Đang tải... (xem toàn văn)
ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP SỬ DỤNG TSR VÀ PSR ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP SỬ DỤNG TSR VÀ PSR ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP SỬ DỤNG TSR VÀ PSR ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP SỬ DỤNG TSR VÀ PSR
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG SONG CÔNG THÔNG QUA GIAO THỨC KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP SỬ DỤNG TSR VÀ PSR MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TSR Time Switching-Based Relaying Chuyển thời gian PSR Power Splitting-Based Relaying Chuyển phân chia 1G First Generation Thế hệ thứ NMT Nordic Mobile Telephone Hệ thống điện thoại di động Advanced Mobile Phone Services Dịch vụ điện thoại di dộng công suất Bắc Âu AMPS tiên tiến TACS Total Access Communications Systems Hệ thống truyền thơng truy nhập tồn phần 2G Second Generation Thế hệ thứ hai DECT Digital European Cordless Telecoms Chuẩn điện thoại không dây Personal Digital Cellular Chuẩn Mạng tế bào kỹ thuật IS-95 Interim Standard -1995 Tiêu chuẩn tạm thời 1995 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 4G Fourth Generation Thế hệ thứ tư 5G Fifth Generation Thế hệ thứ năm AF Amplify and Forward Khuếch đại chuyển tiếp CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo DF Decode and Forward Giải mã chuyển tiếp FD Full duplex Song công FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo châu âu PDC số cá nhân mã tần số GSM IEEE Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động Communications toàn cầu Institude of Electrical and Viện kĩ nghệ Điện Điện tử Electronics Engineers IMT- 2000 International Mobile Thông tin di động quốc tế 2000 Telecommunications 2000 IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunications Liên minh viễn thông Union quốc tế LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn OFDM Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo Division Multiple tần số trực giao Orthogonal Frequency Đa truy nhập phân chia Division Multiple Access theo tần số trực giao Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo OFDMA TDMA thời gian UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thơng di động Telecommunications System tồn cầu HAPS High Altitude Stratospheric Platform Stations DL Delay Limited Transmission DT Delay Tolerant Transmission Trang 7/57 CHƯƠNG HỆ THỐNG THƠNG TIN DI DỘNG 1.1 Tổng quan Thơng tin di động biết đến thành tựu bậc công nghệ thông tin thương mại hàng thập niên trở lại Kể từ có đời, phát triển cách nhanh chóng từ thiết bị mang tính chun biệt sau trở thành thiết bị khơng thể thiếu với nhu cầu sinh hoạt người các lĩnh vực khác Mạng thông tin di động trãi qua các hệ từ 1G đến 4G hệ 5G chuẩn bị mắt Qua cho ta thấy tầm quan trọng truyền thông di động sống người Hình 1-1: Sự phát triển mạng di động [2] 1.2 Mạng thông tin di động 1.2.1 Mạng không dây hệ KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 8/57 Thế hệ thứ (1G) hệ thống thông tin di động tương tự, khơi mào đất nước Nhật Bản vào năm 1979 giới thiệu năm 1980 Những cơng nghệ thuộc hệ là: NMT dùng các nước Bắc Âu vào năm 1981 sử dụng băng tần 450MHz Tây Âu Nga AMPS dùng Bắc Mỹ vào năm 1978 sử dụng băng tần 800MHz, năm 1982 triển khai nhiều nước giới TACS dùng Anh vào năm 1985 sau mở rộng thành JTACS chủ yếu triển khai khu vực Châu Á Thái Bình Dương Hình 1-2: Điện thoại hệ [2] Hầu