Tài liệu đánh giá xác suất dừng và thông lượng hệ thống bán song công

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG i Trang 1/41 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.......................................................................................VII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................IX CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG..................................1 1.1 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1G..........................................................................1 1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 2G..........................................................................2 1.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G..........................................................................2 1.4 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G..........................................................................3 1.5 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G..........................................................................5 CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG.............................................................6 2.1 HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG......................................................................................6 2.2 HỆ THỐNG AF...........................................................................................................6 2.3 GIAO THỨC DAF.......................................................................................................7 2.3.1 2.4 Hệ thống DF......................................................................................................7 NHIỄU PHẦN CỨNG....................................................................................................8 CHƯƠNG 3. KỸ THUẬT DF VÀ AF GIAO THỨC PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 3.1 ......................................................................................................................9 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG DF PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN...........................................9 3.1.1 Giai đoạn Realay nhận năng lượng từ nguồn.................................................10 3.1.2 Giai đoạn Relay xử lý thông tin nhận từ Nguồn.............................................10 3.1.3 Giai đoạn từ Relay tới Đích............................................................................11 3.1.4 Xác suất dừng..................................................................................................11 3.1.5 Thông lượng hệ thống.....................................................................................12 3.2 KỸ THUẬT AF PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN............................................................12 3.2.1 Giai đoạn nhận năng lượng từ nguồn:............................................................12 3.2.2 Tín hiệu thu được tại R....................................................................................13 ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 2/41 3.2.3 Tín hiệu nhận tại D.........................................................................................13 CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT DF VÀ AF GIAO THỨC PHÂN CHIA THEO CÔNG SUẤT 4.1 ....................................................................................................................15 KỸ THUẬT DF PHÂN CHIA THEO CÔNG SUẤT..........................................................15 4.1.1 Quá trình nhận năng lượng từ Nguồn tới Relay.............................................15 4.1.2 Tín hiệu thu được