LUAN VAN (NGUYEN QUOC DIEN)

Nội dung chính của luận văn là nghiên cứu các phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp để cải thiện hiệu năng của hệ thống truyền thông cộng tác dưới sự tác động của cả hai loại nhiễu trên..

Đ ÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MẠNG TRUYỀN THÔNG CỘNG TÁC DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA SUY HAO PHẦN CỨNG VÀ NHIỄU ĐỒNG

All content following this page was uploaded by Yong Kun Hy on 21 September 2015.

The user has requested enhancement of the downloaded file All in-text references underlined in blue are added to the original document and are linked to publications on ResearchGate, letting you access and read them immediately.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

NGUYỄN QUỐC ĐIỀN

ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MẠNG TRUYỀN THÔNG

CỘNG TÁC DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA

SUY HAO PHẦN CỨNG VÀ NHIỄU ĐỒNG KÊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2015

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

NGUYỄN QUỐC ĐIỀN

ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MẠNG TRUYỀN THÔNG

CỘNG TÁC DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA SUYHAO PHẦN CỨNG VÀ NHIỄU ĐỒNG KÊNH

Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Mã số: 60.52.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN TRUNG DUY

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TPHCM, ngày 17, tháng 7, năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Điền

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS Trần Trung Duy đã hướng dẫn tận tình, chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện luận văn Thầy đã trang bị cho em những kiến thức vô cùng quý báu để em có thể vững tin bước tiếp trên con đường của mình

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia (Nafosted, 102.01 – 2014.33) đã tài trợ và tạo điều kiện để em có thể hoàn thành tốt luận văn này

Và cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, các quý anh, quý chị đồng nghiệp, các bạn khóa cao học 2013 đã động viên, tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa học

Nguyễn Quốc Điền

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ , CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 2

1.1 Truyền thông cộng tác và các kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp 2

1.1.1 Giới thiệu về truyền thông cộng tác 2

1.1.2 Mô hình chuyển tiếp và các giao thức hoạt động của nút chuyển tiếp……… 3

1.1.2.1 Mô hình kênh chuyển tiếp 3

1.1.2.2 Kỹ thuật giải mã và chuyển tiếp (DF) 5

1.1.2.3 Kỹ thuật khuếch đại và chuyển tiếp (AF) 5

1.1.3 Ưu, nhược điểm của truyền thông cộng tác 6

1.1.3.1 Ưu điểm 6

1.1.3.2 Nhược điểm 7

1.1.4 Các kỹ thuật phân tập kết hợp 7

1.1.4.1 Kỹ thuật kết hợp lựa chọn (Selection Combining: SC) 7

1.1.4.2 Kỹ thuật kết hợp tỉ số tối đa (Maximal Ratio Combining: MRC)……… 8

1.1.4.3 Kỹ thuật kết hợp độ lợi cân bằng (Equal-gain Combining: EGC)……… 8

1.1.5 Các kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp 8

1.1.5.1 Phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp đơn phần (Partial Relay Selection)……… 9

1.1.5.2 Phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp toàn phần (Full Relay

Selection)……… 9

1.2 Nhiễu đồng kênh (Co-channel interference) 10

1.2.1 Định nghĩa 10

1.2.2 Nguyên nhân gây ra nhiễu đồng kênh 10

1.2.3 Một số giải pháp hạn chế nhiễu đồng kênh 11

1.2.4 Nguyên lý tái sử dụng tần số 11

1.3 Tổng quan về đề tài và lý do chọn đề tài 12

1.3.1 Truyền thông cộng tác (Cooperative Communicaion) và lựa chọn nút chuyển tiếp (Relay Selection) 12

1.3.2 Chọn lựa anten phát (Transmit Antenna Selection)………… 14

1.3.3 Giao thoa đồng kênh(Co-channel Interference) 15

1.3.4 Phần cứng không hoàn hảo (Imperfect Hardware hay Hardware Impairment)………… 16

1.4 Các nghiên cứu liên quan 16

1.5 Đóng góp chính của luận văn 18

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HOÁ HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG 19

2.1 Mô hình hệ thống 19

2.1.1 Mô tả hoạt động của mô hình đề xuất (MHDX) 19

2.1.2 Xây dựng công thức tỷ lệ trên nhiễu và giao thoa 20

2.1.3 Phương pháp lựa chọn anten phát tốt nhất 25

2.1.4 Phương pháp lựa chọn trạm chuyển tiếp tốt nhất (RSb) 25

2.1.5 Các kênh truyền fading được sử dụng 26

2.2 Đánh giá hiệu năng hệ thống 28

2.2.1 Mô hình MHTT 28

2.2.2 Mô hình MHDX 31

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 39

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ , CHỮ VIẾT TẮT

bằng

OP Outage Probability Xác suất dừng

suất tạp âm Gauss

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 : Truyền thông cộng tác 2

Hình 1 2 : Mô hình kênh chuyển tiếp ba đầu cuối 3

Hình 1 3 : Kỹ thuật chuyển tiếp DF 5

Hình 1 4 : Kỹ thuật chuyển tiếp AF 6

Hình 1 5 : Nhiễu đồng kênh 10

Hình 1 6 : Truyền thông cộng tác với chọn lựa nút chuyển tiếp 12

Hình 1 7 : Truyền thông cộng tác tăng cường 14

Hình 1 8 : Kỹ thuật chọn lựa anten phát (TAS) 15

Hình 1 9 : Mô hình truyền thông hợp tác với nhiều nút chuyển tiếp và nhiễu giao thoa đồng kênh 16

Hình 2 1 : Mô hình đề xuất (MHDX)… ………19

Hình 2 2 : Mô hình thông thường (MHTT) 20

Hình 3 1: Xác suất dừng vẽ theo giá trị P N/ 0 đơn vị dB khi N 3, K  , 1

0 1   , 1 2 0.25,   0 1 2,R  th 0.75,0 0.05 và 1 0.01…… 40

Hình 3 2 : Xác suất dừng vẽ theo giá trị  khi N 2, M 4, K  , 2 0  , 1 1 2 0.1,       0 1 3,0 0.05 và 1 0.01 42

Hình 3 3 : Xác suất dừng vẽ theo giá trị N khi 2.5(dB),R  th 1,M 3, K  ,1 0 1   ,    0 1 2.5,0 0.05 và 10.01 42

Hình 3 4 : Xác suất dừng vẽ theo giá trị M khi 20, 0(dB),R  th 1, N 3, 1 K  ,    0 1 4,0 0.05 và 10.01 43

Hình 3 5 : Xác suất dừng vẽ theo giá trị K khi  30, 5(dB),R  th 1,N 3, 4 M  ,0 1,12 0.2,0 0.05 và 10.01 43

Hình 3 6 : Xác suất dừng vẽ theo giá trị 0khi  0, 2.5(dB),R  th 1, N 2,

5

M  , K 2, 1,  0.1,   5, và   440

MỞ ĐẦU

Trong những thập niên gần đây, truyền thông cộng tác (cooperative communication) [1] đã trở thành chủ đề nổi bật trong nghiên cứu và ứng dụng, nhằm tăng cường hiệu quả truyền dữ liệu của những hệ thống giao tiếp vô tuyến Khái niệm cơ bản trong truyền thông cộng tác là các thiết bị đầu cuối chia sẻ antenna của mình để tạo thành một chuỗi antenna ảo Điều này giúp mạng truyền thông cộng tác có đạt được bậc phân tập cao mà không cần phải trang bị nhiều antenna tại các thiết bị đầu cuối

Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu liên quan đến sự chuyển tiếp phân tập,

đã giả sử rằng phần cứng các thiết bị là hoàn hảo Tuy nhiên trên thực tế, các phần cứng này là không hoàn hảo bởi nhiễu gây ra từ sự nhiễu pha, sự không cân bằng I/Q và sự không tuyến tính trong bộ khuyêch đại Vì vậy, sự suy hao của phần cứng cần được đưa vào trong sự đánh giá hiệu năng của các mạng truyền thông vô tuyến

Trong các hệ thống thông tin di động, chẳng hạn như GSM, việc quy hoạch

và tái sử dụng tần số sẽ tạo nên nhiễu đồng kênh tại các thiết bị đầu cuối Gần đây, nhiều nhà nghiên cứu đã quan tâm đến sự ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên chất lượng dịch vụ của các hệ thống vô tuyến Để khắc phục sự tác động của nhiễu đồng kênh, một lần nữa, truyền thông cộng tác lại được sử dụng

Luận văn này tập trung nghiên cứu hai vấn đề thực tế đó là: nhiễu đồng kênh

và suy hao phần cứng Nội dung chính của luận văn là nghiên cứu các phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp để cải thiện hiệu năng của hệ thống truyền thông cộng tác dưới sự tác động của cả hai loại nhiễu trên Luận văn được chia làm 4 chương cụ thể như sau :

Chương 1 - Lý thuyết tổng quan

Chương 2 – Mô hình hóa hệ thống và đánh giá hiệu năng của hệ thống

Chương 3 – Mô phỏng và đánh giá kết quả

Chương 4 – Kết luận

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Truyền thông cộng tác và các kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp

1.1.1 Giới thiệu về truyền thông cộng tác

Mỗi thiết bị di động thường chỉ có một anten và không thể riêng lẽ tạo thành phân tập không gian Tuy vậy, giả sử một thiết bị di động có thể nhận dữ liệu từ các thiết bị di động khác, và truyền dữ liệu đó cùng với dữ liệu của nó Và bởi kênh truyền fading đối với các thiết bị di động khác nhau là độc lập thống kê với nhau, nên việc đạt được phân tập không gian là hoàn toàn khả thi Việc truyền đi nhiều tín hiệu sẽ góp phần tạo nên phân tập, góp phần chống lại ảnh hưởng của fading Đó chính là ý tưởng chính của khái niệm truyền thông cộng tác (Cooperative Communication) [1-5], tạo nên phân tập không gian bằng một phương thức mới hay còn gọi là hệ thống các anten phân tập không gian “ảo” (hay hệ thống MIMO

(Multi-Input Multi-Output) [6-8] ảo) Khi đó, dữ liệu của mỗi người dùng (user)

được truyền không chỉ bởi chính thiết bị của người đó mà còn được truyền bởi những thiết bị di động khác Vì thế trên quan điểm thống kê thì việc nhận diện tín hiệu truyền đi ở phía thu sẽ trở nên đáng tin cậy hơn Và quan trọng là nếu so với MIMO, truyền thông cộng tác không cần phải quan tâm đến vấn đề tích hợp nhiều

Hình 1 1 : Truyền thông cộng tác

anten vào các thiết bị di đ

việc nghiên cứu về truy

tiếp là sự xuất hiện của thành ph

vai trò tiếp nhận, xử lý và truy

năng của hệ thống Đố

nhiệm vụ duy nhất là tr

đích Tuy nhiên, khái ni

rộng hơn: Đó có thể là nh

truyền đi (hay còn gọi là

có chức năng phát thông tin c

di động, vốn là một vấn đề đòi hỏi chi phí, kíchcông nghệ và phần cứng Nhờ vậy, các ứ

ng tác vào các mạng vô tuyến như mạng thông tin di đ

Mô hình chuyển tiếp và các giao thức hoạt độ

Mô hình kênh chuyển tiếp

Hình 1 2 : Mô hình kênh chuyển tiếp ba đầu cu

n tiếp (relay channel) và các đầu cuối của nó là nhtruyền thông cộng tác Đặc điểm dễ nhận ra c

a thành phần đầu cuối gọi là nút chuyển ti

lý và truyền đi các tín hiệu mang thông tin đ

ối với mô hình kênh chuyển tiếp cổ điển, nút chuy

t là trợ giúp cho đường truyền trực tiếp giữđích Tuy nhiên, khái niệm nút chuyển tiếp trong truyền thông c

là những đầu cuối cố định, không có thông tin c

i là chuyển tiếp cộng tác), hoặc có thể là nh

c năng phát thông tin của chính nó, vừa có chức năng như m

i chi phí, kích thước thiết bị ứng dụng của truyền

ng thông tin di động là cực kì hứa

t động của nút

u cuối

a nó là những cơ sở của

n ra của kênh chuyển

n tiếp (node relay) Với thông tin để cải thiện hiệu

n, nút chuyển tiếp có

ữa nút nguồn và nút thông cộng tác đã được mở

nh, không có thông tin của riêng nó để

là những đầu cuối vừa

c năng như một đầu cuối

“cộng tác” để truyền thông tin của các đầu cuối “đối tác” của nó hay còn gọi là cộng

tác người dùng (User Cooperation)

Trong hai loại hình nút chuyển tiếp trên, chuyển tiếp cộng tác có ý nghĩa thực tiễn hơn do nút thực hiện chuyển tiếp là cố định Vì thế, điều kiện kênh truyền giữa nó và nút đích (trạm gốc trong thông tin di động) là tương đối ổn định hơn so với trường hợp còn lại Thêm vào đó, khi thực hiện chức năng chuyển tiếp thì nút chuyển tiếp phải có các bước xử lý với các dữ liệu nhận được từ các nút khác vì thế

sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn Và đây lại là một lợi thế của nút chuyển tiếp cố định so với nút chuyển tiếp là một thiết bị di động Mặt khác, nếu sử dụng hình thức cộng tác người dùng sẽ nãy sinh một số vấn đề phức tạp cần phải giải quyết như: tính bất thường về số lượng, vị trí và tính cân bằng của các thuê bao di động

Ngoài ra, dựa vào số chặng (Hop) giữa nút nguồn và nút đích ta có thể phân

loại kỹ thuật chuyển tiếp cộng tác làm hai loại: chuyển tiếp hai chặng (Two-hop relaying) [1], [5] và chuyển tiếp đa chặng (multi-hop relaying) [9-11] Từ tên gọi trên, ta có thể thấy rõ ràng về đặc điểm của chúng

 Chuyển tiếp hai chặng: chỉ có một nút chuyển tiếp thực hiện việc truyền dữ liệu người dùng về nút đích

 Chuyển tiếp đa chặng: số nút chuyển tiếp thực hiện việc truyền dữ liệu người dùng về nút đích là từ hai trở lên

Thực tế là các nút chuyển tiếp không thể thu và phát cùng lúc do không thể tránh khỏi của hiệu ứng coupling giữa mạch phát và mạch thu Điều này dẫn đến giới hạn half-duplex, và đây chính là nguyên nhân chính mà sự truyền dẫn từ nút nguồn qua nút chuyển tiếp đến nút đích trong truyền thông cộng tác được chia thành hai pha thời gian truyền Nghĩa là chúng chỉ có thể hoạt động ở chế độ bán song công, chủ yếu thực hiện qua hai giai đoạn truyền:

 Ở giai đoạn thứ nhất, mỗi nút gửi thông tin về nút đích và đồng thời thông tin này cũng được những người dùng khác tiếp nhận Đây là nhờ tính chất quảng bá của kênh vô tuyến

 Ở giai đoạn thứ hai, các nút chuyển tiếp sẽ chuyển tiếp thông tin mà

nó nhậnđược từ các nút khác tới nút đích

Mỗi nút có thể giải mã thông tin nhận được và chuyển tiếp đi, đây là kỹ thuật

giải mã và chuyển tiếp (Decode-and-Forward, viết tắt là DF) [12-13] Hoặc đơn giản là khuếch đại và truyền đi, đây là kỹ thuật khuếch đại và chuyển tiếp (Amplify

and Forward, viết tắt là AF) [14-15]

1.1.2.2 Kỹ thuật giải mã và chuyển tiếp (DF)

Kỹ thuật chuyển tiếp này còn được biết đến như là kỹ thuật chuyển tiếp tái tạo, cơ bản nó thực hiện những phương thức xử lý số tín hiệu Ở mô hình này, nút chuyển tiếp hoạt động như là một trạm lặp (repeater) thông minh và giải mã/ giải điều chế tín hiệu nhận được từ nút nguồn ở khe thời gian truyền thứ nhất hay ở pha truyền thứ nhất Quá trình này sẽ loại bỏ sự hiện diện của nhiễu [1], [12-13]

Hình 1 3 : Kỹ thuật chuyển tiếp DF

1.1.2.3 Kỹ thuật khuếch đại và chuyển tiếp (AF)

Ở mô hình này nút chuyển tiếp chỉ đơn giản là khuếch đại những gì nó nhận được từ nút nguồn Quá trình khuếch đại tương ứng với 1 biến đổi tuyến tính xảy ra tại nút chuyển tiếp [14-15] AF còn được gọi là mô hình chuyển tiếp không tái tạo

và cơ bản là nó thực hiện những phương thức xử lý tương tự cho tín hiệu

Hình 1 4 : Kỹ thuật chuyển tiếp AF

1.1.3 Ưu, nhược điểm của truyền thông cộng tác

1.1.3.1 Ưu điểm

 Đạt được độ lợi phân tập kết hợp: truyền thông cộng tác khai thác phân tập không gian và thời gian trong mạng vô tuyến để nâng cao hiệu suất của hệ thống Lợi ích của phân tập kết hợp có thể được liệt kê như sau:

- Giảm thiểu công suất truyền cần thiết

- Nâng cao dung lượng kênh Shanon

- Nâng cao độ tin cậy của truyền dẫn, nâng cao vùng phủ sóng của mạng

 Cân bằng chất lượng dịch vụ QoS : đối với những hệ thống truyền

thống, những người dùng tại rìa vùng phủ sóng của mạng hoặc những người dùng thuộc vùng chịu ảnh hưởng của hiện tượng shadowing sẽ phải chịu giới hạn dung lượng Tuy nhiên, truyền thông cộng tác có thể vượt qua được sự khác biệt về QoS

và cung cấp QoS đồng đều cho nhiều người dùng

 Tiết kiệm cơ sở hạ tầng xây dựng mạng: truyền thông cộng tác có thể làm đơn giản hóa việc triển khai một hệ thống khi không có đủ cơ sở hạ tầng cần thiết Chẳng hạn như, tại một vùng bị thiên tai, truyền thông cộng tác có thể được sử dụng cho việc liên lạc khi mà hệ thống thông tin di động tế bào hay các hệ thống liên lạc khác không thể hoạt động được nữa

 Truyền thông cộng tác có thể là giải pháp giảm thiểu chi phí xây dựng, cung cấp các dịch vụ mạng trong nhiều trường hợp

Ví dụ, trong mạng thông tin di động tế bào, người ta đã chỉ ra rằng chi phí để cung cấp 1 mức QoS cho tất cả người dùng sẽ được giảm thiểu nếu có sử dụng truyền thông cộng tác

1.1.3.2 Nhược điểm

 Sử dụng truyền thông cộng tác sẽ tiêu tốn nhiều tài nguyên vô tuyến hơn so với truyền trực tiếp Cụ thể , tài nguyên vô tuyến ở đây là khe thời gian, băng tần, mã trải hay mã không gian thời gian Các tài nguyên này cần được chỉ định cho các lưu lượng chuyển tiếp Nếu không có sơ đồ phân bố năng lượng hợp lý thì đường truyền chuyển tiếp cộng tác sẽ gây ra nhiễu, làm giảm hiệu suất của hệ thống

 Một hệ thống truyền thông cộng tác đòi hỏi các yêu cầu cao hơn về điều khiển truy nhập, đồng bộ, lập lịch, các biện pháp bảo mật so với các hệ thống truyền thông truyền thống Ngoài ra còn phải xem xét đến vấn đề truyền thông cộng tác có thể gây xuyên nhiễu đến đường truyền trực tiếp

 Truyền thông cộng tác thường bao gồm bước tiếp nhận và xử lý gói tin tại nút chuyển tiếp trước khi nó được truyền đi tiếp Khi xét tới những dịch vụ nhạy với trễ như thoại, những dịch vụ truyền thông đa phương tiện phổ biến hiện nay thì trễ tại các bước xử lý ở nút chuyển tiếp rõ ràng không có lợi

 Việc lập lịch phức tạp: trong hệ thống truyền thông cộng tác, không chỉ có lưu lượng từ nút nguồn mà cả lưu lượng từ nút chuyển tiếp cũng cần phải được lập lịch Vì thế, việc lập lịch sẽ trở nên phức tạp hơn và sẽ càng phức tạp hơn nếu như có nhiều người dùng và nhiều nút chuyển tiếp tham gia trong mạng

1.1.4 Các kỹ thuật phân tập kết hợp

1.1.4.1 Kỹ thuật kết hợp lựa chọn (Selection Combining: SC)

Kỹ thuật phân tập SC hoạt động trên nguyên tắc lựa chọn tín hiệu có tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tốt nhất trong số tất cả các tín hiệu nhận được từ các nhánh khác nhau rồi đưa vào xử lý [16-17] Trong kỹ thuật này, tại một thời điểm chỉ có một nhánh được sử dụng nên phương pháp SC chỉ yêu cầu máy thu được chuyển

đến vị trí anten tích cực (anten có tín hiệu được lựa chọn) Tuy nhiên kỹ thuật này đòi hỏi trên mỗi nhánh phải có một bộ theo dõi SNR đồng thời và liên tục Trong phương pháp SC, tín hiệu ngõ ra của bộ kết hợp có SNR chính là giá trị cực đại của SNR trên tất cả các nhánh Vì tại một thời điểm chỉ có một tín hiệu của một nhánh đưa vào xử lý nên kỹ thuật này không yêu cầu sự đồng pha giữa các nhánh

1.1.4.2 Kỹ thuật kết hợp tỉ số tối đa (Maximal Ratio Combining: MRC)

Đối với kỹ thuật phân tập SC, tín hiệu ngõ ra trên bộ kết hợp chính là tín hiệu trên một nhánh riêng biệt nào đó Kỹ thuật MRC khác với hai kỹ thuật trên, kỹ thuật này sử dụng tín hiệu thu từ tất cả các nhánh để đưa vào xử lý Trong kỹ thuật MRC, SNR của ngõ ra bộ kết hợp là tổng của các SNR trên các nhánh thành phần [18-19] SNR của tín hiệu thu sẽ tăng tuyến tính theo số nhánh phân tập

1.1.4.3 Kỹ thuật kết hợp độ lợi cân bằng (Equal-gain Combining: EGC)

Trong kỹ thuật MRC thì yêu cầu phải biết sự biến đổi của SNR trên từng nhánh theo thời gian, tuy nhiên thông số này rất khó để đo được Vì vậy để đơn giản

kỹ thuật MRC người ta dùng kỹ thuật kết hợp độ lợi cân bằng EGC [20] Về bản chất EGC cũng giống MRC, đều sử dụng tất cả các tín hiệu thu được tại các nhánh

để đưa vào xử lý, tuy nhiên, tỉ số SNR đầu ra trong phương pháp EGC thoả điều kiện công suất nhiễu trên các nhánh như nhau Tuy nhiên, hiệu quả của kỹ thuật này

có thể thấy là không cao như đối với kỹ thuật MRC nhưng EGC dễ thực thi trong thực tế hơn kỹ thuật MRC

1.1.5 Các kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp

Như đã được giới thiệu ở trên, truyền thông cộng tác là một kỹ thuật đầy hứa hẹn để nâng cao hiệu suất của các hệ thống thông tin vô tuyến trong môi trường nhiễu fading [1] Để nâng cao hơn nữa hiệu năng của mô hình 3 đầu cuối, gần đây các giao thức lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất, khi có nhiều nút chuyển tiếp sẵn

sàng giúp đỡ nguồn truyền dữ liệu đến đích, đã được đề xuất và khảo sát [21-23] Theo thông thường, các nhà nghiên cứu chia các phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp thành hai loại chính: chọn lựa nút chuyển tiếp đơn phần (Partial Relay Selection) và chọn lựa nút chuyển tiếp toàn phần (Full Relay Selection)

1.1.5.1 Phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp đơn phần (Partial Relay Selection)

Trong phương pháp này, nút chuyển tiếp tốt nhất được lựa chọn dựa trên thông tin đơn phần tức thời của kênh giữa nguồn và các nút chuyển tiếp (SR) [24] hoặc giữa đích và các nút chuyển tiếp (RD) [14]

- Ưu điểm: Nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần, quá trình chọn nút sẽ đơn

giản hơn do chỉ yêu cầu thông tin trạng thái kênh truyền từ một phía

- Nhược điểm: do không cần đến thông tin kênh truyền còn lại, nên có khả năng bỏ qua nút chuyển tiếp có độ lợi cao hơn

1.1.5.2 Phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp toàn phần (Full Relay Selection)

Trong phương pháp này, nút chuyển tiếp tốt nhất được lựa chọn dựa vào tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trên cả hai chặn SR và từ RD [25] Sau đây là các ưu điểm

và nhược điểm của phương pháp này:

- Ưu điểm: đạt được độ lợi phân tập đầy đủ (full diversity gain) bằng với số nút chuyển tiếp (cộng 1 nếu có đường truyền trực tiếp giữa nguồn và đích) Do đó, nâng cao hiệu năng đáng kể so với phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp đơn phần

- Nhược điểm: Phức tạp hơn rất nhiều so với phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp đơn phần Phương pháp này cũng đòi hỏi các nút chuyển tiếp phải biết được thông tin trạng thái kênh truyền của cả hai chặng, điều này có thể dẫn đến sự tiêu thụ năng lượng lớn để thực hiện việc xác định thông tin trạng thái kênh truyền

ở mỗi nút chuyển tiếp Cần sự đồng bộ cao giữa các nút chuyển tiếp trong quá trình chọn lựa nút tốt nhất

1.2 Nhiễu đồng kênh (Co-channel interference)

1.2.1 Định nghĩa

Hình 1 5 : Nhiễu đồng kênh

Nhiễu đồng kênh hay giao thoa đồng kênh là nhiễu xảy ra khi hai máy phát

vô tuyến phát cùng một tần số [26-27] Như trong hình vẽ 1.5, máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được tín hiệu ở cả hai máy phát với cường độ phụ thuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát Nhiễu đồng kênh thường xảy ra trong hệ thống vô tuyến số cellular bởi vì sự tái sử dụng tần số tại các cell Trong mạng di động GSM, mỗi trạm BTS được cấp phát một nhóm tần số vô tuyến, các trạm BTS lân cận cũng được cấp phát các nhóm kênh vô tuyến không trùng với các kênh của BTS liền kề Đặc trưng cho nhiễu đồng kênh đó là tỉ số sóng mang trên nhiễu (C/I) Tỉ số này được định nghĩa là cường độ tín hiệu mong muốn trên cường độ tín hiệu nhiễu sau lọc cao tần và nó thể hiện mối quan hệ giữa cường độ tín hiệu mong muốn so với nhiễu đồng kênh từ các trạm BTS khác Tỷ số C/I được tính theo công thức: C/I= 10log(Pc/Pi), với Pc là công suất tín hiệu mong muốn, Pi là công suất nhiễu thu được Trong thực tế, yêu cầu đối với tỉ số C/I trong mạng vô tuyến là C/I < = 12 dB

1.2.2 Nguyên nhân gây ra nhiễu đồng kênh

Trong thông tin di động tế bào (GSM và hệ thống LTE), phổ tần số là một tài nguyên quý giá được chia thành các băng tần không chồng chéo đến các tế bào khác nhau Tuy nhiên, sau khoảng cách địa lý nhất định, dải tần số được tái sử dụng, tức

là cùng một băng tần được phân bổ lại cho các tế bào ở xa Sự giao thoa đồng kênh

phát sinh trong các mạng di động tế bào do hiện tượng tái sử dụng tần số Vì vậy, bên cạnh những tín hiệu dự định từ bên trong các tế bào, tín hiệu ở cùng tần số (tín hiệu đồng kênh) đến máy thu từ các máy phát không mong muốn ở xa trong một số

tế bào khác dẫn đến sự suy giảm chát lượng trong hoạt động thu

Điều kiện thời tiết bất lợi: Trong một điều kiện thời tiết nhất định, tín hiệu sẽ truyền qua khí quyển một cách bình thường Khi thời tiết thay đổi, tần đối lưu sẽ làm cho các tín hiệu truyền qua theo nhiều đường hơn và sẽ gây nhiễu cho các máy phát địa phương trong khu vực bị ảnh hưởng

Quy hoạch tần số: lập kế hoạch phân bố tần số của các đài truyền hình có thể gây ra nhiễu đồng kênh, mặc dù điều này là rất hiếm

Quá đông đúc phổ vô tuyến: Ở nhiều khu dân cư, có quá nhiều phổ vô tuyến Đến mức người ta có thể nghe to và rõ ràng hai, ba, hoặc nhiều kênh trên cùng một tần số trong cùng một lúc

Nhiễu đồng kênh có thể được kiểm soát bởi các chương trình quản lý tài nguyên vô tuyến khác nhau

1.2.3 Một số giải pháp hạn chế nhiễu đồng kênh

Không thể dùng bộ lọc để loại bỏ giao thoa này do các máy thu sử dụng cùng một tần số, chỉ có thể tối thiểu hóa nhiễu đồng kênh bằng cách thiết kế mạng cellular phù hợp Có nghĩa là thiết kế mạng sao cho các cell trong mạng có sử dụng cùng nhóm tần số không ảnh hưởng tới nhau, như vậy khoảng cách giữa các cell đó phải đủ lớn

Tái sử dụng tần số là việc cấp phát cùng một tần số vô tuyến tại các vị trí địa

lý khác nhau trong mạng mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng kết nối tại giao diện vô tuyến do nhiễu đồng kênh và nhiễu kênh lân cận gây nên

1.2.4 Nguyên lý tái sử dụng tần số

Một hệ thống tổ ong làm việc dựa trên nguyên tắc sử dụng lại tần số Nguyên

lý cơ bản khi thiết kế hệ thống tổ ong là các mẫu tái sử dụng tần số Tổng băng

thông có trên mạng được phân chia giữa các tế bào trong một cụm Cụm này sau đó

có thể được sử dụng để xác định số cuộc gọi có thể được hỗ trợ trong mỗi tế bào Bằng việc giảm số lượng các tế bào trong một cụm, dung lượng của hệ thống có thể tăng lên vì có thể có thêm nhiều kênh hơn trong mỗi tế bào Tuy nhiên mỗi lần giảm kích thước cụm sẽ gây nên một lần giảm khoảng cách sử dụng lặp tần, do vậy hệ thống rất có nguy cơ trở thành giao thoa đồng kênh Theo định nghĩa sử dụng lại tần

số là việc sử dụng các kênh vô tuyến ở cùng một tần số sóng mang để phủ sóng cho các vùng địa lý khác nhau Các vùng này phải cách nhau một cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh ở mức chấp nhận được Tỉ số sóng mang trên nhiễu C/I phụ thuộc vào vị trí tức thời của thuê bao di động do địa hình không đồng nhất, số lượng và kiểu tán xạ Phân bố tỉ số C/I cần thiết ở hệ thống xác định số nhóm tần số

F mà ta có thể sử dụng Nếu toàn bộ số kênh quy định N được chia thành F nhóm thì mỗi nhóm sẽ chứa N/F kênh Vì tổng số kênh N là cố định nên số nhóm tần số F nhỏ hơn sẽ dẫn đến nhiều kênh hơn ở một nhóm và một đài trạm Vì vậy, việc giảm

số lượng các nhóm tần số sẽ cho phép mỗi đài trạm tăng lưu lượng, nhờ đó giảm số lượng các đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước Ta biết rằng sử dụng lại tần số ở các cell khác nhau thì bị giới hạn bởi nhiễu đồng kênh giữa các cell đó nên C/I sẽ là một vấn đề chính cần được quan tâm Với mỗi kích thước cell cố định,

khoảng cách sử dụng lại tần số phụ thuộc vào số nhóm tần số N Nếu N càng lớn,

khoảng cách sử dụng lại tần số càng lớn và ngược lại

1.3 Tổng quan về đề tài và lý do chọn đề tài

1.3.1 Truyền thông cộng tác (Cooperative Communicaion) và lựa chọn nút chuyển tiếp (Relay Selection)

Như đã được thảo luận ở trên, trong những thập niên gần đây, truyền thông cộng tác hay chuyển tiếp cộng tác [1] đã trở thành một chủ đề nổi bật trong nghiên cứu và ứng dụng, nhằm tăng cường hiệu quả truyền dữ liệu của những hệ thống giao tiếp vô tuyến Để nâng cao hơn nữa hiệu năng của mạng chuyển tiếp cộng tác,

mô hình đa nút chuyển tiếp kết hợp với các kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp đã được giới thiệu trong nhiều ấn phẩm như [14], [24]-[25] Như được thể hiện trong hình 1.7, nhiều nút chuyển tiếp R sẵn sàng giúp đỡ nút nguồn để truyền dữ liệu nguồn đến đích Thông thường, để sử dụng phổ một cách hiệu quả, hệ thống thường

chỉ chọn nút chuyển tiếp tốt nhất Như được thể hiện trong hình 1.6, giữa M nút

chuyển tiếp sẵn có, chỉ một nút chuyển tiếp tốt nhất R m được sử dụng để giúp nguồn S truyền dữ liệu đến đích D

Tuy nhiên, khi so sánh với mô hình truyền thống (nguồn trực tiếp truyền dữ liệu đến đích), giao thức truyền thông cộng tác sử dụng hiệu quả phổ kém hơn một nửa Bởi vì trong giao thức này, hệ thống phải sử dụng hai khe thời gian để truyền 1

dữ liệu đến đích Gần đây, truyền thông cộng tác tăng cường (incremental cooperation) [1] đã được đề xuất để nâng cao hiệu quả sử dụng phổ cho các mô hình

sử dụng kỹ thuật truyền thông cộng tác Trong mô hình này (xem hình vẽ 1.7), nút đích sẽ giải mã dữ liệu nút nguồn trước Nếu nút này giải mã thành công, nó sẽ phát thông điệp ACK để thông báo và trong trường hợp này, các nút chuyển tiếp sẽ không được dùng đến Trong trường hợp mà nút đích không giải mã được dữ liệu của nút nguồn, nó sẽ phát tín hiệu NACK để yêu cầu sự giúp đỡ từ nút chuyển tiếp tốt nhất

Như vậy, lý do đầu tiên mà học viên chọn lựa đề tài này là sử dụng kỹ thuật

truyền thông cộng tác để nâng cao hiệu năng cho các hệ thống thông tin vô tuyến Hơn thế nữa, để nâng cao hiệu quả sử dụng phổ cũng như độ lợi phân tập của hệ thống, luận văn cũng nghiên cứu phương pháp truyền thông cộng tác tăng cường và

kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất

Hình 1 7 : Truyền thông cộng tác tăng cường

1.3.2 Chọn lựa anten phát (Transmit Antenna Selection)

Gần đây, kỹ thuật chọn lựa anten phát (TAS) đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và phát triển [28-30] Khi nút nguồn có thể được trang bị với nhiều anten (nút nguồn là một trạm gốc) thì nút này có thể sử dụng 1 anten tốt nhất sẵn có để truyền dữ liệu của nó đến nút đích mong muốn Trong hình vẽ 1.8, ta xét một mô

hình TAS đơn giản, ở đây nút nguồn có N anten muốn truyền dữ liệu đến nút đích

Trong hình vẽ này, nút nguồn S sử dụng anten tốt nhất (AT b) để gửi dữ liệu đến đích Thông thường, anten tốt nhất được lựa chọn dựa vào thông tin kênh truyền tức thời giữa nút đích và các anten Vì vậy, điều kiện tiên quyết để thực hiện kỹ thuật TAS này là nút nguồn phải có tất cả thông tin kênh truyền giữa những anten của nó

và nút đích Đây cũng là mô hình hiệu quả để nâng cao hiệu năng và bậc phân tập của hệ thống

Như vậy, lý do thứ hai mà học viên chọn đề tài này đó là sử dụng kỹ thuật

chọn lựa anten phát tốt nhất (TAS), kết hợp với truyền thông cộng tác và lựa chọn nút chuyển tiếp, để tăng cường hơn nữa hiệu năng của mô hình khảo sát

AT 1

AT N

AT b

Hình 1 8 : Kỹ thuật chọn lựa anten phát (TAS)

1.3.3 Giao thoa đồng kênh(Co-channel Interference)

Như đã được đề cập ở trên, trong các hệ thống thông tin di động, chẳng hạn như GSM, việc quy hoạch và tái sử dụng tần số sẽ tạo nên nhiễu đồng kênh tại các thiết bị đầu cuối Gần đây, nhiều nhà nghiên cứu đã quan tâm đến sự ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên chất lượng dịch vụ của các hệ thống vô tuyến Để bù đắp sự suy giảm hiệu năng hệ thống do sự tác động của nhiễu đồng kênh, một lần nữa, truyền thông cộng tác lại được sử dụng [26]-[27], [31-33] Hình vẽ 1.9 mô tả giao thức truyền thông cộng tác dưới sự tác động của nhiễu đồng kênh Trong mô hình này, nguồn giao thoa I tạo nhiễu đồng kênh lên các máy thu, bao gồm tất cả các nút chuyển tiếp và nút đích sử dụng cùng tần số với nguồn I

Ngày nay, khi số lượng người dùng ngày càng tăng nhanh và vấn đề khan hiếm phổ tần số ngày càng cấp thiết, việc tái sử dụng tần số đã và đang trở thành một vấn đề cần được chú trọng quan tâm Tuy nhiên, đi đôi với vấn đề tái sử dụng tần số, như đã nói, là vấn đề nhiễu đồng kênh không mong muốn tại các thiết bị thu

Vì vậy, nghiên cứu về giao thoa đồng kênh và đưa đại lượng này vào trong đánh giá chất lượng của các hệ thống vô tuyến cũng là một trong những hưóng nghiên cứu chính của luận văn này

Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu liên quan đến sự chuyển tiếp phân tập,

đã giả sử rằng phần cứng của các thiết bị là hoàn hảo Tuy nhiên trên thực tế, các phần cứng của một số thiết bị thu nhận là không hoàn hảo bởi nhiễu gây ra từ sự nhiễu pha, sự không cân bằng I/Q và sự không tuyến tính trong bộ khuếch đại [34-35] Dưới sự tác động của suy hao phần cứng, hiệu năng của hệ thống sẽ giảm [34-35] khi so sánh với hiệu năng trong trường hợp lý tưởng Vì vậy, khảo sát sự ảnh hưởng của phần cứng không hoàn hảo lên hiệu năng của các hệ thống thông tin vô

tuyến là một bài toán thực tế, và đây cũng là lý do và động lực để học viên nghiên cứu đề tài trong luận văn này

1.4 Các nghiên cứu liên quan

Chọn lựa anten phát (TAS) là một trong những phương pháp hiệu quả để đạt được độ lợi phân tập với độ phức tạp thấp Gần đây, kỹ thuật TAS kết hợp với các

kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất đã đem lại một sự tăng cường đáng kể trong hiệu năng hệ thống [28-30] Trong [28-30], các tác giả đưa ra các mô hình lựa chọn chung giữa anten tốt nhất và nút chuyển tiếp tốt nhất để tối ưu hiệu năng hệ thống Tuy nhiên, các công trình [28-30] cũng như hầu hết các công trình liên quan

đến lựa chọn anten phát và lựa chọn nút chuyển tiếp đều giả sử phần cứng của các thiết bị thu phát là hoàn hảo.

Gần đây, sự tác động của nhiễu đồng kênh lên hiệu năng của các mạng chuyển tiếp phân tập đã được đánh giá Các tác giả trong tài liệu tham khảo [26] đánh giá hiệu năng xác suất dừng của mạng chuyển tiếp hai chặng sử dụng kỹ thuật khuếch đại và chuyển tiếp (AF) khi nhiễu đồng kênh xuất hiện tại nút chuyển tiếp Trong tài liệu [36], xác suất dừng của mạng chuyển tiếp hai chiều (Two-way relaying network)với nút chuyển tiếp AF chung đã được nghiên cứu Trong [37], các tác giả đánh giá hiệu năng bảo mật của mô hình chuyển tiếp sử dụng kỹ thuậtgiải mã và chuyển tiếp(DF) trong môi trường nhiễu đồng kênh Cũng vậy, các tác giả trong các công trình[26], [36] và [37]đều đã bỏ qua sự tác động của phần cứng không hoàn hảo trong quá trình tính toán hiệu năng của hệ thống

Cho đến nay, chỉ có một vài công bố nghiên cứu về sự tác động của phần cứng không lý tưởng lên chất lượng của hệ thống thông tin vô tuyến Trong [34], [37], hiệu năng của các bộ thu/phát làm việc ở tần số 60Ghz và hiệu năng của hệ thống MISO, dưới nhiễu gây ra bởi phần cứng không lý tưởng, đã được khảo sát Trong các tài liệu [35] và [38], các tác giả lần lượt định lượng sự ảnh hưởng của phần cứng không hoàn hảo lên hiệu năng của những mạng lưới chuyển tiếp hai chặng sử dụng kỹ thuật AFvà DF Đặc biệt trong công bố [38], các tác giả đã biểu diễn xác suất dừng của hệ thống bằng những biểu thức dạng tường minh (closed-form expression) Cũng trong bài báo này, những nguyên tắc thiết kế cũng đã được

đề xuất, nhằm mục đích đạt được những yêu cầu của một hệ thống chuyển tiếp thực

tế Tuy nhiên, các tác giả trong [34]-[35], [37]-[38] chỉ xem xét các mô hình với chỉ

có một nút chuyển tiếp Mô hình nhiều nút chuyển tiếp kết hợp với kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp và anten phát tốt nhất có thể nâng cao hơn nữa hiệu năng của mạng khảo sát

1.5 Đóng góp chính của luận văn

Thứ nhất, luận văn nghiên cứu mô hình chuyển tiếp phân tập, sử dụng kỹ thuật truyền thông cộng tác tăng cường, kỹ thuật chọn lựa anten phát và kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất, dưới sự tác động chung của nhiễu đồng kênh và nhiễu gây ra do sự không hoàn hảo của phần cứng trong các thiết bị Mô hình đề xuất có khả năng nâng cao hiệu năng hệ thống và tăng cường hiệu quả sử dụng phổ Hơn thế nữa, mô hình đề xuất xem xét hai loại nhiễu thường xuất hiện trong thực tế

và vì vậy các đánh giá hiệu năng trong luận văn này sẽ sát với thực tế hơn

Thứ hai, luận văn này đưa ra các biểu thức đánh giá chính xác và tiệm cận của xác suất dừng cho mô hình đề xuất Hầu hết các biểu thức này được biểu diễn dưới dạng tường minh, giúp cho các nhà thiết kế dễ dàng tính toán, tối ưu và quy hoạch mạng lưới

Cuối cùng, các mô phỏng máy tính sử dụng phương pháp Monte-Carlo sẽ được thực hiện để kiểm chứng tính đúng đắn của các phân tích lý thuyết Để từ đó các phân tích, bình luận và đánh giá được đưa ra để thể hiện ưu điểm của mô hình

đề xuất khi so sánh với các mô hình tương ứng

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HOÁ HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ

HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Mô hình hệ thống

2.1.1 Mô tả hoạt động của mô hình đề xuất (MHDX)

- Khe thời gian thứ nhất: nút nguồn BS chọn anten tốt nhất để phục vụ người dùng US Bởi tính chất quảng bá của kênh truyền, các trạm chuyển tiếp có thể nhận được dữ liệu của BS và sẽ giải mã dữ liệu này Nếu người dùng US có thể giải mã thành công dữ liệu nhận được, nút này sẽ gửi thông điệp ACK để thông báo đến BS

và các RS Khi nhận được thông điệp ACK từ US, các trạm RS sẽ xoá dữ liệu nhận được từ BS Xét trường hợp, US không thể nhận được chính xác dữ liệu từ BS, một

thông điệp NACK sẽ được gửi trả về để yêu cầu một sự giúp đỡ từ các RS Trong trường hợp này, một trong các RS đã giải mã dữ liệu nguồn chính xác sẽ được chọn

để truyền lại dữ liệu đến US

- Khe thời gian thứ hai: trạm RS được chọn sẽ gửi chuyển tiếp dữ liệu của nguồn đến US Một lần nữa, US có cơ hội để giải mã dữ liệu này Nếu US một lần nữa thất bại trong việc giải mã dữ liệu thì sự truyền dữ liệu từ BS đến RS xem như không thành công

Hình 2 2 : Mô hình thông thường (MHTT)

Để thể hiện được ưu điểm của mô hình đề xuất, luận văn này cũng khảo sát hiệu năng của mô hình truyền thông thường (MHTT) không sử dụng các trạm chuyển tiếp RS Như được thể hiện trong hình 2.2, mô hình MHTT sử dụng một khe thời gian để truyền dữ liệu trực tiếp từ BS đến US Tương tự như trong mô hình MHDX, BS sẽ chọn lựa một anten tốt nhất để truyền dữ liệu của nút này đến US

2.1.2 Xây dựng công thức tỷ lệ trên nhiễu và giao thoa

Xét sự truyền dữ liệu giữa BS và US, giả sử BS chọn anten thứ

đưa ra như sau:

Trong công thức (2.1), P là công suất phát của trạm gốc BS, BS BS ,US

x là tín hiệu mà nguồn I đang phát k

và gUS là nhiễu Gauss tại US

Chú ý 1: trong công thức (2.1), ta giả sử thành phần suy hao gây ra do phần

cứng không hoàn hảo tại các nguồn nhiễu I là quá nhỏ so với thành phần giao thoa k

K

I k

P h x



1

K

I k

Để cho đơn giản việc biểu diễn và tính toán, ta giả sử công suất phát của BS,

RS và I là bằng nhau và bằng P, phương sai của nhiễu Gauss tại các máy thu đều k

bằng nhau và bằng N Vậy thì, ta có thể viết lại (2.2) dưới dạng sau: