Đang tải... (xem toàn văn)
Đối với mỗi sinh viên thì đồ án tốt nghiệp là thành quả của nhiều năm học tập cũng là tiền đề quan trọng nhằm trang bị những kỹ năng quý báu, là hành trang của chặng đường sau này. Để hoàn thành tốt được đồ án này thì không thể thiếu sự chỉ dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Hà Đắc Bình, người đã quan tâm, chỉ bảo em trong suốt quá trình nghiên cứu và tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án. Em xin được chân thành cảm ơn thầy Bên cạnh đó em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô khoa Điện Điện tử trường đại học Duy Tân và các thầy cô đã trực tiếp giảng dạy đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập. Sau cùng em xin được cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn động viên, ủng hộ em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án. Với điều kiện thời gian cũng như trình độ còn hạn chế, đồ án không thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, phê bình của quý thầy cô để em có điều kiện để bổ sung và nâng cao kiến thức của mình và hoàn thiện bản sau này.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐẶNG THỊ THUỲ TRANG KHẢO SÁT HIỆU NĂNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY SỬ DỤNG CƠ CHẾ TRUYỀN THÔNG TÁN XẠ NGƯỢC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐÀ NẴNG: NĂM 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ KHẢO SÁT HIỆU NĂNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY SỬ DỤNG CƠ CHẾ TRUYỀN THÔNG TÁN XẠ NGƯỢC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG GVHD: PGS.TS Hà Đắc Bình SVTH: Đặng Thị Thuỳ Trang LỚP: K25EVT MSSV: 25201609871 NIÊN KHÓA: 2019 - 2024 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Đà Nẵng, ngày……, tháng……, năm 2023 Giảng viên hướng dẫn PGS.TS Hà Đắc Bình 4 LỜI CẢM ƠN Đối với mỗi sinh viên thì đồ án tốt nghiệp là thành quả của nhiều năm học tập cũng là tiền đề quan trọng nhằm trang bị những kỹ năng quý báu, là hành trang của chặng đường sau này Để hoàn thành tốt được đồ án này thì không thể thiếu sự chỉ dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Hà Đắc Bình, người đã quan tâm, chỉ bảo em trong suốt quá trình nghiên cứu và tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Em xin được chân thành cảm ơn thầy! Bên cạnh đó em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô khoa Điện - Điện tử trường đại học Duy Tân và các thầy cô đã trực tiếp giảng dạy đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập Sau cùng em xin được cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn động viên, ủng hộ em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án Với điều kiện thời gian cũng như trình độ còn hạn chế, đồ án không thể tránh được những thiếu sót Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, phê bình của quý thầy cô để em có điều kiện để bổ sung và nâng cao kiến thức của mình và hoàn thiện bản sau này Sinh viên thực hiện Đặng Thị Thuỳ Trang 5 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực là công trình nghiên cứu của cá nhân em trong thời gian qua cùng với sự giúp đỡ từ thầy giáo hướng dẫn.Trong quá trình viết báo cáo có sự tham khảo một số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng và đã được trích dẫn đầy đủ Sinh viên thực hiện Đặng Thị Thuỳ Trang 6 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 2 3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 5 Phương pháp nghiên cứu 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG TÁN XẠ NGƯỢC .4 1.1 Lịch sử hình thành và cấu tạo của hệ thống tán xạ ngược .4 1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển .4 1.1.2 Cấu tạo hệ thống truyền thông tán xạ ngược 5 1.2 Phân loại 5 1.2.1 Truyền thông tán xạ ngược đơn tĩnh (MBC) .6 1.2.2 Truyền thông tán xạ ngược song tĩnh (BBC) .7 1.2.3 Truyền thông tán xạ ngược xung quanh (AmBC) 8 1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của AmBC .9 1.4 Cấu tạo