tại R....................................................................................15 4.1.3 Tín hiệu thu được tại D...................................................................................15 4.2 KỸ THUẬT AF PHÂN CHIA THEO CÔNG SUẤT..........................................................16 4.2.1 Quá trình nhận năng lượng từ Nguồn tới Relay.............................................16 4.2.2 Tín hiệu thu được tại R....................................................................................16 4.2.3 Tín hiệu thu được tại Đích..............................................................................17 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT.............................................18 5.1 THÔNG LƯỢNG TRONG KỸ THUẬT CHUYỂN TIẾP DF GIAO THỨC PHÂN CHIA CÔNG SUẤT .................................................................................................................................18 5.1.1 Thông lượng trong kỹ thuật chuyển tiếp DF giao thức phân chia công suất và ảnh hưởng của công suất phát.......................................................................................18 5.2 THÔNG LƯỢNG TRONG KỸ THUẬT CHUYỂN TIẾP AF GIAO THỨC PHÂN CHIA CÔNG SUẤT .................................................................................................................................20 5.3 THÔNG LƯỢNG VÀ XÁC SUẤT DỪNG TRONG KỸ THUẬT CHUYỂN TIẾP DF GIAO THỨC PHÂN CHIA THỜI GIAN........................................................................................................22 5.3.1 Kết quả mô phỏng ở hệ thống DF với sự thay đổi theo thời gian giao thức ảnh hưởng của công suất phát..............................................................................................22 5.3.2 Kết quả mô phỏng ở hệ thống DF với sự thay đổi theo thời gian giao thức ảnh hưởng của tỉ lệ phân chia thời gian:..............................................................................24 5.3.3 Kết quả mô phỏng ở hệ thống AF với sự thay đổi theo tỉ lệ thời gian và ảnh hưởng của công suất phát..............................................................................................26 5.3.4 So sánh kết quả mô phỏng giữa hai hệ thống DF và AF................................28 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................30 PHỤ LỤC ....................................................................................................................31 ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 3/41 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1-1: ĐIỆN THOẠI Ở THẾ HỆ 1G.......................................................................1 HÌNH 1-2: ĐIỆN THOẠI THẾ HỆ 2G............................................................................2 HÌNH 1-3: SỰ TIÊN TIẾN CỦA CÁC THẾ HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG[1].............4 HÌNH 1-1: GIAO THỨC CHUYỂN TIẾP AF [3]..........................................................7 HÌNH 1-2: GIAO THỨC DAF [3]....................................................................................7 HÌNH 1-2: PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN TIẾP DF [3]....................................................8 HÌNH 2-1: BA GIAI ĐOẠN CỦA MÔ HÌNH CHUYỂN TIẾP HDX [5]....................9 HÌNH 2-2: SỰ PHÂN CHIA KHE THỜI GIAN CỦA MÔ HÌNH HDX [5].............10 HÌNH 5-1: THÔNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG DF GIAO THỨC PHÂN CHIA CÔNG SUẤT....................................................................................................................19 HÌNH 5-2: THÔNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG AF GIAO THỨC PHÂN CHIA CÔNG SUẤT....................................................................................................................20 