hết các hệ thống hệ thống thông tin di động tương tự, sử dụng phương pháp truy nhập phân chia theo tần số FDMA Một số đặc điểm cần lưu ý: Dịch vụ mạng đơn giản chủ yếu thoại Dung lượng thấp, phân bố tần số hạn chế KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 9/57 Xác suất gây rớt gọi cao khả chuyển gọi không đáng tin cậy, chất lượng âm gọi Tính bảo mật hạn chế dễ bị nghe bên thứ ba Dễ xảy nhiễu máy di dộng di chuyển môi trường fading nhiều tia 1.2.2 Mạng 2G Thế hệ thứ (2G) hệ thống thông tin di động tế bào sử dụng cách truyền vô tuyến số với tốc độ 19.2 kbps Thế hệ triển khai Châu Âu năm 1987 dùng kỹ thuật TDMA, CDMA kết hợp với FDMA Đặc điểm hệ thống sử dụng chuyển mạch kênh, kênh tần số chia cho nhiều người dùng theo mã chia theo thời gian Ưu điểm: Tần số sử dụng hiệu Dung lượng hệ thống lớn hệ Cho chất lượng thoại dịch vụ data tốt Hình 1-3: Điện thoại 2G [2] KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CƠNG Trang 10/57 Hệ thống có chuẩn gồm: GSM đề xuất các nước Bắc Âu vào năm 1982, sử dụng băng tần 900MHz dùng kỹ thuật đa truy cập theo thời gian TDMA DECT dùng Châu Âu PDC sử dụng Nhật Bản dùng kỹ thuật TDMA IS-95 Qualcomm cho mắt vào năm 1990 sử dụng kỹ thuật truy cập vô tuyến CDMA cho phép chia sẻ dãy tần chung Hệ thống triển khai Bắc Mỹ Hàn Quốc Ở Việt Nam GSM sử dụng từ 1993 cho nhà mạng Mobifone triển khai hệ thống thông tin di động sử dụng kỹ thuật CDMA cho nhà mạng SFone vào tháng năm 2003 kỹ thuật CDMA 2000-1X cho nhà mạng EVNTelecom Mặc dù hệ thống có tiến đáng kể có hạn chế như: Tốc độ thấp tài nguyên hạn hẹp 1.2.3 Mạng 3G Thế hệ thứ (3G) đưa vào sử dụng khoảng năm 2004, ITU công bố chuẩn IMT2000 (International Mobile Telecommunications 2000) Mạng 3G dùng kĩ thuật đa truy cập CDMA W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) Một số ưu điểm: Mạng cung cấp dịch vụ thoại chất lượng tốt Các dịch vụ tin nhắn: SMS, email… Đa phương tiện truy cập internet như: xem phim, nghe nhạc, xem tin tức… KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 50/57 Hình 4-26: Thơng lượng theo Ps Nhận xét: Xét thời điểm Ps=15 dB, DL thông lượng PSR 0.1 bps/hz TSR 0.15 bps/hz, DT thông lượng PSR 0.61 bps/hz TSR 0.72 bps/hz Ta nhận thấy DT có thơng lượng lớn DL TSR PSR DT không phụ thuộc vào tốc độ bit nên khả truyền thông tin tốt không bị giới hạn KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 51/57 Hình 4-27: Thơng lượng theo hiệu suất Nhận xét: Xét hiệu suất chuyển đổi lượng 0.5: DL thơng lượng TSR 0.85 bps/hz PSR 0.55 bps/hz, DT có thơng lượng TSR 2.05 bps/hz TSR 1.25 bps/hz Ta nhận DT có ln thơng lượng lớn DL nguyên nhân DT bị phụ thuộc vào tốc độ bit nên bị giới hạn so với DT 1.9 Nhận xét chung Vậy dựa các kết mô được, ta thấy hệ thống làm việc tốt, đường mô theo simulation analytical gần trùng khớp nhau, điều cho thấy việc tìm hiểu xây dựng từ mơ hình đến cơng thức Qua các kết quả, ta nhận thấy TSR PSR tùy vào giá trị xét mà có ưu nhau, giao thức có ưu, nhược điểm riêng Mặt khác, xét chuyển đổi DT có ưu so với DL DT khơng phụ thuộc vào tốc độ bit nên khả truyền tải tín hiệu tốt DL bị giới hạn KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 52/57 CHƯƠNG KẾT LUẬN 1.10 Kết luận Trong ta sử dụng RF lượng thu hoạch với sử dụng giao thức chuyển đổi theo thời gian (TSR) phân chia tần số (PSR) Dựa giả định các lỗi kênh Gaussian zero-có nghĩa phân phối, xây dựng cơng thức phân tích xác suất Bessel phép thử