cứu

4.2. Quá trình truyền nhận tín hiệu và tỉ số tín hiệu trên nhiễu

4.3. Phân tích hiệu năng mạng

4.4. Mô phỏng và thảo luận các kết quả

5. THU HOẠCH NĂNG LƯỢNG PHI TUYẾN TRONG MẠNG VÔ TUYẾN HỢP TÁC HAI CHIỀU

5.1. Mô hình nghiên cứu

5.2. Quá trình truyền nhận tín hiệu và tỉ số tín hiệu trên nhiễu

5.3. Phân tích hiệu năng mạng

5.4. Mô phỏng và thảo luận các kết quả

6. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN

CHỨNG MINH CÔNG THỨC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

I. Thiết kế giao thức

Luận án đề xuất ba mô hình và giao thức mạng mới nhằm nâng cao hiệu suất của mạng hợp tác hai chiều. Mô hình đầu tiên sử dụng kỹ thuật lựa chọn thiết bị chuyển tiếp bán phần, triệt can nhiễu tuần tự (SIC), và mã hóa mạng số (DNC). Các kỹ thuật này giúp giảm thời gian thu thập thông tin trạng thái kênh truyền (CSI) và tối ưu hóa số khe thời gian truyền nhận dữ liệu. Kết quả cho thấy thông lượng hệ thống được cải thiện đáng kể so với các phương pháp truyền thống.

1.1. Kỹ thuật lựa chọn thiết bị chuyển tiếp

Kỹ thuật lựa chọn thiết bị chuyển tiếp bán phần được áp dụng để giảm thời gian thu thập CSI. Phương pháp này giúp tối ưu hóa quá trình truyền dữ liệu bằng cách chọn thiết bị chuyển tiếp phù hợp nhất dựa trên điều kiện kênh truyền. Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu suất hệ thống được cải thiện rõ rệt khi sử dụng kỹ thuật này.

1.2. Triệt can nhiễu tuần tự và mã hóa mạng số

Kỹ thuật SIC và DNC được kết hợp để giảm số khe thời gian truyền nhận dữ liệu. SIC giúp loại bỏ nhiễu từ các tín hiệu khác, trong khi DNC tối ưu hóa quá trình mã hóa và giải mã dữ liệu. Sự kết hợp này giúp tăng thông lượng hệ thống và giảm xác suất dừng.

II. Phân tích giao thức

Luận án tiến hành phân tích hiệu suất của các giao thức mạng đề xuất trong các điều kiện lý tưởng và thực tế. Các mô hình được đánh giá dựa trên các tiêu chí như xác suất dừng, thông lượng hệ thống, và hiệu quả sử dụng phổ tần. Kết quả phân tích cho thấy các giao thức đề xuất đạt hiệu suất cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

2.1. Xác suất dừng

Xác suất dừng được phân tích dựa trên các tham số như công suất phát, khoảng cách giữa các thiết bị, và số lượng phần tử phản xạ trong RIS. Kết quả cho thấy các giao thức đề xuất giảm đáng kể xác suất dừng so với các phương pháp truyền thống.

2.2. Thông lượng hệ thống

Thông lượng hệ thống được cải thiện đáng kể nhờ việc áp dụng các kỹ thuật SIC, DNC, và lựa chọn thiết bị chuyển tiếp bán phần. Kết quả mô phỏng cho thấy thông lượng tăng lên khi sử dụng các giao thức đề xuất, đặc biệt trong các điều kiện kênh truyền phức tạp.

III. Hiệu suất mạng hợp tác hai chiều

Luận án tập trung vào việc nâng cao hiệu suất mạng của mạng hợp tác hai chiều thông qua việc sử dụng các công nghệ tiên tiến như RIS, vô tuyến nhận thức, và thu hoạch năng lượng. Các mô hình đề xuất giúp cải thiện hiệu quả sử dụng phổ tần, hiệu quả năng lượng, và giảm chi phí triển khai hệ thống.

3.1. Bề mặt phản xạ thông minh RIS

RIS được sử dụng trong mô hình mạng vô tuyến nhận thức hai chiều để tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và tiết kiệm năng lượng. RIS không cần năng lượng hoạt động và không có phần cứng phức tạp, giúp giảm chi phí triển khai và vận hành.

3.2. Thu hoạch năng lượng phi tuyến

Mô hình thu hoạch năng lượng phi tuyến được đề xuất để tiết kiệm năng lượng cho các mạng không dây chi phí thấp như WSN và IoT. Kết quả nghiên cứu cho thấy tồn tại hệ số phân bổ công suất tối ưu để hệ thống đạt xác suất dừng nhỏ nhất.

IV. Tối ưu hóa mạng

Luận án đề xuất các phương pháp tối ưu hóa mạng để cải thiện hiệu suất của mạng hợp tác hai chiều. Các phương pháp này bao gồm tối ưu hóa công suất phát, lựa chọn thiết bị chuyển tiếp, và sử dụng các công nghệ tiên tiến như RIS và thu hoạch năng lượng. Kết quả cho thấy các phương pháp đề xuất giúp tăng thông lượng hệ thống, giảm xác suất dừng, và cải thiện hiệu quả sử dụng phổ tần.

4.1. Tối ưu hóa công suất phát

Phương pháp tối ưu hóa công suất phát được áp dụng để đảm bảo hiệu suất hệ thống trong các điều kiện kênh truyền khác nhau. Kết quả cho thấy việc tối ưu hóa công suất phát giúp giảm xác suất dừng và tăng thông lượng hệ thống.

4.2. Sử dụng công nghệ RIS

RIS được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất của mạng hợp tác hai chiều. Kết quả nghiên cứu cho thấy RIS giúp tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và giảm chi phí triển khai hệ thống.

Thiết Kế Và Phân Tích Giao Thức Nâng Cao Hiệu Suất Mạng Hợp Tác Hai Chiều