HÌNH 5-3: XÁC SUẤT DỪNG TRONG HỆ THỐNG AF GIAO THỨC PHÂN CHIA CÔNG SUẤT....................................................................................................................21 HÌNH 5-4: THÔNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG DF GIAO THỨC PHÂN CHIA THỜI GIAN ....................................................................................................................22 HÌNH 5-5: XÁC SUẤT DỪNG TRONG HỆ THỐNG DF GIAO THỨC PHÂN CHIA THỜI GIAN ....................................................................................................................23 HÌNH 5-6: THÔNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG DF GIAO THỨC PHÂN CHIA THỜI GIAN ....................................................................................................................24 HÌNH 5-7: XÁC SUẤT DỪNG TRONG HỆ THỐNG DF GIAO THỨC PHÂN CHIA THỜI GIAN ....................................................................................................................25 HÌNH 5-8: THÔNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG AF GIAO THỨC PHÂN CHIA THỜI GIAN ....................................................................................................................26 ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 4/41 HÌNH 5-9: XÁC SUẤT DỪNG TRONG HỆ THỐNG AF GIAO THỨC PHÂN CHIA THỜI GIAN ....................................................................................................................27 HÌNH 5-10: KẾT QUẢ SO SÁNH HAI GIAO THỨC GIAO THỨC PHÂN CHIA THỜI GIAN ....................................................................................................................28 HÌNH 5-11: KẾT QUẢ SO SÁNH GIỮA HỆ THỐNG DF THEO TSR VÀ PSR....29 ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 5/41 CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Thông tin di động: là mạng thông tin cá nhân hoặc công cộng. Nó không đòi hỏi bất kỳ sự kết nối vật lý nào để thiết lập thông tin giữa 2 đối tượng thiết bị và các chương trình truy cập khác nhau, được sử dụng để thiết lập bao gồm cả kết nối không dây : TDMA, FDMA, CDMA, WCDMA [1]. 1.1 Hệ thống thông tin di động 1G Là thế hệ thông tin di động thế hệ đầu tiên khai thác vào năm 1977 tại Chicago, 1G dùng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA và điều chế tần số FM. Nó sử dụng các bộ thu phát bên ngoài ăng-ten, kết nối Analog đến các trạm cơ sở và nhận các tín hiệu thông qua mô-đun xử lý thoại được gắn trên các thiết bị di động. Đặc điểm:  Tính bảo mật kém  Không phù hợp sử dụng với các tiêu chuẩn thông tin mới nhất.  Kích thước khá lớn và khó sử dụng Hình 1-1: Điện thoại ở thế hệ 1G. ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 6/41 1.2 Hệ thống thông tin di động 2G Năm 1991, mạng di động 2G đầu tiên được thương mại hóa bởi GSM bởi nhà cung cấp mạng Radiolinja ở Phần Lan với một số cải tiến như: chất lượng thoại tốt hơn, hỗ trợ các dịch vụ số liệu (data). 2G sử dụng phương thức truy nhập TDMA và CDMA băng hẹp[1]. Đặc điểm:  Dung lượng được cải thiện.  Chống nhiễu và fading, bảo mật tốt hơn.  Sử dụng chuyển mạch kênh nên cung cấp linh hoạt dung lượng kênh cho người sử dụng.  Cho phép chuyển giao lưu lượng mềm giữa các vùng được phủ sóng với quy hoạch mạng đơn giản hơn.  