thiết bị tán xạ ngược điển hình – RFID .11 1.5 Mối quan hệ giữa các thông số 13 1.6 Một số vấn đề còn tồn tại và cần khắc phục trong tương lai 14 1.7 Mạng di động thế hệ tiếp theo 14 1.7.1 Mạng 5G 14 1.7.2 Mạng 6G 16 1.8 Một số ứng dụng của truyền thông tán xạ ngược xung quanh vào mạng di động 18 1.9 Kết luận chương 1 18 CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG 20 2.1 Đề xuất mô hình hệ thống IoT sử dụng AmBC .20 7 2.1.1 Kênh truyền fading Nakagami-m 21 2.1.2 Hàm phân phối tích luỹ CDF và hàm mật độ xác suất PDF 21 2.1.3 Mô hình IoT sử dụng AmBC 22 2.2 Phân tích hiệu năng .25 2.3 Kết luận chương 2 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Phương pháp mô phỏng Monte Carlo 28 3.2 Giới thiệu công cụ mô phỏng MATLAB 30 3.3 Đánh giá hiệu năng hệ thống 32 3.3.1 Khảo sát xác suất dừng hệ thống theo khoảng cách .33 3.3.2 Khảo sát xác suất dừng hệ thống theo tham số hình dạng m 35 3.3.3 Khảo sát xác suất dừng hệ thống theo thỉ số tín hiệu trên nhiễu phát trung bình 38 3.4 Tổng kết chương 3 39 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .40 1 Kết luận 40 2 Hướng phát triển của đề tài .40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .41 8 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Ý nghĩa AmBC Ambient Backscatter Communications (Tán xạ ngược xung quanh) BBC Bistatic Backscatter (Tán xạ ngược song tĩnh) BS Base Station (Trạm thu phát) CDF Cumulative Distribution Function (Hàm phân bố tích luỹ) EM Electromagnetic Wave (Sóng điện từ) I2C Inter – Integrated Circuit (Giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ) IoT Internet of Things (Internet vạn vật) ISO International Organization for Standardization(Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế) MBC Monostatic Backscatter (Tán xạ ngược đơn tĩnh) PDF Probability Density Function (Hàm mật độ xác suất) RADAR Radio Detection and Ranging (Hệ thống dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến) RF Radio Frequency (Tần số vô tuyến) RFID Radio Frequency Identification (Nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến) SNR Signal – to – Noise Ratio (Tỉ số tín hiệu trên nhiễu) SPI Serial Peripheral Interface (Giao diện ngoại vi nối tiếp) Ký hiệu 9 λ η DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU m Ký hiệu γ (SNR) Tham số phân bố Nakagami-m Hệ số tán xạ γth Tham số hình dạng Nakagami-m d0 , d1, d2 Tỉ số tín hiệu trên nhiễu phát trung bình Ngưỡng định trước E[.] Khoảng cách f(.) Phép toán kỳ vọng của biến ngẫu nhiên F(.) Hàm mật độ xác suất g, f, h Hàm phân bố xác suất Hệ số kênh truyền 10 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3 1 Các thông số mô phỏng 32 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1 1 Cấu tạo một hệ thống truyền thông tán xạ ngược cơ bản 5 Hình 1 2 Ba loại truyền thông tán xạ ngược cơ bản 6 Hình 1 3 Các thành phần của bộ thiết bị RFID 7 Hình 1 4 Ví dụ về ứng dụng BBC vào việc theo dõi bệnh nhân 8 Hình 1 5 Ứng dụng AmBC vào việc theo dõi nhiệt độ cây trồng 9 Hình 1 6 Mô hình truyền thông tán xạ ngược xung quanh .10 Hình 1 7 Module RFID RC522 11 Hình 1 8 Sơ đồ chân RFID RC522 12 Hình 1 9 Biểu đồ quá trình phát triển của mạng viễn thông từ 1G đến 6G .15 Hình 1 10 Biểu đồ các thế hệ của mạng di động qua từng thời kỳ 17 Hình 2 1 Mô hình IoT sử dụng AmBC 20 Hình 3 1 Giao diện phần mềm mô phỏng MATLAB 32 Bảng 3 1 Các thông số mô phỏng 32 Hình 3 2 Xác suất dừng hệ thống theo khoảng cách của trạm vô tuyến đến bộ gom với b = 0 34 Hình 3 3 Xác suất dừng hệ thống theo khoảng cách của trạm vô tuyến đến thiết bị đầu cuối với b = 1 35 Hình 3 4 Xác suất dừng hệ thống theo tham số m1 với b = 0 .36 Hình 3 5 Xác suất dừng hệ thống theo tham số m2 với b = 1 .37 Hình 3 6 Xác suất dừng hệ thống theo tham số m3 với b = 1 .38 Hình 3 7 Xác suất dừng hệ thống theo tỉ số tín hiệu trên nhiễu phát trung bình 39 Hình 3 8 Xác suất dừng hệ thống theo tỉ số tín hiệu trên nhiễu phát trung bình 40