Monte Carlo hệ thống song cơng Tìm hiểu, xây dựng cơng thức mơ xác giao thức AF hệ thống song công Mô xác suất dừng dung lượng hệ thống theo Ps, alpha, R ƞ 1.11 Ưu điểm Hướng phát triển Hiểu chuyển tiếp AF hệ thống song công nhiễu Hiểu hệ thông song công xây dựng công thức Hiểu chuyển thời gian phân chia theo tần số Nhược điểm Chưa tìm hiểu chuyển tiếp DF hệ thống song công nên không đánh giá ưu nhược điểm hai giao thức Đánh giá dựa nhiễu đường truyền Hướng phát triển Tìm hiểu DF hệ thống song cơng Tìm hiểu AF DF hệ thống bán song công KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 53/57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Các trang web http://baigiang.co/bai-giang/cac-phuong-phap-truyen-dan-song-cong-622/ google.com.vn [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lộ trình phát triển Thơng Tin Di Động 3G lên 4G, Giáo trình, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Nhà xuất Thông tin Truyền thông Tiếng Anh: C.Zhong, H A Suraweera, G Zheng, I Krikidis, Wireless Information and Power Transfer With Full Duplex Relaying, IEEE Transactions on Communications, vol 62, no 10, pp 3447–3461, Oct 2014 [2] I Gradshteyn and I Ryzhik (Jul 2000), Table of Integrals, Series, and Products, 6th Edition KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 54/57 PHỤ LỤC A Chứng minh cơng thức 3.10: Ta có biểu thức tín hiệu nhận relay đích: Ta có: (1) Mà Performance Analysis = KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 55/57 Mà N0 SNR Chứng minh cơng thức 3.12: Ta có: Ta đặt: , KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 56/57 Xét trường hợp: - Trường hợp 1: - Trường hợp 2: y , y Ta có: Đặt: v = Ta được: = Đặt: , KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 57/57 Giả sử hàm: Y=X1X2, với y>0 Áp dụng ta được: db Áp dụng hàm Bessel: Ta có: KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 58/57 Chứng minh công thức 3.23: Ta có biêu thức tín hiệu relay đích: Ta có: (1) Suy Performance Analysis: = KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 59/57 Mà N0 SNR Chứng minh cơng thức 3.28: Ta có: KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 60/57 Ta đặt: , Đặt Ta được: Xét trường hợp: KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 61/57 - Trường hợp 1: - Trường hợp 2: y , y Ta có: Đặt: v = Ta được: = Đặt: , Giả sử ta có hàm: Y=X1X2, với y>0 Áp dụng từ công thức: Ta db KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 62/57 Dùng hàm Bessel: Ta có: Chứng minh công thức 3.15 3.31: Đặt Ta có: KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 63/57 với Mặt khác: => KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 64/57 Dung lượng hệ thống: KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG ... nhiễu không khuếch đại tín hiệu nhận KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CÔNG Trang 19/57 CHƯƠNG THỐNG ĐÁNH GIÁ XÁC SUẤT DỪNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ 1.5 Mạng 5G Hiện mạng di dộng hệ thứ (4G)... chóng tiếp cận cơng nghệ nhân loại 1.6 Mơ hình hệ thống song công KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CƠNG Trang 21/57 Hình 3-2: Mơ hình hệ thống song cơng Mơ hình hệ thống chuyển tiếp song. .. thị xác suất dừng theo Ps (TSR) KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP TRONG HỆ THỐNG SONG CƠNG Trang 31/57 Hình 4-3: Đồ thị thơng lượng theo Ps (TSR) Nhận xét giao thức TSR: Ta nhận Ps tăng xác suất dừng