I. Tối ưu hóa hiệu năng hệ thống thông tin vô tuyến MIMO và Massive MIMO
Hệ thống thông tin vô tuyến MIMO và Massive MIMO đang trở thành xu hướng chủ đạo trong lĩnh vực viễn thông hiện đại. Đặc biệt, việc tối ưu hóa hiệu năng của các hệ thống này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất hệ thống mà còn tăng cường khả năng truyền tải dữ liệu, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Luận văn này sẽ tập trung vào các phương pháp tối ưu hóa, từ việc thiết kế bộ tiền mã hóa đến phân bổ công suất phát, nhằm cải thiện tín hiệu vô tuyến và khả năng truyền tải trong các mạng MIMO. Các giải pháp được đề xuất sẽ được phân tích và đánh giá dựa trên các mô hình thực nghiệm và lý thuyết, nhằm xác định mức độ hiệu quả của từng phương pháp.
1.1 Giới thiệu về công nghệ MIMO
Công nghệ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) cho phép sử dụng nhiều anten để truyền và nhận tín hiệu, từ đó tăng cường tín hiệu vô tuyến và giảm thiểu can nhiễu. Mô hình MIMO không chỉ cải thiện hiệu suất phổ mà còn góp phần nâng cao hiệu suất năng lượng trong các hệ thống truyền thông. Việc áp dụng công nghệ MIMO trong các mạng HetNet (Mạng hỗn hợp) đã chỉ ra rằng, khả năng truyền tải dữ liệu có thể tăng gấp nhiều lần mà không cần mở rộng băng thông. Nghiên cứu cho thấy rằng, việc tối ưu hóa thiết kế anten và phương pháp truyền tải có thể giúp cải thiện đáng kể khả năng truy cập và tăng cường tín hiệu cho người dùng cuối.
1.2 Tối ưu hóa hiệu suất năng lượng trong hệ thống MIMO
Một trong những thách thức lớn nhất trong việc tối ưu hóa hiệu suất năng lượng của hệ thống MIMO là sự phân bổ công suất phát cho từng anten. Luận văn này sẽ trình bày các phương pháp tối ưu hóa, bao gồm việc áp dụng giải thuật Dinkelbach và Block Coordinate Ascent (BCA) để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng trong mạng MIMO HetNet. Các nghiên cứu cho thấy rằng, việc áp dụng các giải pháp này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất năng lượng mà còn giảm thiểu tiêu thụ năng lượng tổng thể của hệ thống. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng, việc tối ưu hóa công suất phát có thể nâng cao khả năng truy cập và độ tin cậy của mạng, từ đó mang lại lợi ích cho cả nhà cung cấp dịch vụ và người dùng.
1.3 Tối ưu hóa tốc độ truyền tải trong hệ thống FD MIMO
Hệ thống FD MIMO (Full-Duplex MIMO) cho phép truyền và nhận tín hiệu đồng thời, từ đó gia tăng đáng kể tốc độ truyền tải. Luận văn sẽ nghiên cứu việc tối ưu hóa tổng tốc độ của hệ thống này thông qua việc áp dụng phương pháp Gradient Projection (GP). Phương pháp này cho phép tìm ra thiết kế tối ưu cho bài toán cực đại hóa hàm tổng tốc độ, giúp cải thiện hiệu suất phổ và tín hiệu vô tuyến. Kết quả cho thấy rằng, việc tối ưu hóa tốc độ không chỉ nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn giảm thiểu độ trễ trong việc truyền tải dữ liệu. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh phát triển các ứng dụng yêu cầu băng thông cao và độ trễ thấp.
II. Phân bổ công suất phát trong mạng Massive MIMO
Mạng Massive MIMO với số lượng anten lớn có khả năng phục vụ nhiều người dùng đồng thời, từ đó tối ưu hóa hiệu suất phổ và tín hiệu vô tuyến. Luận văn sẽ trình bày cách phân bổ công suất phát cho nhiều người dùng trong mạng này nhằm tối ưu hóa sự công bằng theo tỷ lệ của hiệu suất phổ. Các giải thuật lặp dựa trên phương pháp trị riêng tổng quát và phương pháp GP được áp dụng để giải quyết bài toán tối ưu này. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng, việc phân bổ công suất phát hợp lý có thể giúp nâng cao tín hiệu vô tuyến và cải thiện khả năng truy cập cho người dùng. Điều này không chỉ nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn tối ưu hóa hiệu suất tổng thể của hệ thống.
2.1 Mô hình hệ thống và vấn đề thiết kế
Mô hình hệ thống trong mạng Cell-free Massive MIMO cho phép các anten được phân bố rộng rãi, giúp giảm thiểu can nhiễu và nâng cao hiệu suất năng lượng. Luận văn sẽ phân tích các vấn đề thiết kế liên quan đến việc huấn luyện và truyền dữ liệu, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa công suất phát cho từng người dùng. Việc áp dụng quy tắc Armijo trong các thuật toán tối ưu hóa sẽ giúp đảm bảo tính hiệu quả và công bằng trong việc phân bổ tài nguyên mạng. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng, việc tối ưu hóa thiết kế có thể giúp nâng cao khả năng truy cập và tín hiệu vô tuyến, từ đó cải thiện trải nghiệm người dùng trong các ứng dụng thực tế.
2.2 Kết quả mô phỏng và phân tích hiệu suất
Kết quả mô phỏng cho thấy rằng, việc tối ưu hóa công suất phát trong mạng Massive MIMO có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phổ và tín hiệu vô tuyến. Các thông số mô phỏng được thiết lập dựa trên các tiêu chí thực tế, nhằm đánh giá tính hiệu quả của các giải pháp đề xuất. Phân tích hiệu suất cho thấy rằng, sự công bằng theo tỷ lệ trong việc phân bổ công suất phát không chỉ nâng cao khả năng truy cập mà còn tối ưu hóa hiệu suất năng lượng của hệ thống. Điều này cho thấy rằng, các nghiên cứu trong luận văn có thể mang lại giá trị thực tiễn cao cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trong việc triển khai các giải pháp mạng hiệu quả.
