Nghiên cứu một mạng vô tuyến với sự trợ giúp của bề mặt phản xạ thông minh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.43 MB, 56 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG
NGHIÊN CỨU MỘT MẠNG VÔ TUYẾN VỚI
SỰ TRỢ GIÚP CỦA BỀ MẶT PHẢN XẠ
THÔNG MINH
GVHD: TS. PHẠM NGỌC SƠN
SVTH: ĐOÀN NGUYỄN DUY BẢO
MSSV: 16141005
SVTH: PHẠM THIÊN ĐƠNG
MSSV: 16141019
SKL 0 0 7 6 9 4
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU MỘT MẠNG VÔ TUYẾN VỚI SỰ TRỢ
GIÚP CỦA BỀ MẶT PHẢN XẠ THƠNG MINH
GVHD:
SVTH :
KHĨA :
NGÀNH:
TS. PHẠM NGỌC SƠN
ĐỒN NGUYỄN DUY BẢO
MSSV: 16141005
PHẠM THIÊN ĐÔNG
MSSV: 16141019
K16
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ-TRUYỀN
THƠNG
TP. HỒ CHÍ MINH – 1/2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU MỘT MẠNG VÔ TUYẾN VỚI SỰ TRỢ
GIÚP CỦA BỀ MẶT PHẢN XẠ THƠNG MINH
GVHD:
SVTH:
KHĨA:
NGÀNH:
TS. PHẠM NGỌC SƠN
ĐỒN NGUYỄN DUY BẢO
MSSV: 16141005
PHẠM THIÊN ĐÔNG
MSSV: 16141019
K16
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ-TRUYỀN
THÔNG
TP. HỒ CHÍ MINH – 1/2021
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
---***---
Tp. Hồ Chí Minh, ngày--- tháng --- năm 2020
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Đồn Nguyễn Duy Bảo
Phạm Thiên Đơng
Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện tử - truyền thông
Giảng viên hướng dẫn: TS.Phạm Ngọc Sơn
Ngày nhận đề tài: 20/10/2020
MSSV: 16141005
MSSV: 16141019
Lớp: 16141CL2
ĐT: 0334105229-0938920898
Ngày nộp đề tài: 20/1/2021
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU MỘT MẠNG VÔ TUYẾN VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA BỀ MẶT
PHẢN XẠ THÔNG MINH
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
⚫ Tài liệu tham khảo báo khoa học 2020 Performance Analysis of Reconfigurable
Intelligent Surface-Assisted và Reconfigurable Intelligent Surfaces: Three Myths and
Two Critical Questions.
⚫ Sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng.
3. Nội dung thực hiện đề tài:
⚫ Tìm hiểu cơ sở lý thuyết.
⚫ Thu thập, kham khảo những tài liệu mở rộng có liên quan.
⚫ Tìm hiểu các lý thuyết chung về bề mặt phản xạ thông minh: định nghĩa, cấu tạo, các
tính chất, hiệu suất, phương thức hoạt động, cách thức vận hành.
⚫ Dựa vào các lý thuyết tìm được, tiến hành tạo lập mơ hình mơ phỏng lập trình trên
Matlab.
⚫ Đánh giá và nhận xét kết quả thực hiện.
4. Sản phẩm:
⚫ Cuốn báo cáo về nghiên cứu một mạng vô tuyến với sự trợ giúp của bề mặt phản xạ
thông minh.
⚫ Mơ phỏng các dạng sóng truyền.
1.
TRƯỞNG NGÀNH
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: ...................................................................... MSSV:...................................
................................................................... MSSV:...................................
Ngành: ...........................................................................................................................................
Tên đề tài: .....................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ...................................................................................................
.......................................................................................................................................................
NHẬN XÉT
1.
Về nội dung đề tài & khối lượng công việc thực hiện:
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................................
6. Điểm: ........................ (Bằng chữ: ....................................................................................... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
năm 20
Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên: ...................................................................... MSSV:...................................
................................................................... MSSV:...................................
Ngành: ...........................................................................................................................................
Tên đề tài: .....................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
Họ và tên Giáo viên phản biện:.....................................................................................................
.......................................................................................................................................................
NHẬN XÉT
7. Về nội dung đề tài & khối lượng công việc thực hiện:
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
8. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
9. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
10. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................................
11. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................................
12. Điểm: ........................ (Bằng chữ: ....................................................................................... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
năm 20
Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
LỜI CẢM ƠN
Một học kỳ đồ án đã trôi qua, kể từ khi lần đầu tiên nhóm được tiếp xúc với công
nghệ của tương lai “Bề mặt phản xạ thông minh” cho đến những giai đoạn cuối hoàn
thiện đề tài: “Nghiên cứu mạng vô tuyến với sự trợ giúp của bề mặt phản xạ thơng
minh” thì đã có khơng ít sự giúp đỡ từ các phía q thầy cơ dành cho chúng tôi đặc biệt
là từ giảng viên hướng dẫn, Thầy Phạm Ngọc Sơn. Do hướng đề tài nghiên cứu cịn khá
mới mẻ ở Việt Nam nên trong q trình nghiên cứu, các tài liệu hầu như bằng tiếng anh
nhưng với sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của Thầy Phạm Ngọc Sơn, chúng tơi đã
hồn thành đề tài đúng tiến độ đề ra. Mặc dù lịch trình dạy học bận rộn nhưng Thầy vẫn
luôn điềm tĩnh, cố gắng trả lời những câu hỏi, giải đáp những thắc mắc của chúng tôi
một cách đầy đủ và kịp thời nhất.