Tổn tại một số nhược điểm như: đồng bộ phức tạp, cần nhiều mạch điện xử lý số hơn và chỉ cho hiệu suất sử dụng cao khi nhiều người dùng chung một tần số. Hình 1-2: Điện thoại thế hệ 2G. 1.3 Hệ thống thông tin di động 3G Mạng 3G cung cấp khả năng truyền dữ liệu thoại và không có dữ liệu thoại (GPS, tải nhạc, email và tin nhắn tức thì) qua cùng một mạng. Mạng 3G cung cấp ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 7/41 công suất băng thông rộng và hỗ trợ số lượng khách hàng thoại và dữ liệu lớn hơn với chi phí gia tăng thấp hơn 2G. Mạng 3G có thể hỗ trợ các dịch vụ thông tin truyền thông với tốc độ thấp nhất là 200 kbit / s. Tính năng tốt nhất của công nghệ 3G là giúp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn, dung lượng mạng lớn hơn và dịch vụ mạng sẽ được cải thiện rất nhiều. Mạng 3G sử dụng 3 công nghệ: WCDMA, CDMA2000, (UMTS, EDGE). Đặc điểm:  Định vị toàn cầu GPS, có thể truy nhập web tốc độ cao với cách dịch vụ gửi email dung lượng lớn.  Yêu cầu thiết bị sử dụng đáp ứng được băng thông cao. 1.4 Hệ thống thông tin di động 4G Hệ thống thông tin di động 4G là sự kế thừa của 3G với kỹ thuật WiMax và Long Term Evolution (LTE). Yêu cầu kỹ thuật của 4G bao gồm mạng chuyển mạch gói dựa trên địa chỉ IP và khả năng mở rộng băng thông kênh lên đến 40MHz[1]. Các công nghệ mạng 4G được sử dụng bao gồm: UMTS, OFDM, SDR, TDSCDMA, MIMO, WiMAX[2]. Một tháp 4G LTE có thể chứa đến 300-400 người. Cụ thể, 4G có khả năng giảm độ trễ đến mức cực kỳ thấp và lý tưởng cho các dịch vụ đòi hỏi phản ứng thời gian thực. Băng thông của 4G rộng hơn, tốc độ nhanh hơn, ngoài ra còn hỗ trợ các dịch vụ di động cao cấp như TV trực tuyến, video HD, trò chơi trực tuyến cao cấp và đáp ứng nhiều người dùng sử dụng. Đặc điểm:  Kết nối đa phương tiện di động và có thể kết nối mọi lúc mọi nơi với bất cứ ai  Hỗ trợ di động toàn cầu và là giải pháp không dây tích hợp  Dịch vụ cá nhân tùy biến. ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 8/41  Chi phí sử dụng công nghệ 4G sẽ rất tốn kém do tuổi thọ pin kém và bộ xử lý của thiết bị phải được thay đổi thường xuyên.  Kết nối chỉ được giới hạn ở các thành phố lớn hoặc khu vực thành thị. Hình 1-3: Sự tiên tiến của các thế hệ thông tin di động[1] ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 9/41 1.5 Hệ thống thông tin di động 5G Hình 1-4: Hệ thống thông tin di động 5G 5G sẽ sử dụng các trạm HAPS (High Altitude Stratospheric Platform Stations). Về cơ bản, các trạm HAPS là những chiếc máy bay treo lơ lửng ở một vị trí cố định trong khoảng cách từ 17km~22km so với mặt đất và hoạt động như một vệ tinh. Cách này sẽ giúp đường tín hiệu được thẳng hơn và giảm tình trạng bị cản trở bởi những kiến trúc cao tầng. Ngoài ra, nhờ độ cao, trạm cơ sở có khả năng bao phủ diện tích rộng lớn giúp những vấn đề về diện tích vùng phủ sóng. Dự tính tốc độ 5G có thể đạt đến 10Gbps, ngay cả ở vùng rìa phủ sóng, tốc độ vẫn có thể đạt từ 1 đến vài trăm Mbps. Ngoài tốc độ và băng thông cao hơn, dự kiến 5G cũng có nhiều tính năng giao tiếp tốt hơn giữa các thiết bị và bảo mật cực tốt. ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 10/41 CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG 2.1 Hệ thống bán song công Trong viễn thông, một hệ thống truyền song công là một hệ thống điểm – điểm bao gồm hai bên kết nối hoặc các thiết bị có thể giao tiếp với nhau theo cả hai hướng. Có hai loại hệ thống truyền song công là Full-duplex và Half-duplex. “Du” xuất phát từ “Double” có nghĩa là “đôi”, “plex” có nghĩ là “cấu trúc” (structure) hoặc là phần (parts of). Có nghĩa là một hệ thống song công có hai đường truyền dữ liệu được xác định rõ ràng, với mỗi đường dẫn mang thông tin chỉ với một hướng: từ A tới B hoặc từ B tới A. Trong bài, chỉ xét hệ thống Half-duplex (HDX). [4] Hệ thống HDX có thể cung cấp thông tin liên lạc ở cả hai hướng, nhưng ở tại mỗi thời điểm, tín hiệu chỉ được chạy theo một hướng. Một thiết bị có thể đóng vai trò thu và phát tín hiệu, nhưng tại một thời điểm chỉ có thể thực hiện một vai trò duy nhất bởi vì cả hai bên thu phát đều dùng chung một tần số [3]. Thông thường, một khi một bên bắt đầu nhận tín hiệu, nó phải đợi máy phát dừng phát trước khi trả lời. Các hệ thống HDX được sử dụng để bảo