đánh giá hiệu năng của mạng đa truy cập phi trực giao có thu thập năng lượng với thông tin kênh truyền shadowed fading k u không hoàn hảo và khiếm khuyến phần cứng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.56 MB, 77 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. TS. Hà Hoàng Kha

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 : GS. TS. Võ Nguyễn Quốc Bảo

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 05 tháng 01 năm 2024

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. Chủ tịch: GS. TS. Lê Tiến Thường

2. Thư ký: TS. Huỳnh Phú Minh Cường 3. Phản biện 1: PGS. TS. Hà Hoàng Kha 4. Phản biện 2: GS. TS. Võ Nguyễn Quốc Bảo 5. Ủy viên: TS. Nguyễn Đình Long

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Phạm Hoàng Lai ... MSHV: 2171000 ... Ngày, tháng, năm sinh: 23/03/1999 ... Nơi sinh: Đồng Nai ... Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn Thông ... Mã số : 8520208

I. TÊN ĐỀ TÀI: Đánh giá hiệu năng của mạng đa truy cập phi trực giao có thu

thập năng lượng với thơng tin kênh truyền shadowed fading κ - µ khơng hồn hảo và khuyết khiếm phần cứng.

(Tiếng Anh) Performance Evaluation of NOMA Networks with Energy

Harvesting under Imperfect κ - µ Shadowed Fading Channel State Information and Hardware Impairments.

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về NOMA, kênh truyền shadowed fading κ - µ, thu thập năng lượng phi tuyến, thơng tin kênh truyền khơng hồn hảo, khiếm khuyết phần cứng.

- Xây dựng mơ hình hệ thống NOMA có năng lượng thu thập năng lượng với thông tin kênh truyền shadowed fading κ - µ khơng hồn hảo và khuyết khiếm phần cứng. - Phân tích hiệu năng hệ thống.

- Mô phỏng Matlab để đánh giá hiệu năng hệ thống và kiểm chứng kết quả phân tích.

- Tối ưu các thông số để đạt được hiệu năng hệ thống tốt nhất.

- Đánh giá các kết quả đạt được, từ đó đưa ra kết luận và hướng phát triển.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) : 04/09/2023 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài):

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP HCM, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý báu trong những năm em tham gia học tập tại trường.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Hồ Văn Khương đã tạo điều kiện để em hoàn thành tốt luận văn này. Nhờ có sự hướng dẫn, chỉ ra những sai sót và giúp đỡ tận tình từ Thầy mà em có thể vượt qua những trở ngại ban đầu, hoàn thành luận văn theo đúng tiến độ.

Xin gửi lời cảm ơn tất cả những người thân và bạn bè đã hỗ trợ nhiệt tình trong việc chia sẻ kiến thức cũng như động viên tinh thần trong những lúc khó khăn.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 12 năm 2023

Phạm Hoàng Lai

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Mạng đa truy nhập khơng trực giao (NOMA) có thu thập năng lượng (EH) là một trong những hệ thống truyền thông khơng dây có ưu điểm về hiệu quả sử dụng năng lượng và phổ tần cao. Tuy nhiên, hiệu năng của EH-enabled NOMA bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố thực tế, bao gồm tính phi tuyến của EH, kênh truyền không dây (fading, shadowing, path loss) và đặc biệt là thơng tin kênh khơng hồn hảo và khiếm khuyết phần cứng. Do đó, luân văn đánh giá nhanh chóng hiệu năng của hệ thống có xét đến những yếu tố này bằng cách đề xuất các biểu thức tính tốn tường minh về thơng lượng và xác suất dừng hoạt động. Các phát hiện cho thấy hiệu suất hệ thống giảm đáng kể dưới tác động của các yếu tố trên. Tuy nhiên, vẫn có thể cải thiện, tối ưu hóa, tránh hồn tồn tình trạng dừng hoạt động bằng cách chọn các thơng số phù hợp. Ngồi ra, kết quả chỉ ra tính ưu việt của NOMA so với sơ đồ đa truy cập thông thường (đa truy cập trực giao).

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

ABSTRACT

Energy harvesting (EH)-enabled nonorthogonal multiple access (NOMA) is one of wireless communication technologies which has advantages of high energy and spectral efficiencies. Nevertheless, EH-enabled NOMA is affected by multifarious practical factors including EH nonlinearity, channel impairments (fading, shadowing, path loss), and more especially, imperfect channel information and hardware impairment. Consequently, the paper evaluates swiftly its performance accounting for these factors by proposing explicit computational expressions for system throughput and outage probability. The findings reveal that system performance is significantly mitigated under these factors. Notwithstanding, it is improved, optimized, complete outage-avoided by selecting appropriate parameters. Furthermore, the results indicate the superiority of NOMA to the conventional multiple access scheme (orthogonal multiple access).

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

LỜI CAM ĐOAN

Tơi tên: Phạm Hồng Lai, là học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thơng, khóa 2021, tại Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh – Trường Đại học Bách Khoa. Tôi xin cam đoan những nội dung sau đều là sự thật: (i) Cơng trình nghiên cứu này hồn tồn do chính tơi thực hiện; (ii) Các tài liệu và trích dẫn trong luận văn này được tham khảo từ các nguồn thực tế, có uy tín và độ chính xác cao; (iii) Các số liệu và kết quả của cơng trình này được tơi tự thực hiện một cách độc lập và trung thực.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 12 năm 2023

Phạm Hồng Lai

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ... viii

Chương 1 GIỚI THIỆU ... 1

1.1 Đặt vấn đề ... 1

1.2 Tình hình nghiên cứu ... 4

1.3 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu ... 5

1.4 Các đóng góp của luận văn ... 6

1.5 Bố cục luận văn ... 6

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 8

2.1 Đa truy cập phi trực giao ... 8

2.2 Đặc tính kênh truyền ... 10

2.2.1 Kênh truyền fading đa đường ... 10

2.2.2 Đặc tính kênh truyền shadowed fading κ – µ ... 12

2.3 Thu thập năng lượng ... 14

2.4 Thơng tin kênh truyền khơng hồn hảo ... 15

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

3.1 Mơ tả mơ hình ... 21

3.2 Mơ hình kênh truyền ... 22

3.3 Mơ hình tín hiệu ... 24

3.4 Kết luận chương ... 27

Chương 4 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG CHO EH-ENABLED NOMA ... 29

4.1 Xác suất dừng của bộ thu xa ... 29

4.2 Xác suất dừng của bộ thu gần ... 31

4.3 Khai triển của  A Bf



f, f



và  A Bn



n, n



... 34

4.4 Thông lượng ... 35

4.5 Giới hạn trên của hiệu năng ... 36

4.6 Kết luận chương ... 40

Chương 5 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ ... 41

5.1 Thiết lập thông số mô phỏng ... 41

5.2 Kết quả mô phỏng và đánh giá ... 42

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

4G Fourth Generation (Mạng di động thế hệ thứ tư) 5G Fifth Generation (Mạng di động thế hệ thứ năm) AF Amplify – and – Forward

AWGN Additive White Gaussian Noise (Nhiễu Gaussian trắng cộng vào)CDF Cumulative distribution function (Hàm phân phối tích lũy) EH Energy Harvesting (Thu thập năng lượng)

EH-enabled NOMA

Energy Harvesting – enabled Nonorthogonal Multiple Access (Đa truy cập phi trực giao có thu thập năng lượng)

ES Energy Station (Trạm thu năng lượng)FR Far Receiver (Bộ thu xa)

HWi Hardware Impairments (Khiếm khuyết phần cứng)

iCSI Imperfect Channel State Information (Thơng tin kênh truyền khơng hồn hảo)

I/Q In-phase/Quadrature (Pha/Cầu phương) IS Information Station (Trạm truyền thông tin)

lEH Linear Energy Harvesting (Thu thập năng lượng tuyến tính)MFG Moment generating function (Hàm sinh moment)

MIMO Multi input multi output (Đa đầu vào ra)

nlEH Nonlinear Energy Harvesting (Thu thập năng lượng phi tuyến)NOMA Nonorthogonal Multiple Access (Đa truy cập phi trực giao) NR Near Receiver (Bộ thu gần)

OMA Orthogonal Multiple Access (Đa truy cập trực giao) OP Outage Probability (Xác suất dừng)

PDF Probability density function (Hàm mật độ xác suất) PSD Power Spectral Density (Mật độ phổ công suất) PS Power Splitting (Phân chia công suất)

RF Radio Frequency (Tần số vô tuyến)

SIC Successive Interference Cancellation (Khử can nhiễu liên tiếp) SINR Signal to interference plus noise ratio (Tỉ số tín hiệu trên can nhiễu

cộng nhiễu)

SNR Signal to noise ratio (Tỉ số tín hiệu trên nhiễu)

SWIPT Simultaneous Wireless Information and Power Transfer (Truyền năng lượng và thông tin không dây đồng thời)

TP Throughput (Thông lượng)

TS Time Switching (Phân chia thời gian)

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Chương 1

GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Trong thời đại công nghệ ngày nay, các hệ thống truyền thông không dây 5G, 6G đang phát triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về chất lượng dịch vụ, bắt kịp với sự tăng trưởng nhanh chóng về số lượng người dùng và lưu lượng dữ liệu di động, đặc biệt là các kịch bản về độ trễ thấp, kết nối lớn [1] – [4]. Trong các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G – Fourth Generation) và thứ 5 (5G – Fifth Generation), các công nghệ đa truy cập trực giao (OMA – Orthogonal Multiple Access) được sử dụng để đạt được hiệu suất phổ cao. Tuy nhiên, trong tương lai việc tăng cường hơn nữa để đạt được mức tăng đáng kể về dung lượng và hiệu suất phổ là yêu cầu ưu tiên cao do lưu lượng truy cập di động ngày càng tăng. Vì thế, để nâng cao hiệu quả sử dụng phổ, kỹ thuật đa truy cập phi trực giao (NOMA – Non-Orthogonal Multiple Access) đã được đề xuất như một kỹ thuật đa truy cập mới đầy hứa hẹn cho các hệ thống di động tương lai khắc phục được những thách thức lớn về hiệu quả năng lượng, phân bố băng thông và sử dụng hiệu quả phổ tần [5] – [7]. So với kỹ thuật đa truy cập trực giao được phổ biến như một giải pháp về độ phức tạp thực hiện thấp thì NOMA cung cấp các lợi ích mong muốn về hiệu suất phổ tần tốt hơn. NOMA có thể được sử dụng hiệu quả để đáp ứng cả yêu cầu về tốc độ dữ liệu và trải nghiệm người dùng cho mạng 5G và hơn thế nữa bằng việc cho phép một số tín hiệu người dùng thực hiện truyền đồng thời trong cùng thời gian, tần số và mã, từ đó cải thiện đáng kể hiệu suất [8], [9]. Hơn thế, khi so sánh giữa mạng

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

NOMA và OMA, kết quả cho thấy NOMA đạt dung lượng kênh vượt trội so với OMA.

NOMA yêu cầu sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng xung quanh để cải thiện hiệu suất năng lượng. Một nguồn năng lượng phong phú mà NOMA có thể sử dụng cho mục đích này là năng lượng không dây được truyền qua các thiết bị không dây. Để thực hiện thu thập năng lượng (EH) tần số vô tuyến (RF), truyền thông thông tin và cung cấp năng lượng không dây đồng thời (SWIPT) được xem xét đến như một giải pháp đầy hứa hẹn đã được đề xuất để cung cấp cả dịch vụ truyền thông thông tin và năng lượng. Các mạch EH cho SWIPT thường được thực hiện bằng hai kiến trúc thực tế – chuyển mạch thời gian (TS) và phân chia công suất (PS) [10], [11]. Hiện nay, các mạch RF EH đã được triển khai thực tế trong các ứng dụng truyền thông không dây 5G [12], [13]. Hầu hết các mơ hình RF EH được tuyến tính hóa để phân tích hiệu năng thuận tiện, trong đó cơng suất đầu ra của bộ thu năng lượng tuyến tính tăng theo cơng suất đầu vào của nó [14], [15]. Tuy nhiên, trong thực tế, các mạch EH bao gồm các thành phần phi tuyến như các diốt, cuộn cảm và tụ điện. Do đó, các mơ hình EH cần là phi tuyến để xem xét các thành phần phi tuyến này [16] – [20].

Các kênh truyền không dây ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng của hệ thống truyền thông không dây do gây ra các hiệu ứng đồng thời như: fading, shadowing và suy hao đường truyền. Những hiệu ứng này thực sự ảnh hưởng đến năng lượng thu thập và điều kiện lan truyền, gây suy giảm trực tiếp hiệu năng. Để đánh giá hiệu suất trong thực tế, các kênh truyền khơng dây cần được mơ hình hóa phù hợp với các đo lường trong mơi trường thực tế. Các phân phối shadowed fading κ-μ cung cấp một mơ hình đa đường phổ biến cho các kịch bản truyền thông điều khiển được đặc trưng bởi hai tham số κ, μ [21] – [24]. Vì vậy, mơ hình shadowed fading κ-μ được sử dụng rộng rãi để mô tả các hiệu ứng đồng thời của fading, shadowing và suy hao đường truyền. Một trong những đặc điểm của mơ hình shadowed fading κ-μ là nó bao gồm hầu hết các phân phối fading thông thường quan sát được trong thực tế được xem như là các trường hợp cụ thể. Ví dụ, các mơ hình fading Rice, Hoyt,

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Rician, Nakagami-m, Rayleigh và Gaussian có thể được suy ra từ mơ hình

shadowed fading κ-μ bằng cách đặt giá trị đặc biệt cho các tham số κ, μ [22].

Trong thực tế, các yếu tố ảnh hưởng như thông tin trạng thái kênh truyền khơng hồn hảo (iCSI) và khiếm khuyết phần cứng (HWi) cũng ảnh hưởng đến hiệu năng hệ thống. Thực vậy, khó có thể đạt được CSI hồn hảo do sai số ước lượng kênh truyền. Hơn nữa, trong các mạng 5G và các mạng tiếp theo, giả định CSI hoàn hảo là một thách thức lớn trong việc đáp ứng các yêu cầu ngày càng tăng về một số lượng lớn người dùng tốc độ cao với các kênh truyền thay đổi nhanh. Ngoài ra, iCSI thường xảy ra khi tín hiệu phản hồi khơng hồn hảo. Mặt khác, nhiều cơng trình hiện tại giả định phần cứng lý tưởng, điều này không phù hợp cho các ứng dụng thực tế [25], [26]. Đặc biệt, các bộ thu có thể bị một số loại khiếm khuyết phần cứng khác nhau, chẳng hạn như mất cân bằng pha/cầu phương (I/Q), độ phi tuyến của bộ khuếch đại công suất cao tại bộ phát và bộ khuếch đại nhiễu thấp tại bộ thu, gây suy giảm chất lượng của bộ thu phát. Trong thực tế, có nhiều HWi đã được giảm thiểu nhờ phương pháp hiệu chuẩn và thuật toán bù pha. Tuy nhiên, hiệu chuẩn khơng chính xác và các loại nhiễu khác nhau vẫn ảnh hưởng đến độ tin cậy của truyền thông [26] – [30]. Do đó, HWi và iCSI cần được xem xét trong các mạng truyền thông không dây để đánh giá hiệu suất hệ thống gần với các kịch bản thực tế hơn.

Các nghiên cứu trên cho thấy rằng khi xét đến mạng NOMA có thu thập năng lượng cần xét đến mơ hình EH phi tuyến để phù hợp với các phần cứng của mạch EH cũng như tính đến ảnh hưởng của kênh truyền shadowed fading κ-μ để phù hợp với các hệ thống truyền thông không dây chịu ảnh hưởng đồng thời của fading, shadowing và suy hao đường truyền. Ngoài ra, khi xét đến hiệu năng của hệ thống mạng EH-enabled NOMA cũng cần xét đến các yếu tố thực tế luôn xảy ra đó là iCSI và HWi. Luận văn nhằm đánh giá hiệu năng của mạng EH-enabled NOMA dưới ảnh hưởng của iCSI, HWi và tính phi tuyến của EH.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

1.2 Tình hình nghiên cứu

NOMA cho việc truyền dữ liệu từ trạm cơ sở đến hai bộ thu từ xa được hỗ trợ bởi một bộ chuyển tiếp trong [31], [32]. Trong đó, mơ hình EH phi tuyến đã được triển khai tại các bộ chuyển tiếp. Ngoài ra, [31], [32] cũng đưa ra các biểu thức tính xấp xỉ xác suất dừng (OP). Bằng cách mở rộng nghiên cứu trong [31] sang kịch bản có nhiều bộ chuyển tiếp, [33] đã đề xuất lựa chọn bộ chuyển tiếp để hỗ trợ truyền NOMA từ trạm cơ sở đến cả hai bộ thu. Đáng chú ý, các phân tích hiệu năng hệ thống trong [33] đã xem xét đến khử nhiễu liền tiếp (SIC) khơng hồn hảo và iCSI. Tuy nhiên, [33] khơng nghiên cứu tác động của HWi khi tính toán hiệu năng hệ thống, đều này chưa phù hợp khi triển khai ngồi mơi trường thực tế.

Các nghiên cứu trong [26] va [34] xem xét tác động của iCSI và HWi đối với EH-enabled NOMA. Đặc biệt, [34] phân tích xác suất dừng cho EH-enabled NOMA với lựa chọn relay một phần. Biểu thức dạng tường minh với phân tích tiệm cận dưới của xác suất dừng và thông lượng (TP) hệ thống được cung cấp trong [26] trong đó relay hoạt động theo cơ chế AF (amplify – and – forward) và thu thập năng lượng với kiến trúc TS. Các ảnh hưởng iCSI và HWi cũng được xét đến và để mô tả các tác động của hai yếu tố này, biểu thức giới hạn dưới của xác suất dừng ở dạng tường minh đã được đưa ra cũng như thơng lượng đã được phân tích trong [26]. Tuy nhiên, mơ hình EH trong [26] và [34] khơng đề cập đến tính phi tuyến của các phần tử mạch EH nên không phù hợp với thu thập năng lượng thực tế.

Ngồi ra, mơ hình kênh truyền được xét đến trong [26] là Weibull, đây là mơ hình fading đơn giản chưa xét đến shadowing. Khơng những thế, một số mơ hình fading đơn giản khác cũng thường được nhắc đến như Rayleigh ([31], [32]), Nakagami-m ([33], [34]), Rican ([35]). Từ các khía cạnh thực tế khác nhau, rõ ràng cần xét mạng NOMA trong các môi trường kênh truyền khác nhau bị ảnh hưởng bởi fading, shadowing và suy hao đường truyền. Các nghiên cứu trong [31]-[35] đã khơng phân tích thơng lượng và xác suất dừng qua kênh truyền shadowed fading κ-μ. Trong khi đó, hầu hết các tài liệu nghiên cứu trong [31]-[35] về mạng NOMA chỉ

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

xét một hoặc vài yếu tố tác động đến hiệu năng của hệ thống như thu EH phi tuyến hoăc iCSI hoặc HWi. Đề tài luận văn này xét đến cả bốn yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng hệ thống (EH phi tuyến shadowed fading κ-μ, iCSI, HWi) để đánh giá hiệu năng hệ thống.

1.3 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu

Luận văn nghiên cứu mạng EH-enabled NOMA, một trong những mạng thông tin không dây mang lợi thế và hiệu suất năng lượng và phổ tần cao. Tuy nhiên, hiệu năng thực tế bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố bao gồm thu thập năng lượng phi tuyến từ các trạm phát năng lượng, các kênh truyền không dây (fading, shadowing, suy hao đường truyền) và đặc biệt quan tâm đến thông tin kênh truyền khơng hồn hảo và các khiếm khuyết phần cứng. Do đó, luận văn chỉ xét trong phạm vi nghiên cứu những yếu tố thực tế trên cho việc đánh giá hiệu năng hệ thống. Cụ thể, phạm vi nghiên cứu của đề tài luận văn như sau:

- Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao - Khiếm khuyết phần cứng

- Thông tin kênh truyền khơng hồn hảo - Kênh truyền shadowed fading κ-μ - Xác suất dừng

- Nhiễu Gaussian - Thu thập năng lượng

Từ nghiên cứu tổng quan và tình hình nghiên cứu, luận văn thực hiện phương pháp nghiên cứu như sau:

- Kết hợp giữa phân tích lý thuyết và mơ phỏng Monte-Carlo để kiểm chứng kết quả phân tích

- Dùng các mơ hình tốn học để xây dựng các biểu thức tường minh của xác suất dừng và thông lượng

- Mô phỏng Monte-Carlo bằng phần mềm Matlab để kiểm chứng các kết quả phân tích được ở lý thuyết và đưa ra so sánh, đánh giá.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

- Phân tích, tối ưu các thông số hệ thống và đề xuất các khuyến nghị lựa chọn vùng thông số hoạt động phù hợp.

1.4 Các đóng góp của luận văn

Luận văn này có các đóng góp như sau:

- Nghiên cứu đề xuất mơ hình mạng EH-enabled NOMA bao gồm trạm năng lượng được trang bị số lượng anten tùy ý để cải thiện hiệu quả thu thập năng lượng. Mô hình EH phi tuyến (nlEH) được cơng nhận rộng rãi từ [17] được khuyến nghị để thể hiện chính xác tính phi tuyến của các phần tử mạch EH.

- Tiến hành phân tích các biểu thức tính tốn tường minh của TP và OP để nhanh chóng đánh giá hiệu suất cho mơ hình mạng EH-enabled NOMA được đề xuất có tính đến nlEH, các mức độ khác nhau của shadowing, fading và suy hao đường truyền trong kênh truyền truyền không dây, iCSI và HWi.

- Luận văn đánh giá và tối ưu hóa hiệu năng hệ thống trong nhiều tình huống thực tế khác nhau. Kết quả cho thấy tính phi tuyến tính của EH, điều kiện lan truyền, iCSI và HWi có thể làm giảm đáng kể độ tin cậy của truyền thông vô tuyến, có thể được quản lý linh hoạt thơng qua việc điều chỉnh tham số. Đáng chú ý, EH-enabled NOMA có thể ngăn chặn sự cố dừng hoạt động hồn toàn và đạt được hiệu suất tối ưu với các lựa chọn thông số phù hợp. Hơn nữa, so sánh và phân tích hiệu năng của mơ hình mạng EH-enabled NOMA, nó vượt trội đáng kể hơn so với sơ đồ đa truy cập truyền thống OMA

1.5 Bố cục luận văn

Luận văn bao gồm 6 chương với nội dung mỗi chương như sau:

- Chương 1 giới thiệu tổng quan đề tài, tình hình nghiên cứu các mạng enabled NOMA được đề xuất trước đây. Ngoài ra, chương 1 cũng đưa ra phạm vi và phương pháp nghiên cứu, các đóng góp của luận văn, bố cục luận văn.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

EH-- Chương 2 trình bày cơ sở lý thuyết về mạng NOMA, mơ hình kênh truyền shadowed fading κ-μ, mơ hình thu thập năng lượng phi tuyến, thơng tin kênh truyền khơng hồn hảo và khiếm khuyết phần cứng.

- Chương 3 trình bày kiến trúc cụ thể của mơ hình hệ thống EH-enabled NOMA, mơ hình kênh truyền shadowed fading κ-μ và mơ hình tín hiệu nhận được tại bộ thu.

- Chương 4 phân tích hiệu năng của mạng EH-enabled NOMA qua việc đưa ra các biểu thức dạng tường minh cho OP của FR và NR, TP được suy ra từ OP và giới hạn trên của hiệu năng.

- Chương 5 thiết lập các thông số mô phỏng, trình bày các kết quả mơ phỏng Monte-Carlo dùng phần mềm Matlab và so sánh với các kết quả mô phỏng với các kết quả phân tích lý thuyết để đưa ra nhận xét và đánh giá.

- Chương 6 đưa ra kết luận những kết quả mới của luận văn và kiến nghị hướng phát triển cho những nghiên cứu tiếp theo.

Equation Chapter (Next) Section 1

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương này tìm hiểu tổng quan lý thuyết về mạng đa truy cập phi trực giao, mơ hình kênh truyền shadowed fading   , mơ hình thu thập năng lượng phi tuyến, thơng tin kênh truyền khơng hồn hảo và khiếm khuyết phần cứng. Nội dung sẽ trình bày lý thuyết cơ bản về tất cả các mơ hình này.

2.1 Đa truy cập phi trực giao

Mạng NOMA có khả năng phục vụ nhiều người dùng trên cùng miền thời gian và tần số với các mức công suất khác nhau. So với hệ thống OMA, NOMA đạt được sự tối ưu hơn về khả năng sử dụng hiệu quả băng thông. Về cơ bản, NOMA được phân chia thành hai loại: NOMA miền mã và NOMA miền công suất [5] – [9]. Cụ thể, ghép kênh miền mã có tiềm năng để tăng cường hiệu quả phổ nhưng kỹ thuật này đòi hỏi băng thơng truyền dẫn cao và khó áp dụng vào các hệ thống truyền thông không dây mới. Mặt khác, đối với NOMA miền công suất, hệ thống NOMA và mạng vơ tuyến nhận thức cho thấy NOMA có thơng lượng vượt trội so với OMA [8]. Trong NOMA miền công suất, các người dùng UE cùng sử dụng khối tài nguyên tần số và thời gian. Mặc dù, phổ tần của các UE chồng lên nhau trên miền thời gian và tần số, nhưng các UE có thể tách tín hiệu mong muốn dựa trên sự phân bổ các mức cơng suất khác nhau cho mỗi tín hiệu. Hơn thế, NOMA miền cơng suất có cách thực thi đơn giản, không yêu cầu băng thông bổ sung để cải thiện hiệu quả phổ tần. Vì thế NOMA miền cơng suất đã trở thành mơ hình hiệu quả và được nghiên cứu phổ biến nhất trong số các mơ hình NOMA như hình 2.1.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Dựa tgười dùng gười dùng

ong đó 1

hất và thứ hCác hường xuốnhác với mứành loại bỏhận bị cộnghiên, nếu cến UE có mmong muốn

ần thiết. Khhóm khai t

trên kỹ thuđồng thời thứ nhất v

, là hệ hai, với 1

hệ thống Nng. Ngun

ức cơng suỏ tín hiệu g với can ncó q nhimức cơng sn. Vì vậy,

hi đó, các thác một tậ

uật mã hóa từ một ngà thứ hai, t

của các Unhiễu từ cáều người dsuất thấp nh

việc phân UE trong ập sóng ma

Hình 2.

xếp chồngguồn phát,

tín hiệu của

x P xổ cơng suấ

hường sử dn của SIC n mức cônUE khác, kác tín hiệu c

dùng chia shất phải gi

chia nhómmột ơ đượng con riên

.1Đa truy c

g, một kỹ thgọi x1 và a bộ phát đ

12 2

x  P xất lần lượt

dụng phươlà đầu thung suất tín

ết quả củacủa UE khsẻ trên mộiải mã hết tm người dùợc phân chi

được gán

ơng pháp Su giải mã

hiệu monga tiến trìnhhác với cônột khối tài tất cả UE cùng cùng cia thành cá

c giao

n thơng tint là tín hiệudiễn như sa

cho người

SIC để táctín hiệu củg muốn. Sah SIC là tínng suất thấpngun, đicịn lại để đchia sẻ tài ác nhóm nh

n đến nhiềuu phát choau:

(2.1)i dùng thứ

ch tín hiệuủa các UEau đó, tiếnn hiệu cầnp hơn. Tuyiều đó dẫnđạt tín hiệungun làhỏ, và mỗiu o

) ứ

u E n n y n u à i

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Cụ thể quá trình giải mã được tiến hành theo các bước sau:

- Tại người dùng thứ nhất, một bộ giải mã đơn người dùng được áp dụng để giải mã thông điệp x1 bằng cách xem x2 như can nhiễu từ tín hiệu thu nhật được y1.

- Người dùng thứ hai tiến hành giải mã theo thứ tự. Đầu tiên, giải mã thông điệp x1 bằng bộ giải mã như người dùng thứ nhất từ tín hiệu thu nhận được y2. Sau đó, gọi h2là độ lợi kênh của người dùng thứ hai từ bên phát, trừ P h x1 2 1 từ y2, ta được

221 2 1

ˆy y  P h x (2.2) - Cuối cùng, giải mã thông điệp x2 từ tín hiệu ˆy2 bằng bộ giải mã đơn người

dùng thứ hai.

2.2 Đặc tính kênh truyền

2.2.1 Kênh truyền fading đa đường

Một đặc tính duy nhất trong kênh truyền không dây là hiện tượng fading, sự biến đổi của biên độ tín hiệu theo thời gian và tần số. Nhiễu thêm vào là nguồn suy hao tín hiệu phổ biến nhất, ngược lại fading là một nguồn suy hao tín hiệu khác. Fading có thể là do sự lan truyền đa đường, được gọi là fading nhiều đường, hoặc do shadowing từ các chướng ngại vật ảnh hưởng đến sự lan truyền của sóng vơ tuyến. Hiện tượng fading có thể được phân thành hai loại khác nhau: large-scale fading và small-scale fading như Hình 2.2. Large-scale fading xảy ra khi thiết bị di động di chuyển qua một khoảng cách lớn, ví dụ, khoảng cách giữa các ơ. Ngun nhân là do suy hao đường truyền (path loss) theo một hàm của khoảng cách và shadowing bởi các vật thể lớn như tịa nhà, địa hình đồi núi và thảm thực vật. Shadowing là một quá trình fading được đặc trưng bởi sự thay đổi của suy hao đường truyền trung bình giữa máy phát và máy thu tại các vị trí cố định. Vì vậy, large-scale fading được đặc trưng bởi suy hao đường truyền trung bình và shadowing. Mặt khác, small-scale fading đề cập đến sự thay đổi nhanh chóng của

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

các mức tín hiệu do sự giao thoa có tính xây dựng và phá hủy của nhiều đường tín hiệu (đa đường) khi trạm di động di chuyển khoảng cách ngắn. Tùy thuộc vào mức độ tương đối của đa đường, fading được đặc trưng bởi có chọn lọc tần số (frequency-selective) và khơng chọn lọc tần số hay phẳng tần số (frequency flat). Trong khi đó, tùy thuộc vào sự thay đổi thời gian trong kênh do tốc độ di động được đặc trưng bởi trải Doppler, small-scale fading có thể được phân loại là fading nhanh hoặc fading chậm.

Fading đa đường là do sự kết hợp mang tính tổng hợp và triệt tiêu của các thành phần tín hiệu bị trễ, phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ ngẫu nhiên. Kiểu Fading này tương đối nhanh và do đó gây ra sự biến đổi tín hiệu ngắn hạn. Tùy thuộc vào bản chất của mơi trường truyền sóng vơ tuyến, sẽ có các mơ hình khác nhau mơ tả hành vi thống kê của đường bao fading đa đường. Các phân bố fading phổ

đó Nakagami-m là một phân bố bao quát phổ biến, xem các phân bố còn lại như trường hợp đặc biệt.

Nakagami-m có hàm mật độ xác suất về bản chất là một phân phối Chi bình phương trung tâm được đưa ra bởi cơng thức sau

Hình 2.2 Phân loại kênh fading

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

( )

m mm

2.2.2 Đặc tính kênh truyền shadowed fading κ – µ

Các kênh không dây gây ra các hiệu ứng fading, shadowing, suy hao đồng thời, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của truyền thông không dây. Các hiệu ứng trên được đặc trưng bởi mơ hình shadowed fading   . Trong đó, xét đến sự phân bố của đường bao công suất nhận được hay SNR tức thời  tại máy thu. Với lưu ý rằng, việc mô tả đặc điểm phân bố của đường bao biên độ r được đơn giản bằng

cách thay đổi r



. Ở đây,  biểu thị tỷ lệ giữa tổng công suất của thành phần chiếm ưu thế và tổng cơng suất của sóng tán xạ,



là số lượng cụm đa đường

Cho  là biến ngẫu nhiên sao cho  ~ S



  , , , m



và



,m là các số nguyên dương, m biểu thị mức độ nghiêm trọng của shadowing, trong phần này

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

xem xét trường hợp m . Khi đó,  là hỗn hợp hữu hạn của các phân bố Nakagami bình phương, mà [23] đã đưa ra biểu thức PDF như sau:

với f là hàm PDF của phân bố Nakagami bình phương được cho trong [23] và K

cũng được nhắc đến trong mục 2.2.1 và B được tính bởi j

 

CDF của shadowed fading   được cho trong [23] như sau:

xFm xB e

CFm xx e

 

 

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

2.3

EH giải quyết bây từ các sệ thống truượng trong ằng hai kiế10], [11].

Xét m, trạm truyăng lượng H dựa trênHình 2.3. Ởhoảng thờiuống tới R-S, năng lư

mơ hình hệyền thơng titừ P, đây cn TS của [Ở giai đoạn

i gian ngắR trong kho

ượng thu th

 

0,1 là h

kênh truyề

p năng lư

khắc phục cề thiếu hụt ong môi trưg (SWIPT)

không dâyc tế – chuy

ệ thống truin B và bộcó thể là m[17] thời gn 1, P cunắn



T. Tro

oảng (1



hập tại B tr

hiệu suất cền giữa ant

Hình 2.3 M

ượng

các thách tnăng lượnường xung ) để kéo dy. Các mạcyển mạch th

uyền thôngộ thu R. B b

áy phát côngian khối tr

g cấp năngong giai đ



. Trongong chu kỳ

E T

chuyển đổiten truyền

Mơ hình th

thức đối vớng. Các trạ

quanh và dài tuổi thọch EH cho

hời gian (T

g đường xubị hạn chế

ng suất churuyền đượcg lượng chđoạn 2, BSg quá trình ỳ



T với 0



năng lượnthứ i của P

hu thập năn

ới các trạmạm thu thậ

đồng thời ọ của các SWIPT thưTS) và phân

uống với trvề công suuyên dụngc chia thànho hoạt độS thực hiệnthu năng l

xử lý thônnút bị hạnường đượcn chia công

rạm phát nuất, vì thế . Trong cácnh hai giaiộng của B n gửi dữ llượng từ Pđược cho bở

ông suất truà số anten

ng dây, vàợng khôngng tin trongn chế năngc thực hiệng suất (PS)

năng lượngB phải lấych tiếp cậni đoạn nhưtrong mộtiệu đườngP qua kênh

ởi:

uyền tại P,tại P.

à g g g n )

g y n ư t g h

)

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Công suất truyền tại trạm B là:

(1 )

 

với  là mức bão hịa cơng suất.

2.4 Thơng tin kênh truyền khơng hồn hảo

Trong các hệ thống thực tế, việc ước lượng kênh truyền không chính xác gây ra các sai số ước lượng kênh. Ngồi ra do các đặc tính ngẫu nhiên và thay đổi theo thời gian của các kênh truyền không dây dẫn đến khó đạt được CSI hồn hảo. Do đó, cần xét đến một mơ hình kênh truyền khơng hồn hảo. Trong [14], khi xét một trạm truyền thông tin S và trạm thu R thì mơ hình kênh truyền với iCSI được biểu diễn dưới dạng:



</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

với  là SNR trung bình. Đây là mơ hình ước lượng kênh khá thực tế và được sử dụng rộng rãi.

2.5 Khiếm khuyết phần cứng

Trong [15], HWi của bộ thu phát được gây ra bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như mất cân bằng pha/cầu phương (I/Q), độ phi tuyến của bộ khuếch đại công suất cao tại máy phát và bộ khuếch đại nhiễu thấp tại máy thu. Các thuật toán bù khác nhau đã được áp dụng để giảm ảnh hưởng của HWi, nhưng các phương pháp này không thể loại bỏ hoàn toàn HWi. HWi vẫn tồn tại do các đặc điểm phần cứng ngẫu nhiên và thay đổi theo thời gian. Những khiếm khuyết phần cứng tại bộ phát hoặc bộ thu được [26] biểu diễn dưới dạng nhiễu méo (distortion nose) như sau:

2.6 Nhiễu AWGN

AWGN (Additive White Gaussian Noise) là một mơ hình thể hiện sự ảnh hưởng của nhiễu, được sử dụng phổ biến nhất trong thông tin vô tuyến. AWGN giúp dễ dàng mơ hình hóa những tác động của các q trình ngẫu nhiên ảnh hưởng lên tín hiệu khi truyền từ phía phát đến phía thu [40]. Trong tên gọi của AWGN thể hiện các tính chất đặc biệt của mơ hình nhiễu này

Tính cộng (Additive): mơ hình nhiễu này tác động lên tín hiệu ban đầu bằng

cách cộng thêm vào tín hiệu đó một tín hiệu nhiễu ( )n t như trong Hình 2.4. Tính

cộng trong mơ hình phân biệt với các mơ hình khác có thể tác động lên tín hiệu

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

ằng phép nmiền thời gi

Tính tr

ưởng là phẳác động lên

N . Do đĐiều này khiệu ở một s

nhân. Tín hian hoặc cộ

rắng (Whit

ẳng (uniforn tín hiệu ởđó tín hiệu

hác biệt vớsố khoảng t

hiệu tại phộng tương ứ

te): thể hiệ

rm) hoặc đở bất kỳ tầncó băng thới các mơ htần số nhất

Hình 2

hía thu có tứng ở miền

( ) ( )

r t h t

ện mật độ pđều như tron số nào vhơng càng lhình có tính

phổ cơng

cộng trực t( )

N f .

suất (PSD)2.5. Tính tcông suất g suất nhiễor), nhiễu

tiếp với nh

) của tín hitrắng cho pnhiễu là nhễu tác động

17)

ý u à . n

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Tính c

huẩn với trố mơ hình ố hàm mũ, ịnh lý giới hiên sẽ tiến

Mơ hìnn vơ tuyến

2.7

Một tiêoạt động trmà xác suất , giảm xuố

hất Gaussi

rung bình lnhiễu kháPhân phối hạn trungn đến phân

nh nhiễu An do sự đơn

Xác suất

êu chí hiệurên các kênlỗi tức thờống dưới m

ian: mơ hì

là 0 và phưác có phân i chuẩn sửg tâm (The n phối chuẩ

AWGN đưn giản và hữ

dừng

u suất tiêu nh fading gời vượt quámột ngưỡngHìn

ình sử dụngương sai th

bố Rayleidụng với g

central limẩn Hình 2.6

chuẩn củagọi là xác sá một giá trg nhất định

P 



nh 2.6 Phân

g nhiễu cóể hiện côngh, Laplacgiả thuyết smit theorem6.

a các hệ thsuất dừng rị xác địnhh, th. Về m

ầu hết các n

ống mạng và được địh hoặc xác mặt toán họ

ẩn

xác suất là nhiễu N(0a, phân bố hiên là đủ lớủa các quá

nghiên cứu

thông tin kịnh nghĩa l

suất mà SNọc, ta có

phân phối

0, ). Mộtđều, phânớn, vì theotrình ngẫu

u về thông

không dâylà xác suấtNR đầu ra,

(2.19)i t n o u

18)

y t ,

)

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

đó là hàm phân phối tích lũy (CDF) của , gọi là là ( )P  , được đánh giá tại   th. Vì PDF và CDF có liên quan là p( ) dP( ) / d và vì P(0) 0 , biến đổi Laplace của hai hàm này có liên quan bởi

ˆ ( )ˆ ( ) p s

P ss

  

trong đó,  được chọn trong vùng hội tụ của tích phân trong mặt phẳng phức s. Việc đánh giá xác suất dừng hoạt động có thể được thực hiện hoàn toàn dựa trên kiến thức về MGF của SNR đầu ra mà khơng cần phải tính tốn bản PDF của nó.

2.8 Kết luận chương

Chương này đã trình bày tổng quan về lý thuyết đa truy cập trực giao, một kỹ thuật hiệu quả trong truyền thông không dây về cải thiện hiệu quả năng lượng và phổ tần, trong đó trình bày kỹ thuật mã hóa xếp chồng của tín hiệu tại bộ phát cũng như phương pháp SIC để tách tín hiệu đường xuống với nguyên lý cơ bản của SIC là đầu thu giải mã tín hiệu của các UE khác với mức cơng suất lớn hơn mức cơng suất tín hiệu mong muốn, sau đó loại bỏ can nhiễu do UE khác gây ra rồi khơi phục tín hiệu mong muốn. Ngồi ra chương cũng đã trình bày cơ sở lý thuyết về kênh truyền đa đường, trong đó mơ tả đặc tính của kênh truyền Nakagami-m và xem các

như trường hợp đặc biệt khi thay đổi giá trị của m. Đặc biệt, chương đã cung cấp chi tiết về phân tích PDF và CDF của kênh truyền shadowed fading   . Mơ hình thu thập năng lượng từ trạm năng lượng đến trạm thông tin cũng đã được đề cập

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

đến. Hơn nữa, các đặc trưng của iCSI và HWi đã được mơ hình hóa trong chương này. Các lý thuyết cơ bản về nhiễu AWGN, xác suất dừng được trình bày rõ ràng trong phần cuối của chương

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Chương 3 MƠ HÌNH HỆ THỐNG

Trong chương trước, luận văn đã trình bày tổng quan lý thuyết cơ bản. Chương này sẽ giới thiệu về hệ thống EH-enabled NOMA, trong đó có xét đến các yếu tố thực tế như tính phi tuyến của mơ hình EH, khiếm khuyết phần cứng, suy hao đường truyền, fading, shadowing và thơng tin trạng thái kênh truyền khơng hồn hảo. Phần 3.1 cung cấp kiến trúc cụ thể của mô hình hệ thống EH-enabled NOMA. Phần 3.2 trình bày dạng của mơ hình kênh truyền shadowed fading  được sử dụng. Phần 3.3 mơ tả tín hiệu nhận được tại bộ thu xa và bộ thu gần.

3.1 Mô tả mơ hình

Xem xét một mơ hình hệ thống như Hình 3.1 cho EH-enabled NOMA với một trạm năng lượng (ES), một trạm thông tin (IS), một bộ thu xa (FR) và một bộ thu gần (NR). Mơ hình hệ thống này mô tả mạng truyền thông không dây đường xuống. IS được thiết kế bị hạn chế năng lượng và do đó nó phải thu năng lượng từ ES, có thể là một máy phát điện chuyên dụng (ví dụ trạm phát thanh vơ tuyến). Trong kiến trúc EH dựa trên TS, một khối truyền được chia thành hai giai đoạn như trong Hình 3.1. Trong giai đoạn 1, ES cung cấp năng lượng cho hoạt động của IS trong một khoảng thời gian



T. Trong giai đoạn 2, IS triển khai gửi thông tin liên lạc dựa trên NOMA tới FR và NR trong phạm vi (1



)T. ES được trang bị N anten để nâng cao hiệu quả thu năng lượng. Hơn nữa, BS sử dụng 1 anten để đơn giản hóa mơ hình hệ thống. Ngồi ra, vì FR và NR có thể là thiết bị người dùng di động nên chúng được xem là có một anten. Mặt khác, mơ hình hệ thống cũng xem xét các tác

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

3.2

Định nà IS, gsf vàS và NR. hẳng chậmoàn theo ga

ố lượng nh{ }

ab với abhóm đa đư} biểu thị

o [23], [24t có PDF và

I đến hiệu

kênh truy

là độ lợi công ứng là đác kênh tru

hơn, một n{b s, sf, sni

ường,  tcông suất4] và dựa tà CDF nhưnh 3.1 Mơ

năng hệ th

yền

ơng suất kêđộ lợi cơnguyền chịu nhóm thamn} trong đóthể hiện m

t kênh truytrên cơ sởư sau

hình mạng

hống để tươ

ênh truyền g suất kênhảnh hưởnm số ,K 

ó K biểu tmức độ ngh

yền ab

lý thuyết đg EH-enab

ơng thích v

giữa antenh truyền ging của sha

, , ab

thị hệ số Rhiêm trọng

b bao gồmđược trìnhbled NOMA

với các kịch

n phát thứ iữa IS và F

dowed fadược định nRician-K,

g của shadm cả suy hh bày trong

nghĩa hoàn biểu thịdowing vàhao đườngg phần 2.2,c

S a

n ị à g ,

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

 

0

 

1

 

 ,

 là dab với  là công suất fading ở khoảng cách tham chiếu là 1 mét (m), dab

là khoảng cách ab và  là số mũ suy hao đường truyền [20]

Giả sử c ác kênh truyền fading có phân phối độc lập giống nhau giữa các anten của ES và IS. Do đó, các chỉ số dưới bi liên quan đến các tham số fading (gb si ,

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

(1 )

PgUQQ R

  

 , V 1

 , RPb

 , và

1 i

Nb si

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Trong giai đoạn 2, thông tin chồng lên nhau P xsf 



1



P xs n được gửi bới IS đến FR và NR, trong đó xn và xf lần lượt là tín hiệu với

E

xn

E

xf

1

và



là hệ số phân bổ công suất để truyền xf . Theo cơ chế NOMA, xf được phân bổ nhiều năng lượng hơn xn, dẫn đến  0,5. Ngoài những suy giảm của kênh truyền (fading, shadowing, path loss), mơ hình cũng xem xét đến những vấn đề khơng hồn hảo khác trong thực tế như iCSI và HWi trên sự truyền của IS. Trong [26], iCSI được mơ hình hóa là ˆ

h h 



, (v f n , ) trong đó ˆh sv

là hệ số kênh truyền ước lượng và sv ~ Ν(0,sv2) là lỗi ước lượng kênh với Ν( , )

 

là một biến ngẫu nhiên Gaussian phức với trung bình và phương sai  . Trong thực tế, lỗi ước lượng là một hàm của tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) . Đặc biệt,

 tỉ lệ nghịch với  , ví dụ 2 11

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

ˆˆ

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

(3.13)

Từ phương trình (3.9), (3.11) và (3.13) rút ra rằng HWi đóng vai trị là nguồn nhiễu tạo ra một lượng nhiễu nhất định. Sự can thiệp này gây ra sự suy giảm hiệu năng hệ thống hơn khi so với trường hợp hoàn hảo của phần cứng.

3.4 Kết luận chương

Chương 3 đã trình bày mơ hình hệ thống mạng EH-enabled NOMA, trong đó có xét đến các yếu tố thực tế như tính phi tuyến của mơ hình EH, khiếm khuyết

</div>