Bên cạnh đó, chúng tơi cũng xin gửi một lời cám ơn chân thành đến Thầy trưởng
ngành, Thầy Nguyễn Ngô Lâm, Thầy khơng những là Thầy trưởng ngành mà cịn là giáo
viên bộ môn của chúng tôi trong suốt 4 năm học kỳ. Mặc dù là Thầy vừa là trưởng ngành
vừa là giảng viên bộ môn, phải quản lý rất nhiều thứ nhưng Thầy vẫn ln theo sát tình
hình học tập, động viên và tạo cơ hội phát triển cho từng thế hệ sinh viên. Không thể
quên được, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến những đấng sinh thành dưỡng dục đã luôn
hỗ trợ, động viên và cũng là niềm động lực lớn lao để nhóm có thể hồn thành tốt đề tài.
Cũng như thể hiện sự biết ơn đối với các bạn cùng lớp đã góp ý kiến xây dựng đề tài
được hồn thiện hơn.
Bên cạnh đó chúng tơi cũng xin cám ơn các quý thầy cô, là các giáo viên bộ môn,
người truyền lửa và kiến thức cho sinh viên. Chính nhờ những kiến thức q giá từ thầy
cơ đã xây dựng một nền móng cho đồ án “Nghiên cứu mạng vô tuyến với sự trợ giúp
của bề mặt phản xạ thơng minh”.
Sinh viên 1
Sinh viên 2
Đồn Nguyễn Duy Bảo
Phạm Thiên Đông
i
TÓM TẮT
Thế kỷ 21 là cột mốc đánh dấu cho sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ.
Sự phát triển của khoa học công nghệ đã kéo theo sự phát triển của hệ thống viễn thơng.
Tính từ lúc kể từ thế hệ mạng 1G ra đời (1980) và cho đến thời điểm hiện tại, mơ hình
mạng lưới vơ tuyến đã phủ sóng hấu hết ở các nơi trên thế giới, kèm theo đó là sự tiến
bộ vượt bậc về khả năng truyền dẫn, tốc độ. Một trong số đó là mạng 6G với các đặc
điểm nổi trội như tốc độ truy cập cao, khả năng phủ sóng, chia sẻ tốc độ mạng cao. Tuy
nhiên, vẫn còn tiềm ẩn những mặt hạn chế như việc đặc tính của sóng có tính chất bị
nhiễu, mờ dần khi truyền trong mơi trường có vật cản.Vậy nên, để giải quyết cho vấn đề
trên thì bề mặt phản xạ thơng minh ra đởi.
Đề tài “Nghiên cứu mạng vô tuyến với sự trợ giúp của bề mặt phản xạ thơng
minh” là mơ hình ứng dụng sự phản chiếu của bề mặt phản xạ thông minh, hỗ trợ cho
việc truyền phát thông tin không dây qua Internet, tạo cho người dùng một kết nối có
chất lượng môi trường truyền tải cải thiện đáng kể, băng thông được mở rộng giúp cho
việc truyền và nhận cũng như các thao tác trở nên mượt mà, giảm thiểu trường hợp suy
hao năng lượng trong quá trình truyền tải qua đó cải thiện hiệu suất làm việc của hệ
thống. Bề mặt phản xạ thơng minh là bề mặt có thể thu thập tín hiệu khơng dây từ nơi
phát và phát tán chúng đến nơi thu. Kỹ thuật này đang có những bước tiến đáng kể trong
lĩnh vực truyền thơng, hứa hẹn sẽ mang đến nhiều điều tưởng chừng như chỉ có trong trí
tưởng tượng thành thực tiễn.
Kết quả thực hiện của đề tài này là nghiên cứu lý thuyết một mạng vô tuyến với sự
trợ giúp của bề mặt phản xạ thông minh-một mảng nhỏ của mạng công nghệ khơng dây
tương lai, mơ phỏng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, xác suất dừng và dung lượng Ergodic.
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................................... i
TÓM TẮT ............................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC .............................................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH........................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................................................ viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................................................. 1
1.1
Đặt vấn đề và lí do chọn đề tài....................................................................................... 1
1.2
Mục tiêu ........................................................................................................................ 1
1.3
Giới hạn ........................................................................................................................ 1
1.4
Nội dung ....................................................................................................................... 2
1.5
Bố cục ........................................................................................................................... 2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................................... 3
Giới thiệu về công nghệ không dây 6G .......................................................................... 3
2.1
2.1.1
Sức mạnh của 6G ................................................................................................... 3
2.1.2
Thử thách .............................................................................................................. 5
Bề mặt phản xạ thông minh......................................................................................... 5
2.2
2.2.1
Tổng quan ............................................................................................................. 5
2.2.2
Lịch sử hình thành ................................................................................................. 7
2.2.3
Cơng nghệ hứa hẹn của tương lai ........................................................................... 8
2.2.4
Cấu tạo .................................................................................................................. 9
2.2.5
Đặc tính cơ bản .....................................................................................................10
2.2.6
Hướng ứng dụng thực tế .......................................................................................11
2.3
Lý thuyết về độ nhiễu ...................................................................................................12
2.4
Khái niệm về tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) ................................................................12
2.4.1
Định nghĩa SNR ....................................................................................................12
2.4.2
Ảnh hưởng của SNR .............................................................................................13
Khái niệm về xác suất dừng (OP) .................................................................................13
2.5
2.5.1
Định nghĩa xác suất dừng .....................................................................................13
2.5.2
Ảnh hưởng của xác suất dừng ...............................................................................13
Khái niệm về dung lượng Ergodic (EC) .......................................................................13
2.6
2.6.1
Định nghĩa dung lượng Ergodic ............................................................................13
2.6.2
Ảnh hưởng của dung lượng Ergodic .....................................................................14
iii
CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH HỆ THỐNG, CÁC BIỂU DIỄN TỐN HỌC VÀ PHÂN TÍCH HIỆU
NĂNG .................................................................................................................................................... 15
3.1
Sơ đồ khối ....................................................................................................................15
3.2
Mơ hình ngun lý .......................................................................................................15
3.3
Các biểu diễn tốn học .................................................................................................17
3.3.1
Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) .............................................................................17
3.3.2
Xác suất dừng (OP) ..............................................................................................21
3.3.3
Dung lượng Ergodic (EC) .....................................................................................22
Phân tích hiệu năng......................................................................................................22
3.4
3.4.1
Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) .............................................................................22
3.4.2
Xác suất dừng (OP) ..............................................................................................23
3.4.3
Dung lượng Ergodic (EC) .....................................................................................23
Lưu đồ giải thuật .........................................................................................................23
3.5
3.5.1
Lưu đồ chương trình chính ...................................................................................24
3.5.2
Trình tự thực thi chương trình con phân tích .......................................................25
3.5.3
Chương trình con mơ phỏng .................................................................................26
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MƠ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ .......................................... 28
Kết quả mơ phỏng ........................................................................................................28
4.1
4.1.1
Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trung bình (Average SNR) .............................................28
4.1.2
Xác suất dừng (Outage Probability)......................................................................29
4.1.3
Dung lượng Ergodic (Ergodic Capacity) ...............................................................30
4.2
Kết luận tổng hợp ........................................................................................................32
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ KẾT LUẬN .......................... 33
5.1
Khả năng thực hiện đề tài ............................................................................................33
5.2
Đánh giá tính áp dụng thực tế ......................................................................................33
5.3
Những lợi ích của đề tài................................................................................................33
5.4
Hạn chế ........................................................................................................................34
5.5
Kết luận .......................................................................................................................34
PHỤ LỤC .............................................................................................................................................. 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................... 41
iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
AI
Artificial Intelligence
Trí tuệ nhân tạo
ADC
Analog to Digital
Converter
Bộ chuyển đổi tương tự
sang số
AWGN
Additive White Gaussian
Noise
Tạp âm Gausse trắng cộng
sinh
CDF
Cumulative Distribution
Function
Hàm phân phối tích lũy
D
Destination
Đích đến
DAC
Digital to Analog
Converter
Bộ chuyển đổi số sang
tương tự
dB
Decibel
Đề-Xi-Ben
EC
Ergodic Capacity
Dung lượng Ergodic
e2e
End to End
Quy trình đầu cuối
EDGE
Enhanced Data Rates for
GSM Evolution
Công nghệ di động được
nâng cấp từ GPRS
G
Generation
Thế hệ
Gbps
Gigabytes per second
Gigabit trên giây
GHz
GigaHertz
GigaHertz
GPRS
General Packet Radio
Service
Dịch vụ vơ tuyến gói tổng
hợp
HD
High Definition
Độ nét cao
HSPA
High Speed Packet Access
Truy cập gói tốc độ cao
Iot
Internet of Thing
Internet vạn vật
Kbps
Kilobytes per second
Kilobit trên giây
km
Kilometer
Ki-lô-mét
Mbps
Megabytes per second
Megabit trên giây
MMS
Multimedia Messaging
Service
Dịch vụ nhắn tin đa
phương tiện
v
MS
Metasurface
Bộ phận phân tán có thể
cấu hình lại
OP
Outage Probability
Xác xuất dừng
Probability Density
Function
Hàm mật độ xác suất
Qos
Quality of Service
Cách thức điều khiển mức
độ ưu tiên traffic của hệ
thống mạng
RIS
Reconfigurable Intelligent
Surface
Bề mặt phản xạ thơng
minh
S
Source
Nguồn phát
SIR
Signal to Interference
Tỷ lệ tín hiệu trên giao
thoa
SMS
Short Message Services
Dịch vụ tin nhắn ngắn
SNIR
Signal to Noise and
Interference Ratio
Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu
giao thoa
SNR
Signal to Noise Ratio
Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu
Tbps
TeraBytes per second
Terabit trên giây
THz
TeraHertz
TeraHertz
ZMCG
Zero Mean Complex
Gaussian
Phức hợp Gausse trung
bình
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Lịch sử phát triển của mạng di động ............................................................ 3
Hình 2.2 Bề mặt phản xạ có thể cấu hình lại ............................................................... 6
Hình 2.3 Cấu tạo một phần tử trong RIS .................................................................... 6
Hình 2.4 Cấu trúc của RIS ............................................................................................ 7
Hình 2.5 Sự hình thành ban đầu của bề mặt phản xạ thơng minh ........................... 8
Hình 2.6 Bề mặt phản xạ thông minh lý tưởng ........................................................... 8
Hình 2.7 Bảng so sánh RIS với các cơng nghệ tiên tiến .............................................. 9
Hình 2.8 Cấu tạo của một bề mặt phản xạ thơng minh ............................................ 10
Hình 2.9 Mơ hình giả lập ứng dụng thực tế của công nghệ không dây được hỗ trợ
bởi RIS .......................................................................................................................... 11
Hình 2.10 Mơ hình truyền dẫn của công nghệ không dây được hỗ trợ bởi RIS .... 12
Hình 3.1 Sơ đồ khối mơ hình hệ thống được hỗ trợ bởi RIS ................................... 15
Hình 3.2 Mơ hình ngun lý hệ thống mạng khơng dây được hỗ trợ bởi RIS trong
điều kiện giữa S và D khơng có đường tầm nhìn ...................................................... 16
Hình 3.3 Mơ hình nguyên lý tổng thể của hệ thống mạng không dây được hỗ trợ
bởi RIS .......................................................................................................................... 16
Hình 3.4 Hình minh họa cách RIS tập trung tín hiệu tại máy thu để tối đa hóa
SNR .............................................................................................................................. 17
Hình 3.5: Lưu đồ giải thuật chương trình chính....................................................... 24
Hình 3.6: Trình tự thực thi chương trình con phân tích .......................................... 25
Hình 3.7: Chương trình con mơ phỏng ...................................................................... 26
Hình 4.1 Kết quả mơ phỏng của SNR ........................................................................ 28
Hình 4.2 Kết quả mơ phỏng của OP ........................................................................... 29
Hình 4.3 Kết quả mơ phỏng của EC ........................................................................... 31
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 So sánh RIS với các công nghệ tiên tiến khác ............................................ 9
viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1
Đặt vấn đề và lí do chọn đề tài
Lịch sử hệ thống cơng nghệ không dây và truyền thông không dây đã tồn tại hơn một
thế kỷ, nhưng mãi đến cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980 mới bắt đầu được
cung cấp bởi các nhà dịch vụ đầu tiên. Đáng kinh ngạc, những năm 1990 ghi nhận sự phát
triển vượt bậc của Internet trên phạm vi toàn cầu. Sự bùng nổ đáng kinh ngạc này đến từ
nhu cầu thông tin liên lạc đại chúng và những lợi ích to lớn mà lĩnh vực công nghệ truyền
thông mang lại [1].
Thực tế, công nghệ mạng di động đã lần đầu xuất hiện vào những năm 1980 từ việc
phát tiển máy tính điện tử với tên gọi 1G [2]. Cùng với sự phát triển theo thời gian đến
tận bây giờ đã là 6G. Với các ưu điểm vượt trội so với các thế hệ tiền nhiệm, mạng 6G
trong tương lai hứa hẹn sẽ là chìa khóa kết nối với thế giới mạng lưới vạn vật Internet
trong tương lai.
Ứng dụng của 6G có nhiều ở mọi khía cạnh, lĩnh vực, trình độ khoa học và một trong
số đó là nghiên cứu tạo ra một bề mặt phản xạ có sóng điện từ mang thơng tin dữ liệu
vượt qua các vật thể chắn trên đường đi từ nơi phát đến nơi thu. Do nhu cầu phía người
dùng yêu cầu băng thông dữ liệu cao, tốc độ nhanh, độ trễ thấp nên nhóm chúng tơi quyết
định tìm hiểu, nghiên cứu các công nghệ cho lớp vật lý hỗ trợ hệ thống mạng không dây.
Một lựa chọn là bề mặt phản xạ thơng minh (RIS), có thể thu thập tín hiệu khơng dây từ
máy phát và tạo chùm tia về phía người nhận. Cơng nghệ này có triển vọng phát triển và
đang nhanh chóng đạt được sức hút trong cộng đồng truyền thông.
Thông qua việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu một mạng vô tuyến với sự trợ giúp
của bề mặt phản xạ thông minh” bước đầu nghiên cứu và tìm hiểu về một mảng nhỏ của
cơng nghệ khơng dây 6G trong tương lai với ứng dụng cải thiện môi trường truyền tải
tăng lên đáng kể so với các công nghệ khác, sẽ là bước đệm tạo tiền đề phát triển cho lĩnh
vực truyền thơng nói chung và cơng nghệ khơng dây nói riêng.
1.2 Mục tiêu
Phân tích cơ sơ lý thuyết, tìm hiểu về phương thức hoạt động dựa trên các tài liệu
tham khảo có sẵn để nghiên cứu và mô phỏng các thông số cần thiết liên quan thơng qua
phần mềm Matlab, từ đó có những đánh giá, kết luận và hướng phát triển phục vụ cho
công nghệ mới trong tương lai.
1.3 Giới hạn
_ Chỉ nghiên cứu một phần nhỏ cấu hình, cách thức hoạt động, những đặc tính của bề mặt
phản xạ thơng minh.
_ Khơng có mơ hình sản phẩm vì đây là cơng nghệ mới trong tương lai còn nhiều tiềm
năng chưa được khai thác.
_ Đề tài chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu tổng quan về bề mặt phản xạ thông minh và khả
năng hỗ trợ hệ thống mạng khơng dây.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
_ Kết quả mô phỏng và thành quả nghiên cứu lý thuyết chỉ mang tính tham khảo, để áp
dụng vào thực tế cần trải qua nhiều công đoạn và cần nhiều thời gian.
1.4 Nội dung
_ Nội dung 1: Đọc và tham khảo các tài liệu về công nghệ không dây được hỗ trợ bởi bề
mặt phản xạ thông minh.
_ Nội dung 2: Nghiên cứu ba thông số đánh giá: tín hiệu trên nhiễu, xác suất dừng, dung
lượng ergodic.
_ Nội dung 3: Tìm hiểu về lập trình Matlab.
_ Nội dung 4: Lập lưu đồ giải thuật và tiến hành mô phỏng SNR, OP và EC.
_ Nội dung 5: Ghi nhận kết quả và tiến hành đánh giá.
1.5 Bố cục
Tóm tắt những chương trong đồ án.
Chương 1: Tổng quan
Nêu lên những lí do, cũng như cơ sở để chọn đề tài, mục tiêu hoàn thành, giới hạn,
cũng như những bước đi từ tổng quát đến cụ thể mà nhóm sẽ thực hiện trong quá trình
nghiên cứu đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Tóm tắt những thơng tin, nội dung từ tài liệu tham khảo, báo khoa học,…Nêu một số
định nghĩa, lý thuyết lên quan đến đề tài. Tóm tắt các lý thuyết liên quan đến bề mặt phản
xạ thông minh làm cơ sở để hình thành ý tưởng ban đầu. Các lý thuyết liên quan đến mơ
hình mạng khơng dây, cấu tạo, đặc điểm, cách thức vận hành RIS, những cơ sở dữ liệu có
những chức năng phù hợp với đề tài.
Chương 3: Mơ hình hệ thống, các biểu diễn tốn học và phân tích hiệu năng
Trình bày về cách thức hoạt động của công nghệ không dây được hỗ trợ bởi bề mặt
phản xạ thông minh bằng cách thiết lập sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, lưu đồ giải thuật và
thể hiện kết quả mô phỏng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR), xác suất dừng (OP), dung lượng
Ergodic (EC) trên Matlab. Trình bày các cơng thức tốn học phục vụ cho mục đích mơ
phỏng và phân tích hiệu năng.
Chương 4: Kết quả mơ phỏng, phân tích và đánh giá
Dựa vào kết quả mô phỏng matlab, nhận xét và đánh giá mơ hình hệ thống dựa trên
thơng số SNR trung bình, OP từ đó rút ra các kết luận.
Chương 5: Đánh giá khả năng thực hiện đề tài và kết luận
Cảm nhận cá nhân qua việc thực hiện đồ án đã giúp nhóm hiểu biết rất nhiều về kiến
thức đồng thời nêu ra những hướng phát triển của đề tài sau này. Nêu ra những lợi ích của
đề tài và những điểm cần cải thiện trong tương lai khi công nghệ được áp dụng vào thực
tế. Đánh giá lại mơ hình từ đó rút ra những giới hạn và cách khắc phục.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu về công nghệ không dây 6G
Trong viễn thông, 6G sẽ là tiêu chuẩn thế hệ thứ sáu cho các công nghệ truyền
thông không dây hỗ trợ mạng dữ liệu di động. Nó được định hướng sẽ kế thừa mạng
5G trước đó và có thể sẽ nhanh hơn đáng kể, với tốc độ ~ 95 Gbit/s. Giống như các
mạng tiền nhiệm, mạng 6G sẽ là mạng di động băng thơng rộng, trong đó khu vực
dịch vụ được chia thành các khu vực địa lý nhỏ gọi là các ô. Một số công ty (Nokia,
Huawei, Samsung, LG, Apple) đã thể hiện sự quan tâm đến 6G. Trung Quốc, Hàn
Quốc và Nhật Bản cũng có quan tâm. 6G dự kiến có thể sẽ được thương mại hóa
trên thị trường vào những năm 2030 [3].
2.1.1 Sức mạnh của 6G
6G sẽ cung cấp tốc độ truyền lên tới 100 Gbps, độ trễ sẽ dưới 1 ms và nó có
khả năng tương tác với hơn 10 triệu thiết bị trong phạm vi 1 km vng, có kế hoạch
thương mại hóa cơng nghệ 6G vào năm 2030 [4]. Cụ thể, với 5G, người dùng có thể
tải 1 giờ phim trong vài giây, thì với 6G, chỉ trong một giây, bạn có thể tải xuống
142 giờ phim [5].
Giới chuyên môn cho rằng, công nghệ mạng 6G sẽ là một cuộc cách mạng công
nghệ lớn so với các thế hệ mạng trước đó, có thể biến các mạng di động ở các quốc
gia trở thành một mạng di động duy nhất trên tồn thế giới [2].
Hình 2.1 thể hiện từng thế hệ mạng di động không dây bắt đầu từ 1G đến tận
bây giờ là 6G. Qua từng thế hệ chúng tôi nhận thấy để đi từ thế hệ này sang thế hệ
kế tiếp cần một khoảng thời gian là một thập kỷ. Ở mỗi thế hệ mới, tốc độ tuyền tải
thông tin của mạng không dây được cải thiện rõ rệt, thậm chí tăng đến hàng nghìn
lần so với người tiền nhiệm.
Hình 2.1 Lịch sử phát triển của mạng di động
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Công nghệ mạng 1G: thoại không dây
Mạng di động thế hệ đầu tiên (1G) được bắt đầu vào năm 1980. Công nghệ
mạng 1G chỉ hỗ trợ dịch vụ thoại. Thế hệ mạng đầu tiên khi được triển khai vẫn còn
rất nhiều khuyết điểm như chất lượng thoại thấp, thường xuyên bị ngắt cuộc gọi,
dung lượng pin kém và không hỗ trợ bảo mật. Tốc độ lý thuyết của mạng 1G chỉ là
2,4 Kbps [2].
Công nghệ mạng 2G: nhắn tin đa phương tiện
Mạng 2G được thử nghiệm đầu tiên tại Phần Lan năm 1991, đây là một cải tiến
lớn so với thế hệ 1G khi chuyển đổi từ truyền thông tương tự sang truyền thông số.
Mạng 2G khơng chỉ cung cấp dịch vụ thoại mà cịn bắt đầu hỗ trợ dịch vụ dữ liệu
như nhắn tin SMS, nhắn tin đa phương tiện MMS. Tốc độ mạng 2G ban đầu đạt
khoảng 50 Kbps. Sau một vài cải tiến với các công nghệ như GPRS, EDGE tốc độ
mạng 2G có thể đạt tới 1,3 Mbps.
Tuy hiện nay mạng 2G đã được thay thế bởi các công nghệ mới, nhưng vẫn
được sử dụng như một kênh dự phòng ở khắp nơi trên thế giới [2].
Công nghệ mạng 3G: thoại truyền hình, internet di động
Mạng 3G được giới thiệu năm 1998, mở đầu cho mạng di động băng thông rộng
với tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. Nhờ cải tiến về mặt tốc độ, các điện thoại di động
có thể sử dụng được các dịch vụ như điện thoại truyền hình, truy cập internet. Tốc
độ mạng 3G đạt 2 Mbps khi không di chuyển và 384 Kbps khi di chuyển trên phương
tiện. Sau một vài cải tiến với các công nghệ như HSPA, HSPA+, tốc độ mạng 3G
có thể đạt tới 7,2 Mbps [2].
Công nghệ mạng 4G: ứng dụng internet
Mạng 4G được giới thiệu vào năm 2008, không chỉ hỗ trợ kết nối internet như
mạng 3G mà còn cung cấp các dịch vụ như game online, truyền hình HD, hội nghị
truyền hình và các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao khác. Tốc độ lý thuyết của mạng 4G
đạt tới 1 Gbps và 100 Mbps khi di động [2].
Công nghệ mạng 5G: internet vạn vật
Mạng 5G hiện đang được thử nghiệm giới hạn ở một số nơi trên thế giới. Mạng
5G hứa hẹn rất nhiều cải tiến như tốc độ nhanh hơn, mật độ kết nối cao hơn, độ trễ
thấp hơn, tiết kiệm năng lượng [2].
Mạng 6G: Sứ mệnh
Mạng 6G hướng tới tốc độ Terabit (Tbps) nhanh hơn cỡ vài trăm đến vài nghìn
lần mạng 5G. Tuy nhiên, mục tiêu của mạng 6G không phải chỉ ở tốc độ, mà còn
nhằm giải quyết các vấn đề còn tồn tại của các thế hệ mạng tiền nhiệm và hướng tới
giải quyết các yêu cầu của tương lai.
Mục tiêu của mạng 6G là giải quyết các hạn chế của mạng 5G, hướng tới khả
năng kết nối khơng gian - khí quyển - mặt đất - dưới biển. Bốn định hướng chính về
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
kết nối đang được nghiên cứu là: kết nối thông minh (Intelligent Connectivity), kết
nối sâu (Deep Connectivity), kết nối không đồng nhất (Holographic Connectivity)
và kết nối khắp nơi (Ubiquitous Connectivity). Hiện đang có khá nhiều công nghệ
tiềm năng, kể cả các công nghệ của tương lai được xem xét đưa vào mạng 6G như
truyền thông không dây quang, truyền thông lượng tử, thiết bị bay không người lái,
vệ tinh tầng thấp… các công nghệ như trí tuệ nhân tạo (AI), phân tích dữ liệu lớn
cũng được đưa vào hỗ trợ mạng 6G nhằm đảm bảo các mục tiêu về chất lượng mạng
(QoS) [2].
Mạng 6G hứa hẹn sẽ số hố và kết nối tồn thế giới. Những nước đã sẵn sàng
cuộc đua về nghiên cứu triển khai công nghệ mạng 6G [6]. Mạng 6G là công nghệ
kết nối di động sẽ thay thế 5G, nhưng hiện tại 6G chưa phải là một công nghệ hoạt
động, mà mới trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu. Tuy nhiên, với tốc độ phát triển
như vũ bão của công nghệ hiện nay, có lẽ 6G sẽ sớm khơng cịn là công nghệ viễn
tưởng. Những năm gần đây mạng 5G nổi lên như một nền tảng công nghệ mới của
cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (4.0). Đến năm 2019, người dùng đã có thể
mua một chiếc smartphone 5G và tận hưởng tất cả những lợi ích của kết nối dữ liệu
5G. Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng của công nghệ có thể lên một tầm cao mới nữa
khi thế giới kết nối di động - 6G. Theo giám đốc cơng nghệ Ericsson Erik Erurupt:
“Mạng 6G có thể làm cho 5G chỉ còn như 2G” [5]. Trong bối cảnh 5G chỉ mới bước
đầu thương mại hóa ở một số quốc gia, câu nói trên cho chúng tơi khơng tránh khỏi
cảm giác rùng mình về cơng nghệ truyền thơng khơng dây trong tương lai.
2.1.2 Thử thách
Tương lai thế hệ mạng không dây thứ 6 sẽ gặp phải nhiều yêu cầu (khả năng
truyền dẫn, độ trễ, khả năng truyền dẫn chính xác, hiệu suất năng lượng, kết nối đa
phương tiện, độ tin cậy và kết nối thông minh) với mức độ yêu cầu ngày càng tăng
cao so với các thế hệ tiền nhiệm trước.
Với u cầu đặt ra như trên thì nó đã thúc đẩy các hoạt động nghiên cứu trên
chính kiến trúc phần cứng của bộ thu tín hiệu và các khái niệm mới lạ về truyền
thông. Một trong những kiến trúc phần cứng có tiềm năng thực hiện là bề mặt phản
xạ thông minh (Reconfigurable Intelligent Surfaces).
2.2
Bề mặt phản xạ thông minh
2.2.1 Tổng quan
Phát triển công nghệ cho lớp vật lý đã và đang đóng vai trị quan trọng trong hệ
thống mạng không dây trong tương lai (6G). Việc kết hợp RIS trong hệ thống mạng
không dây được xem như là một phát minh mang tính cách mạng trong giới khoa
học nói chung và hệ thống thơng tin nói riêng. Nó có thể tùy chỉnh, biến đổi mơi
trường giao tiếp khơng dây trong khơng gian.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG
5
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Về cụ thể, bề mặt phản xạ thông minh (RIS) là một bề mặt cực mỏng bao gồm
N phần tử MS như hình 2.2, mỗi phần tử là một bộ phân tán có thể cấu hình lại,
nghĩa là nó có thể điều chỉnh mơi trường truyền để làm tăng khả năng truyền và
nhận của giao tiếp không dây [7]. Các phần tử MS trong RIS được gọi là các đơn vị
phản xa (Reflection Unit). Giữa một cặp đơn vị phản xạ có hai diode biến dung
(Varactor Diode). Diode biến dung tên đầy đủ là diode biến đổi điện dung, còn gọi
là diode tham số, hay varicap. Đây là một loại diode bán dẫn được chế tạo theo cách
thích hợp để hoạt động như một tụ điện có điện dung thay đổi được bằng cách thay
đổi điện áp tác dụng vào nó. Nhờ vào ứng dụng điều hướng các máy thu và máy
phát sóng tới bước sóng nào đó, RIS có thể được điều chỉnh nhờ vào bộ điều khiển
(Microcontroller) để điều chỉnh góc phản xạ hướng đến người nhận là tốt nhất.
Chúng ta có thể điều chỉnh cấu hình các phần tử MS này nhờ vào bộ điều khiển.
Hình 2.2 Bề mặt phản xạ có thể cấu hình lại (RIS) với bộ điều khiển
Hình 2.3 là hình phóng to của một phần tử trong RIS. Phản ứng giai đoạn có
thể được điều khiển bởi nhiều PIN diode với trạng thái đóng/mở. Tần số làm việc
của các phần tử này vào khoảng 6Ghz đến hàng THz [8].
Hình 2.3 Cấu tạo của một phần tử trong RIS
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
6
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
RIS được trang bị các bề mặt chọn lọc tần số. Các bề mặt này có cấu trúc phẳng
và diode PIN được nhúng trên các phần kết nối kim loại của mỗi phần tử bề mặt.
Các diode PIN này được bật và tắt bằng phân cực bên ngoài và cung cấp hai trạng
thái khác nhau cho bề mặt phản xạ thông minh. Ở trạng thái đầu tiên (khi diode PIN
tắt), thu được một bề mặt gần như trong suốt cho phép năng lượng đi qua. Mặt khác,
khi các diode PIN được chuyển sang trạng thái thứ hai, phần lớn năng lượng tới
được phản xạ. Nói cách khác, hai chức năng quan trọng (sóng đi qua hoặc bị phản
xạ từ bề mặt) được thực hiện bởi một bề mặt phản xạ thơng minh [7]. Hình 2.4 thể
hiện một phần cấu trúc của bề mặt phản xạ thơng minh với các phần tử được sắp
xếp trật tự.
Hình 2.4 Cấu trúc của RIS
2.2.2
Lịch sử hình thành
Ban đầu bề mặt sử dụng một vật liệu có khả năng phân tán lại tín hiệu với một
góc độ truyền tải khác. Tuy có thể đạt được nhất định khả năng phân tán nhưng lại
bị hạn chế bởi góc tới và góc phản xạ do trở kháng của vật liệu cố định [9]. Hình
2.5 mơ tả tấm phản xạ đầu tiên với chất liệu được làm bằng kim loại. Do được cấu
thành từ cùng một loại vật liệu cho nên trở kháng ở mọi điểm trong bề mặt bằng
nhau dẫn đến góc của tín hiệu truyền đến với tín hiệu phản xạ là một hằng số cố
định.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
7
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.5 Sự hình thành ban đầu của bề mặt phản xạ thông minh
Dần về sau, bề mặt được phát triển khi vật liệu được dùng cho bề mặt có khả
năng thay đổi trở kháng từ đó giúp cho bề mặt có khả năng phân tán sóng với
nhiều góc độ khác nhau [9].
Hình 2.6 thể hiện bề mặt phản xạ thông minh lý tưởng. Lúc này, tấm phản xả
có khả năng thay đổi trở kháng và việc thay đổi này có thể được triển khai ngay
trong từng thành phần của bề mặt, nghĩa là một bề mặt có thể có nhiều trở kháng
cùng một lúc. Điều này làm cho bề mặt có thể điều chỉnh hướng truyền của sóng
tín hiệu.
Hình 2.6 Bề mặt phản xạ thông minh lý tưởng
Đồng hành song song cùng với sự phát triển về cấu trúc là sự phát triển về ý
tưởng.
• Tấm phản xạ cố định (1960).
• Bề mặt có thể tự điều chỉnh.
• Bề mặt được điều khiển bằng phần mềm.
• Bề mặt được điều khiển bằng phần mềm thời gian thực.
2.2.3
Công nghệ hứa hẹn của tương lai
a. Tại sao chúng ta cần RIS
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
8
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Yếu tố đầu tiên phải kể đến là chi phí thấp. RIS là thiết bị thụ động và không
cần hỗ trợ bởi các bộ khuếch đại, ADC hay DAC. Tiếp theo là độ phân giải khơng
gian cao. RIS tích hợp một số lượng lớn các phần tử ăng-ten vào một không gian
nhỏ gọn dưới dạng một khẩu độ điện từ liên tục trong không gian. Điều này làm cho
nó có thể tạo ra một chùm tia đến bất kỳ hướng nào mong muốn. Và quan trọng nhất
là thực thi thao tác dễ dàng. Bề mặt siêu mỏng giúp RIS linh hoạt trong việc triển
khai lắp đặt và mở rộng [8].
b. Ưu điểm vượt trội so với các công nghệ hiện tại
Đây là công nghệ 6G của tương lai nên chắc chắn ngoài sở hữu các tinh túy
cơng nghệ hiện tại, RIS cịn được nghiên cứu và phát triển để cải thiện tính ưu việt
so với các cơng nghệ hiện có. Hình 2.7 dưới đây so sánh RIS với các công nghệ tiên
tiến gần đây nhất [8]. Các thông số được so sánh bao gồm năm yếu tố. Lần lượt từ
trái sang phải là cơ chế hoạt động – trạng thái song công – số lượng đường truyền
chuỗi tần số vô tuyến cần thiết – chi phí phần cứng – năng lượng tiêu thụ. Có thể
thấy RIS vượt trội so với các đối thủ.
Công
nghệ
Cơ chế hoạt
động
Trạng
thái song
cơng
Số lượng chuỗi
đường truyền
tần số vơ tuyến
cần thiết
Chi
phí
phần
cứng
Năng
lượng
tiêu thụ
RIS
Chủ động/thụ
động, phản xạ
Song công
0
Thấp
Thấp
Massive
MIMO
Chủ động,
truyền/nhận
Song
công/bán
song công
Nhiều
Rất cao
Rất cao
Relay
Chủ động, nhận
và truyền
Song
công/ bán
song công
Nhiều
Cao
Cao
Tán xạ
ngược
Thụ động, phản
xạ
Song công
0
Rất
thấp
Rất thấp
Bảng 2.1 So sánh RIS với các công nghệ tiên tiến khác
2.2.4 Cấu tạo
Bề mặt phản xạ thông minh bao gồm ba lớp: lớp ngồi cùng, lớp giữa và lớp
trong với hai phần chính là chip xử lý và bề mặt. Hình 2.8 mơ tả cấu tạo của một bề
mặt phản xạ thông minh gồm có ba lớp chính, trong đó lớp ngồi cùng chứa các
phần tử phản xạ tương tác trực tiếp với tín hiệu đến.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG
9
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.8 Cấu tạo của một bề mặt phản xạ thông minh
Chip xử lý dùng để điều chỉnh bề mặt, cấu hình lại bề mặt để tín hiệu có thể tập
trung, tạo thành một chùm tia phản xạ lại tới người nhận. Bề mặt gồm nhiều phần
tử, mỗi phần tử hoạt động như một ăng ten có thể điều chỉnh hướng của tín hiệu tùy
ý. Lớp ngồi cùng là lớp chất nền điện mơi với các phần tử MS, lớp này tương tác
trực tiếp với tín hiệu đến. Lớp giữa là một mặt phẳng đồng, giúp tránh tình trạng rị
rỉ năng lượng. Lớp trong là lớp điều khiển có chứa bo mạch điện [8].
2.2.5
Đặc tính cơ bản
a. Tạo ra mơi trường vơ tuyến có thể điều khiển
Một đặc trưng của RIS là khả năng thay đổi cách truyền một tín hiệu khơng dây
giữa nơi phát và nơi thu. Đặc điểm này cho phép tối ưu hóa chung nơi phát, nơi thu
và mơi trường truyền có thể điều khiển [10].
b. Tạo chùm tim thụ động
Chùm tia xuất hiện khi những bản sao của cùng một tín hiệu phát tán từ nhiều
ăng ten. Nó hình thành sự giao thoa tại nhiều nơi trong không gian nơi mà các bản
sao được nhận đồng thời tại nơi thu và yếu dần ở nơi khác. Nếu độ trễ tại N số ăng
ten truyền được điều chỉnh để có thể đạt được giao thoa tại nơi thu, nó sẽ nhận N
lần hiệu quả hơn nhiều khi so với tổng công suất được truyền chỉ từ một tín hiệu.
Khi một RIS phát xạ lại tín hiệu với độ trễ được điều chỉnh theo chùm tia tại nơi
thu, một sự đạt được thêm theo N bên cạnh chùm tia ban đầu [10].
c. Đồng bộ một hình dạng bề mặt khác nhau
Một RIS khơng chỉ tạo nên chùm tia, nó cịn có thể đồng bộ khả năng tán xạ của
một bề mặt với hình dạng tùy ý. Ví dụ, nó có thể tạo ra sự chồng chất của nhiều
chùm tia hoặc hoạt động như một bộ tán xạ khuếch tán [10].
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
10
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2.6
Hướng ứng dụng thực tế
Cách ứng dụng hiệu quả nhất được mơ tả theo hình 2.9 khi một trạm phát sóng
ở trên mái nhà đang truyền tín hiệu đến người sử dụng ở trong nhà [10]. Giả sử nhà
được làm từ chất liệu cản hầu hết các tín hiệu sóng chỉ trừ cửa sổ là ít khả năng cản
sóng. Trong nhà, một RIS được thiết kế để thu nhận năng lượng tín hiệu và phát xạ
lại tín hiệu theo dạng một chùm sóng đến nơi nhận. Để đảm bảo chùm tia được
truyền thẳng tới thiết bị nhận, bất cứ nơi nào trong phòng, RIS phải có thể tự điều
chỉnh. Bằng việc sử dụng một RIS trong thí nghiệm này, tín hiệu SNR có thể được
cải thiện. Ứng dụng này cực kỳ hữu ích với các khu vực thành thị nơi mà các cơng
trình là các tác nhân cản trở và gây nhiễu. Một điểm tích cực nữa là RIS dễ dàng
triển khai lắp đặt do tính cơ động cao, thích hợp với khu vực hạn chế về mặt khơng
gian diện tích như thành thị, văn phịng, cơng sở,…
Hình 2.9 Mơ hình giả lập hoạt động thực tế của công nghệ không dây
được hỗ trợ bởi RIS
Hình 2.10 dưới đây miêu tả mơ hình truyền dẫn của công nghệ không dây được
hỗ trợ bởi RIS. Với ưu điểm nổi bật là đường truyền tín hiệu tránh được vật cản
trong điều kiện giữa nguồn phát và nơi nhận khơng có đường tầm nhìn và cải thiện
lưu lượng truyền nhận thông tin đa người dùng, hứa hẹn trong tương lai RIS sẽ được
triển khai rộng rãi, đặc biệt là các khu vực thành thị nơi có các tịa nhà cơng trình
đóng vai trị là vật cản gây khơng ít khó khăn cho việc truyền nhận tín hiệu.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
11