vệ băng thông, vì chỉ cần một kênh truyền thông đã có thể được chia sẻ luân phiên giữa hai hướng, ngoài ra, thời gian dành cho truyền tín hiệu được kiểm soát chặt chẽ bởi phần cứng nên giảm thiểu sự lãng phí của kênh dùng để chuyển đổi. 2.2 Hệ thống AF Giao thức chuyển tiếp AF (Amplify and forward), có nghĩa là khuếch đại và chuyển tiếp. Kỹ thuật này được sử dụng trong trường hợp thời gian tính toán hoặc công suất vốn có của trạm chuyển tiếp bị giới hạn, hay có thời gian trì hoãn. Trạm chuyển tiếp nhận được tín hiệu đã bị suy hao và cần phải khuếch đại lên trước khi truyền tiếp. ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 11/41 Hình 1-1: Giao thức chuyển tiếp AF [3] 2.3 Giao thức DAF Giao thức DAF (Decode, amplify and forward), có nghĩa là giải mã, khuếch đại và truyền. Nút chuyển tiếp sẽ giải mã tín hiệu nhận được từ node nguồn sau đó mã hóa lại rồi mới thực hiện khuếch đại và truyền đến đích. Phương pháp này đơn giản và có độ trễ xử lý thấp, nhưng không thể tránh được lỗi lan truyền. Mặt khác tín hiệu được ước tính và truyền tới đích. Hình 1-2: Giao thức DAF [3] 2.3.1 Hệ thống DF Hệ thống DF (Decoder and Forward) có nghĩa là giải mã và chuyển tiếp, phương pháp này được dùng trong việc truyền tính hiệu số. Tín hiệu đầu tiên nhận được sau ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 12/41 đó giải mã và được mã hóa, vì vậy nhiễu không được khuếch đại trong tín hiệu nhận được nên là phương thức truyền tối ưu nhất. Hình 1-2: Phương pháp chuyển tiếp DF [3] 2.4 Nhiễu phần cứng Trong thực tế, phần cứng của các nút vô tuyến không bao giờ hoàn hảo mà luôn luôn bị ảnh hưởng bởi các loại suy yếu, ví dụ như là: bộ chuyển tiếp không tuyến tính, nhiễu pha… Sự suy yếu này có tác động rất đáng kể, nhất là trong các hệ thống tốc độ cao. Vì vậy, chúng ta cần phải phân tích để đánh giá tác động của suy giảm do nhiễu tại các nút chuyển tiếp và nút đích trong giao thức giải mã và chuyển tiếp để có thể thấy được sử ảnh hưởng lên các thiết bị thu phát. ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 13/41 CHƯƠNG 3. KỸ THUẬT DF VÀ AF GIAO THỨC PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 3.1 Giới thiệu hệ thống DF phân chia theo thời gian Hệ thống chuyển tiếp Half-duplex trải qua 3 giai đoạn như sau: Nơi nút nguồn S (Source) sẽ gửi thông tin tới nút đích D (Destination) thông nút chuyển tiếp trung gian R (Relay) - giúp tiếp nhận và giải mã thông tin từ nút nguồn sau đó mã hóa và gửi thông tin tới nút đích mà chỉ cần nhận năng lượng từ nguồn S để hoạt động. [5] Hình 2-1: Ba giai đoạn của mô hình chuyển tiếp HDX [5] Từ nút R, ta có thể chia ra làm hai khoảng thời gian chính là khi Relay nhận tín hiệu từ nguồn, và thời gian mã hóa dữ liệu, gọi T là tổng thời gian thì ta có  và T là hai khoảng thời gian tương ứng. Sau đó, thời gian mã hóa dữ liệu được chia làm 2 phần, từ khi Relay tiếp nhận thông tin từ nút nguồn S và khi Relay gửi thông tin đã được giải mã tới đích D. ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 14/41 Hình 2-2: Sự phân chia khe thời gian của mô hình HDX [5] 3.1.1 Giai đoạn Realay nhận năng lượng từ nguồn Ở giai đoạn này, các tín hiệu nhận được từ Relay được thể hiện như sau: y RS = hxS +nr (1) Với - h: hệ số kênh từ Source tới Relay - xS: năng lượng tín hiệu truyền đi với E|.xe|2 = Ps ,với E|.| ký hiệu là kỳ vọng - n R là hệ số nhiễu trắng Gauss (AWGN - Additive White Gaussian Noise), với phương sai No. Như vậy, năng lượng thu được trong giai đoạn được tính là: 2 Eh =μ P S|h| αT (2) Với μ là hằng số biểu thị sự chuyển đổi năng lượng. Công suất phát được tính như sau: 2 μ P S|h| α 2 E(h) P R= = (3) ( 1−α ) T 1−α 2  P R=2 k Ps ¿ h∨¿ 2 ¿ Với: k= αμ ( 4) 1−α 3.1.2 Giai đoạn Relay xử lý thông tin nhận từ Nguồn. Tín hiệu ở Relay được biểu diễn như sau: ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 15/41 y R=h ( x S + ηS ) + nR (5) Trong đó: - η S nhiễu gây ra bởi suy giảm phần cứng tại nút nguồn, được coi là một biến ngẫu nhiên Gausian với phương sai Ps σ 21 . - n R : nhiễu Gauss tại nút Relay. Nên, hệ số tín hiệu trên nhiễu SNR tại nút Relay được tính như sau: 2 SNR 1= P S|h| 2 P S|h| ❑21+ N 0 (6) N 0 là hệ số nhiễu phần cứng tại Relay. ❑1 là hệ số suy giảm phần cứng tại Relay. 3.1.3 Giai đoạn từ Relay tới Đích Tín hiệu ở nút đích: y D=g ( x R +ηR ) +η D(7) Trong đó: - η R : nhiễu gây ra bởi suy giảm phần cứng tại R. - x R : tín hiệu truyền qua Relay thỏa mãn E ¿ . x R∨¿ 2=PR ¿ . - nD : nhiễu tại nút đích. Hệ số tín hiệu trên nhiễu tại nút đích: ¿ g∨¿2 SNR 2=PR ¿ 2 2 2 k Ps|h| |g| 2 2 PR ¿ g∨¿ ❑2 + No= (8) ¿ 2 2 2 2 k Ps|h| |g| ❑2 + No Với  : hệ số suy giảm phần cứng tại đích. 3.1.4 Xác suất dừng Xác suất dừng được tình như sau: Pout = Pr (min (SNR1, SNR2) <  ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 16/41 Pout =1−e − x0 1 − λ h 2 k λg 1 2k −y 1 − ∫eλ λg 0 − g x0 2 k yλ h dy (10) 3.1.5 Thông lượng hệ thống Thông lượng trung bình được tính bằng xác suất gián đoạn như sau: Rα =(1−Pout )R R −x 0 α =¿ R (1−α ) λ (e 2 h − 1 2k λ g (1−α ) (11) 2 1 2k + −y 1 ∫e λ λg 0 g − x0 2k yλh dy)(12)¿ 3.2 Kỹ thuật AF phân chia theo thời gian 3.2.1 Giai đoạn nhận năng lượng từ nguồn: y ℜ=hx s +n R (13) Trong đó : - h : hiệu suất kênh tử S – R. - x s : năng lượng tín hiệu truyền đi. Với PS la nguồn, năng lượng thu được : Eh =μ . P s .|h2|. α T (14) Với : -  : hệ số chuyển dổi năng lượng. Công suất phát P R : Eh 2 2 P |h| α 2 P R= = S =2 k PS|h| (15) T (1−α ) (1−α ) . 2 V ới : - k= ❑ 1−α ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 17/41 3.2.2 Tín hiệu thu được tại R y R=h ( x S +ηS )+n R (16) - h :hệ số kênh . - x S : năng lượng truyền từ R - η S : nhiễu phần cứngtại nguồn với phương sai P S σ 21 - n R :nhiễutrắng tại relay Hệ số khuếch đại trong AF : E ( x R2 ) xR PR 2 G= =¿ G = = 2 (17) 2 2 2 yR E ( y R ) |h| P S +|h| P s σ + N 0 Với : - σ : hệ số suy giảm phần cứng - N 0=nhiễutại R 3.2.3 Tín hiệu nhận tại D y D=g(x R +η R )+ nD (18) Với : 2 - η R :nhiễu phần cứng tại Relay với phương sailà PR σ 2. - n D lànhiễu tại đích. Vậy, hệ số tín hiệu trên nhiễu : 2 2 |g| β 2|h| P S E (tín hiệu)2 SNR= = (19) E(nhiễu)2 |g|2 β2|h|2 PS σ 21+|g|2 β 2 N 0 +|g|2 PR σ 22+ N 0 - Với γ=2 R−1< SNR để hệ thốngcó thể hoạt động Đối với hệ thống chuyển tiếp HD với kỹ thuật AF có sự thu hoạch năng lượng dựa trên giao thức phân chia thời gian thì đáp ứng điều kiện sau, và khống chế  để Pout ≠1 : 1−2 γ σ 2−γ σ 4 ≥0 (¿) Vậy ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 18/41 2 γ (1 +σ ) ∞ −λ h 2 4 γ (1−2 γ σ −γ σ ) − y λg ∫e Pout =1−λ g e ( 2 (1+σ )+1 ) 2 ky 2 4 γ (1−2 γ σ −γ σ ) )(20) (γ 0 Với K n ( x ) với n là cấp bậc thay đổi của công thức Bessel dạng thứ hai. Pout =P r ( SNR ≤ γ ) ( Pout =P r X ≤ aY +b cY ) Vậy R R AF = (1−α ) λ g e 2 − λh a c √ 4 b λh K c λg 1 (√ 4 b λ g λh ¿ c ) ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG Trang 19/41 CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT DF VÀ AF GIAO THỨC PHÂN CHIA THEO CÔNG SUẤT 4.1 Kỹ thuật DF phân chia theo công suất 4.1.1 Quá trình nhận năng lượng từ Nguồn tới Relay y Rs =ρh x s +n R (21) Năng lượng thu được của hệ thống 2 Eh =η P S|h| ρ T (22) 2 Công suất phát P R= E 2 =η P S|h| ρ(23) T 2 4.1.2 Tín hiệu thu được tại R y R=√ (1−ρ)h (x s+ ηS )+n R (24) Hệ số tín hiệu trên nhiễu tại Relay 2 |h| (1− ρ) PS SNR 1= (25) 2 P S|h| σ 21 + N 0 4.1.3 Tín hiệu thu được tại D y D=g(x R +η R )+ nD (26) Hệ số tín hiễu trên nhiễu tại đích 2 |g| PR 2 2 |g| ηρ PS|h| SNR 2= 2 = 2 2 (27) 2 |g| P R σ 2 + N 0 |g| |h| ηρ PS σ 22 + N 0 Xác suất dừng ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG