Đánh giá hiệu quả các phương pháp lựa chọn relay trong mạng truyền thông hợp tác

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BK TP.HCM ĐỖ THỊ THANH PHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN RELAY TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC CHUYÊN N

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BK TP.HCM

ĐỖ THỊ THANH PHƯƠNG

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN RELAY TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

MÃ SỐ: 605270

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH , tháng 12 năm 2013

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG – HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS HỒ VĂN KHƯƠNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Đỗ Thị Thanh Phương MSHV: 11140042

Ngày, tháng, năm sinh: 24/09/1987 Nơi sinh: TP.Hồ Chí Minh

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 605270

I TÊN ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN RELAY TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Khảo sát các phương pháp lựa chọn relay trong mạng truyền thông hợp tác dựa trên cơ chế giải mã và chuyển tiếp (DF)

 Thiết lập biểu thức xác suất thiết hụt (outage probability) của các phương pháp lựa chọn relay

 Mô phỏng và đánh giá hiệu năng của các phương pháp lựa chọn relay, đưa ra những khuyến nghị phù hợp

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 14/01/2013

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/12/2013

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời biết ơn chân thành nhất đến TS Hồ Văn Khương, là người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành luận văn này Thầy đã tận tình hướng

đi đúng đắn trong nghiên cứu khoa học, rèn luyện cho em cách làm việc khoa học và

tư duy khoa học, đồng thời, luôn theo dõi và định hướng em trong quá trình hoàn thành đề tài Những điều này đã giúp em hoàn thành tốt và kịp tiến độ luận văn này

Em xin cảm ơn các thầy cô khoa Điện-Điện tử, những người đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt cho chúng em những kiến thức kỹ thuật nền tảng và chuyên sâu, là cơ

sở quan trọng để em hoàn thành luận văn này và vững bước chuyên môn trong con đường sự nghiệp

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đã thường xuyên động viên

và chia sẻ những kiến thức quí báu giúp em hoàn thành thật tốt luận văn này

Mặc dù đã nỗ lực để hoàn thành đề tài nhưng do kiến thức và những kinh nghiệm trong công tác nghiên cứu còn hạn chế nên đề tài còn nhiều thiếu sót Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn

TP Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 12 năm 2013

Học viên thực hiện

Đỗ Thị Thanh Phương

i

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hệ thống MIMO ra đời nhằm tăng dung lượng kênh truyền và độ tin cậy truyền tin mà không làm tăng băng thông Tuy nhiên, những hạn chế của hệ thống này là sử dụng nhiều anten tại nơi phát và thu, làm cho kích thước thiết bị lớn, không thuận tiện cho tính di động của thiết bị đầu cuối, công suất phát cho tất cả anten lớn làm hiệu suất hệ thống giảm Những khó khăn này là cơ sở để một hệ thống MIMO ảo ra đời,

đó là mạng truyền thông hợp tác Truyền thông hợp tác sử dụng một hoặc nhiều thiết

bị relay tham gia vào việc chuyển tiếp tín hiệu giữa nguồn và đích Sử dụng nhiều relay vào việc chuyển tiếp có thể làm giảm tỷ lệ lỗi bit, tăng độ chính xác của thông tin; tuy nhiên cách làm này gặp hạn chế về công suất phát và hiệu quả sử dụng băng thông Do đó, luận văn này sẽ phân tích và đánh giá hiệu năng của các phương pháp lựa chọn relay để hỗ trợ chuyển tiếp thông tin từ nguồn một cách tin cậy với hiệu quả

sử dụng băng thông cao và công suất phát thấp

ii

ABSTRACT

MIMO systems were born, aiming at increasing channel capacity and communication reliability without increasing transmission bandwidth However, the disadvantages of these systems are several antennas deployed at transmitters and receivers, making system size large and inappropriate for mobility of mobile devices Difficulties pay the ground for the proposal of virtual MIMO systems, namely cooperative communication systems Cooperative communication uses one or many relays to assist information transmission from a source to a destination Employing several relays requires more transmission bandwidth and consumes more energy Therefore, this thesis will analyze and evaluate the performance of relay selection methods in order to forward the information from the source reliably with high bandwidth efficiency and low total transmit power

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các kết quả, số liệu nêu trong luận văn là trung thực Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan nói trên

TPHCM, ngày 06 tháng 12 năm 2013

Học viên thực hiện

Đỗ Thị Thanh Phương

iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN i

ABSTRACT ii

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

I Lý do chọn đề tài 1

II Khảo sát các công trình nghiên cứu 2

III Tính cấp thiết của đề tài 4

IV Phạm vi nghiên cứu 5

V Mục tiêu đề tài 6

VI Phương pháp nghiên cứu 6

1 Nghiên cứu lý thuyết 6

2 Mô phỏng các hệ thống 7

VII Bố cục luận văn 7

CHƯƠNG II: KIẾN THỨC TỔNG QUAN 9

I Kênh truyền và các ảnh hưởng trong thông tin vô tuyến 9

1 Tổng quan kênh truyền 9

2 Các yếu tố ảnh hưởng trong thông tin vô tuyến 11

3 Các mô hình kênh cơ bản 12

4 Dung lượng kênh truyền fading 16

5 Dung lượng thiếu hụt (outage capacity) 17

6 Các kỹ thuật phân tập 17

7 Hệ thống MIMO 19

II Mạng truyền thông hợp tác 23

1 Relay và vai trò relay trong mạng truyền thông hợp tác 24

2 Các cơ chế chuyển tiếp tín hiệu 25

v

CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN RELAY TRONG MẠNG TRUYỀN

THÔNG HỢP TÁC 30

I Mô hình khảo sát 30

II Các phương pháp lựa chọn relay 37

1 Mục tiêu 37

2 Các phương pháp lựa chọn relay 37

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 49

I Mô hình mô phỏng 49

II Kết quả mô phỏng các phương pháp lựa chọn relay 49

1 Các thông số cơ bản 49

2 Kết quả mô phỏng 50

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63

1 Kết luận 63

2 Hướng phát triển 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AF Amplify And Forward

AWGN Additive White Gaussian Noise BER Bit Error Rate

CC Cooperative Communication

CF Compress And Forward

CSI Channel State Information

CTS Clear-To-Send

DF Decode And Forward

EF Estimate And Forward

MIMO Multiple-input And Multiple-output MISO Multi- Input Single-Output

MRC Maximal Ratio Combining

RTS Ready-To-Send

SIMO Single-Input Multi-Output

SISO Single-Input Single-Output

SNR Sigal To Noise Ratio

vii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Mô hình truyền hợp tác cơ bản: nguồn, relay, đích

Hình 1.2: Mô hình truyền hợp tác gồm nhiều relay

Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền tin

Hình 2.2: Truyền sóng vô tuyến

Hình 2.3: Mô hình kênh truyền fading

Hình 2.4: Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh

Hình 2.5: Mô hình kênh truyền MINO

Hình 2.6: Mô hình truyền thông hợp tác

Hình 2.7: Mô hình hợp tác relay trong mạng di động

Hình 2.8: Phương pháp khuyếch đại và chuyển tiếp

Hình 2.9: Phương pháp giải mã và chuyển tiếp

Hình 3.1: Mô hình khảo sát tổng quan

Hình 3.2: Mô hình lựa chọn relay theo kiểu reactive

Hình 3.3: Mô hình lựa chọn relay theo kiểu proactive

Hình 3.4: Cơ chế hoạt động trong quá trình lựa chọn relay tối ưu

Hình 3.5: Mô hình lựa chọn relay theo kiểu từng phần

Hình 4.1: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) đối với PP1 và PP2:

thay đổi giá trị công suất fading của các tuyến (tương ứng trong hình vẽ Omega <1, Omega =1, Omega >1)

Hình 4.2: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) đối với PP1 và PP2:

thay đổi số lượng relay K=3; K=4; K=5

viii

Hình 4.3: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) đối với PP1 và PP2:

thay đổi tốc độ truyền bit R=0.6 bps/Hz; R=1bps/Hz; R=1.4bps/Hz

Hình 4.4: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) đối với PP1 và PP2:

thay đổi hệ số phân chia công suất nguồn và relay 

Hình 4.5: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) đối với PP3: thay đổi

giá trị công suất fading của các tuyến (tương ứng trong hình vẽ Omega <1, Omega =1, Omega >1)

Hình 4.6: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) đối với PP3: thay đổi

số lượng relay K=3; K=4; K=5 Hình 4.7: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) đối với PP3: thay đổi

tốc độ truyền bit R=0.6 bps/Hz; R=1bps/Hz; R=1.4bps/Hz Hình 4.8: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) đối với PP3: thay đổi

hệ số phân chia công suất nguồn và relay 

Hình 4.9: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) so sánh giữa PP1 và

PP2 với PP3: thay đổi giá trị công suất fading của các tuyến (tương ứng trong hình vẽ Omega<1, Omega =1, Omega >1)

Hình 4.10: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) so sánh giữa PP1 và

PP2 với PP3: thay đổi số lượng relay K=4; K=5 Hình 4.11: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) so sánh giữa PP1 và

PP2 với PP3: thay đổi tốc độ truyền bit R=0.6 bps/Hz; R=1bps/Hz Hình 4.12: Kết quả xác suất thiếu hụt ( outage probability) so sánh giữa PP1 và

PP2 với PP3: thay đổi hệ số phân chia công suất nguồn và relay 

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Mạng truyền thông không dây đã phát triển thành công hơn hai mươi năm qua

và sẽ tiếp tục trong tương lai Với việc triển khai các dịch vụ như đa phương tiện di động, các ứng dụng video di động, và điện thoại di động trực tuyến theo yêu cầu, chúng ta thấy được yêu cầu ngày càng cao đối với tốc độ dữ liệu trong thế hệ thứ ba (3G) hệ thống di động tế bào và xu hướng phát triển thành hệ thống 4G

Mặt khác, hiệu suất của việc truyền tải các dịch vụ băng thông nói trên bị giới hạn bởi sự suy yếu cường độ tín hiệu gây ra bởi kênh truyền vô tuyến Cụ thể, như tín hiệu truyền từ bộ phát đến bộ thu liên quan đến việc lan truyền sóng điện từ, phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ Ngoài ra, việc truyền sóng đa đường của các tín hiệu sẽ gây ra sự biến thiên về biên độ, pha, độ trễ, thường quy vào fading

Những suy yếu của tín hiệu có thể được khắc phục bằng nhiều cách như tăng công suất phát, băng thông, hoặc áp dụng mã hóa sửa sai (ECC) Tuy nhiên, công suất

và băng thông là tài nguyên khan hiếm và đắt trong mạng vô tuyến, trong khi ECC làm giảm hiệu suất truyền tin Do vậy, để có được tốc độ dữ liệu cao cùng với truyền tin cậy trên kênh vô tuyến có lỗi là một thách thức lớn

Mô hình tại bộ thu phát được trang bị nhiều anten có thể làm tăng đáng kể tốc

độ dữ liệu và độ tin cậy của mạng không dây Tuy nhiên do sự giới hạn bởi kích thước, chi phí và giới hạn phần cứng tại các thiết bị thu phát không dây nên hệ thống MIMO có thể không phù hợp cho các thiết bị di động nhỏ Một phương pháp mới được đề xuất gọi là truyền thông hợp tác Hệ thống này được hình thành từ sự kết hợp các tín hiệu phát đến các relay đóng vai trò chuyển tiếp, nhằm tạo ra các đường truyền fading độc lập, cho phép đạt được phân tập không gian cao Tuy nhiên, nếu tất cả các relay đều truyền tín hiệu đến đích thì công suất phát khi đó bao gồm công suất nguồn

Chương I – Giới thiệu đề tài GVHD: TS Hồ Văn Khương

sử dụng kỹ thuật hợp lý

Các nghiên cứu trong lĩnh vực thông tin hợp tác đóng vai trò tiên phong [20] trong những năm 1970 với dung lượng của các kênh relay được nghiên cứu trong việc truyền tải thông tin với ba thiết bị đầu cuối (nguồn, relay, đích) Sau đó, dung lượng của kênh relay truyền bị ảnh hưởng của fading đã được kiểm tra [21]

Hình 1.1: Mô hình truyền hợp tác cơ bản: nguồn, relay, đích

Khái niệm relay đã đạt được tầm quan trọng lớn trong nghiên cứu gần đây nhờ

sự kết hợp của nhiều relay [13] Nhiều khía cạnh quan trọng của mạng relay đã được

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 3

nghiên cứu rộng rãi Ví dụ, dung lương của mạng relay đối với kênh Rayleigh fading

đã được nghiên cứu trong [13][15]

Hình 1.2: Mô hình truyền hợp tác gồm nhiều relay

Các phương pháp chuyển tiếp dữ liệu từ relay đến đích: giải mã và chuyển tiếp

DF [11][12]; khuếch đại và chuyển tiếp AF [22]; nén-chuyển tiếp (CF) [16] và ước đoán-chuyển tiếp (EF) [23]; mã hoá hợp tác (CC) [24] Mỗi phương pháp đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển tiếp dữ liệu từ nguồn đến đích thông qua relay, tùy vào mỗi yêu cầu, tính chất của hệ thống mà áp dụng phương pháp phù hợp

Với mô hình 1.2, K relay, nếu tất cả các relay đều tham gia vào chuyển tiếp tín

hiệu, làm cho hiệu quả sử dụng băng thông không cao vì mỗi relay cần kênh truyền riêng cho nó để không gây can nhiễu với các kênh truyền relay khác Do vậy, ta cần đưa ra phương pháp để chọn lựa được một relay tối ưu nhất để chuyển tiếp tín hiệu đến đích nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng băng thông trong khi vẫn đảm bảo cùng độ

Chương I – Giới thiệu đề tài GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 4

lợi phân tập [25] đề xuất hai mô hình proactive và reactive Với mô hình reactive, các relay sẽ nhận dữ liệu từ nguồn trong giai đoạn một Relay nào giải mã thành công, đồng thời có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tức thời giữa relay-đích lớn nhất sẽ được chọn làm relay tốt nhất để chuyển tiếp dữ liệu đến đích trong giai đoạn hai Tuy cần phải tốn thời gian cho việc giải mã dữ liệu nhưng thông tin do relay truyền đến chính xác hơn Với mô hình proactive, relay tốt nhất sẽ được chọn dựa vào max{min{tỷ số tín hiệu trên nhiễu tức thời giữa nguồn-relay, relay-đích}} Như vậy, mô hình này cũng dựa vào end-to-end SNR lớn nhất, nhưng bị hạn chế nếu relay được chọn mã hoá sai làm cho thông tin đến đích không chính xác Ngoài ra, [26] đưa ra phương pháp chọn relay dựa vào ngưỡng định trước Relay nào có giá trị SNR từ nguồn đến relay lớn hơn ngưỡng sẽ được giải mã và chuyển tiếp đến đích Với phương pháp này, ngay từ đầu hệ thống đã xác định được giá trị SNR tối thiểu (ngưỡng) mà hệ thống có thể chấp nhận Từ những relay được chọn, thông tin sẽ được mã hoá và chuyển tiếp đến đích Tại đích sẽ sử dụng kỹ thuật kết hợp tối đa MRC để kết hợp thông tin của nguồn

và đích Sau đó sẽ giải mã được thông tin chính xác của nguồn

III Tính cấp thiết của đề tài

Với hệ thống MIMO được trang bị nhiều anten tại bộ phát và bộ thu dựa trên

kỹ thuật phân tập không gian nhằm làm tăng dung lượng kênh truyền mà không làm tăng băng thông và công suất phát Tuy nhiên, hạn chế của kỹ thuật MIMO cũng do việc sử dụng nhiều anten tại đầu phát và thu Làm sự tương quan giữa nơi phát và thu tăng, kích thước hệ thống lớn Ngoài ra, công suất phát cho tất cả các anten sẽ rất lớn Như vậy hiệu suất hệ thống sẽ giảm

Nhằm khắc phục nhược điểm của hệ thống MIMO, một kỹ thuật phân tập không gian khác được đưa ra, đó là truyền thông hợp tác

Công nghệ truyền thông hợp tác sử dụng một hoặc nhiều relay để chuyển tiếp thông tin từ nguồn đến đích Do đó, khoảng cách từ nguồn đến relay và từ relay đến

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 5

đích sẽ giảm đáng kể, dẫn đến suy hao kênh truyền giảm và tăng được công suất tín hiệu thu, cải thiện chất lượng truyền tin Ngoài ra, việc kết hợp tín hiệu từ nguồn và các relay sẽ tạo ra phân tập không gian nên tăng cường độ tin cậy truyền tin Tuy nhiên, kỹ thuật này vẫn gặp phải một số vấn đề như sau:

 Cần thêm nhiều bộ encoder và decoder hay bộ khuếch đại tại các relay

 Vấn đề công suất: tổng công suất phải được chia cho nguồn và nhiều

relay Điều này làm giảm công suất phát, dẫn đến chất lượng thông tin nhận được giảm

 Hiệu quả sử dụng băng thông: nếu dùng nhiều relay, cần phải có băng

thông riêng cho việc truyền tải của mỗi relay Đòi hỏi băng thông lớn, hiệu quả sử dụng băng thông thấp

Chính vì vậy, việc nghiên cứu các phương pháp lựa chọn relay trong mạng thông tin hợp tác là yêu cầu cấp thiết nhằm giải quyết được các vấn đề nêu trên Đó là, trong số các relay tham gia vào mạng, cần chọn ra được relay tối ưu để chuyển tiếp thông tin đến đích dựa vào các yếu tố kênh truyền, công suất phát, … trong khi độ lợi phân tập vẫn bảo toàn như việc chọn tất cả các relay

Đề tài khảo sát các phương pháp lựa chọn relay trong mạng thông tin hợp tác

Mô hình khảo sát bao gồm:

 Một thiết bị nguồn trang bị một anten, một thiết bị đích trang bị một

anten, K relay với mỗi relay trang bị một anten

 Biết được thông tin trạng thái kênh truyền CSI

 Các phương pháp lựa chọn relay

Chương I – Giới thiệu đề tài GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 6

 Giao thức relay là dùng kỹ thuật DF

 Truyền half-duplex và dual-hop

ra các ưu khuyết điểm của chúng, đồng thời khuyến nghị lựa chọn phương pháp phù hợp

Đề tài được thực hiện bao gồm 2 nội dung chính : nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng hệ thống Việc mô phỏng nhằm xác thực, đánh giá lại kết quả lý thuyết, đồng thời, kết quả lý thuyết làm cơ sở cho mô phỏng

1 Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý thuyết được chia thành các giai đoạn sau:

 Bước 1: Tìm hiểu những ảnh hưởng của kênh truyền tác động lên hệ

thống viễn thông Từ đó tìm hiểu mô hình kênh truyền Rayleigh, những tác động của kênh Rayleigh lên tín hiệu

 Bước 4: Từ mô hình kênh truyền và các kiến thức của phân phối

Rayleigh, phân tích kỹ thuật DF và xác định điều kiện dung lượng kênh truyền Đây là cơ sở để xây dựng xác suất thiếu hụt trong mô hình truyền thông hợp tác

 Bước 5: Đưa ra các phương pháp lựa chọn relay để chuyển tiếp thông

tin từ nguồn đến đích Dựa vào các thông số kênh truyền, ta xác định được xác suất thiếu hụt Đồng thời, thay đổi các thông số liên quan trong từng phương pháp để có cái nhìn toàn diện hơn

2 Mô phỏng các hệ thống

Công cụ hỗ trợ mô phỏng là phần mềm Matlab Nội dung đề tài tập trung vào xác định giá trị xác suất thiếu hụt của hệ thống Trong quá trình mô phỏng, từ các phương pháp đã được xây dựng, dựa vào công thức được thiết lập trong phần nghiên cứu lý thuyết, ta tiến hành thay đổi các thông số liên quan: số lượng relay, độ lợi kênh truyền, tốc độ truyền dữ liệu bit, hệ số phân chia công suất nguồn và relay để đánh giá được sự thay đổi của xác suất thiếu hụt

VII Bố cục luận văn

Luận văn được chia thành 5 chương như sau:

 Chương 1: Giới thiệu đề tài, lý do, mục đích, phương pháp và phạm vi nghiên cứu

Chương I – Giới thiệu đề tài GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 8

 Chương 2: Đưa ra những lý thuyết cơ bản liên quan đến đề tài nghiên cứu: kênh truyền và những ảnh hưởng của kênh truyền đến hệ thống; các kĩ thuật phân tập; truyền thông hợp tác

 Chương 3: Đưa ra các phương pháp lựa chọn relay trong mạng truyền thông hợp tác Từ đó, phân tích và xây dựng công thức tính xác suất thiếu hụt

 Chương 4: Thực hiện mô phỏng, đánh giá kết quả về với từng phương pháp

 Chương 5: Nêu lên kết quả đạt được và hướng phát triển đề tài

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 9

CHƯƠNG II: KIẾN THỨC TỔNG QUAN

1 Tổng quan kênh truyền

Đối với đường truyền tín hiệu vô tuyến lý tưởng, tín hiệu nhận được chỉ bao gồm đường truyền tín hiệu đơn trực tiếp Tín hiện phát sẽ được tái tạo hoàn chỉnh như ban đầu Tuy nhiên trên thực tế tín hiệu sẽ bị thay đổi trong suốt quá trình truyền Bởi ngoài máy phát và máy thu thì kênh truyền là một khối quan trọng trong mô hình truyền tin Vì nó là môi trường để truyền tin từ máy phát đến máy thu và có cấu trúc tương đối phức tạp Chính vì vậy kênh truyền ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng các hệ thống thông tin

Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền tin

Các kênh truyền vô tuyến chịu tác động mạnh mẽ của môi trường, song vô tuyến được truyền qua môi trường vật lý có nhiều cấu trúc và vật thể như tòa nhà, đồi núi, cây cối, xe cộ,… do đó, các kênh truyền vô tuyến không ổn định theo thời gian như các kênh truyền hữu tuyến Tín hiệu đi qua kênh truyền vô tuyến bị tác động trực tiếp của các yếu tố môi trường như tán xạ, phản xạ, bức xạ, nhiễu xạ, … và kết quả là tại máy thu, nhận được nhiều phiên bản khác nhau của tín hiệu về độ trễ, lệch pha và suy giảm biên độ Các kênh truyền này được mô hình hóa gọi là các kênh truyền fading

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 10

Hình 2.2: Truyền sóng vô tuyến

Các tác động của kênh truyền vô tuyến đến tín hiệu có thể chia thành các loại chính sau đây:

 Path loss: tín hiệu lan truyền trong không gian bị suy hao theo khoảng cách truyền Suy hao này phụ thuộc vào tần số sóng điện từ, khoảng cách truyền:

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 11

 Phản xạ: hiện tượng phản xạ xảy ra khi sóng vô tuyến đập vào các vật cản có kích thước lớn hơn nhiều so với bước sóng, cụ thể là bề mặt trái đất, núi, tường các tòa nhà, …

 Nhiễu xạ: xảy ra do sóng điện từ đập vào các bề mặt sắc cạnh, các thành

gờ của các cấu trúc

 Tán xạ: xảy ra do kích thước của các vật thể trong môi trường truyền sóng nhỏ hơn bước sóng Tán xạ xảy ra khi sóng vô tuyến gặp các ký hiệu giao thông, cột đèn đường, …

2 Các yếu tố ảnh hưởng trong thông tin vô tuyến

Từ những đặc điểm của kênh truyền vô tuyến, các hệ thống thông tin vô tuyến chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:

2.1 Sự suy hao trên đường truyền

Suy hao là sự suy giảm công suất trung bình của tín hiệu khi truyền từ máy phát đến máy thu do sự hấp thụ tín hiệu bởi nước, không khí, vật bị chắn, bị phản xạ

từ mặt đất

2.2 Hiện tượng đa đường

Trong một hệ thống thông tin vô tuyến, giữa nơi phát và nơi thu luôn tồn tại các vật thể cản trở sự truyền sóng trực tiếp, nên các bức sóng điện từ thường không bao giờ được truyền trực tiếp đến anten thu Do đó, sóng nhận được tại nơi thu chính

là sự chồng chập của các sóng đến từ hướng khác nhau bởi sự phản xạ, tán xạ, từ các tòa nhà, cây cối và các vật thể khác Hiện tượng này gọi là hiện tượng đa đường Tín hiệu thu được là tổng các bảo sao tín hiệu phát Các bản sao này bị suy hao, trễ, dịch pha và có ảnh hưởng lẫn nhau Tùy thuộc vào pha của từng thành phần mà tín

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 12

hiệu chồng chập có thể khôi phục lại hoặc bị hư hỏng hoàn toàn Ngoài ra, khi truyền tín hiệu số, đáp ứng xung có thể bị méo khi qua kênh truyền đa đường và máy thu nhận được các đáp ứng xung độc lập khác nhau Hiện tượng này gọi là sự phân tán đáp ứng xung Hiện tượng méo gây ra bởi kênh truyền đa đường thì tuyến tính và có thể được bù lại ở phía thu bằng các bộ cân bằng

2.5 Trải trễ (delay spread)

Trải trễ là khoảng chênh lệch thời gian giữa tín hiệu thu trực tiếp và tín hiệu phản xạ thu được cuối cùng tại bộ thu do hiện tượng fading đa đường

3 Các mô hình kênh cơ bản

3.1 Kênh truyền Rayleigh

Trong những kênh vô tuyến, kênh truyền Rayleigh thường được dùng để mô tả bản chất thay đổi theo thời gian của đường bao tín hiệu fading phẳng thu được hoặc đường bao của một thành phần đa đường riêng lẻ

Để mô hình cho sự phân bố các hệ số kênh truyền, có nhiều phương pháp được

sử dụng, trong đó, phân bố Rayleigh và phân bố Rican là được sử dụng rộng rãi nhất

Xác suất để đường bao của tín hiệu nhận được không vượt qua một giá trị R cho trước được cho bởi hàm phân bố tích lũy:

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

2

2

220.4292

Giá trị hiệu dụng của đường bao là 2 (căn bậc hai của giá trị trung bình

bình phương) Giá trị median của r tìm được khi giải phương trình:

0

1

r 1.1772

median r

   

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 15

Hình 2.4: Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh 3.2 Nhiễu trắng (white noise)

Nhiễu trắng là một loại nhiễu có hàm mật độ xác suất tuân theo phân bố Gaussian Nhiễu trắng có thể do nhiều nguồn khác nhau gây ra như thời tiết, do bộ khuếch đại ở máy thu, do nhiệt độ hay do con người

Về mặt toán học, nhiễu trắng là một tín hiệu ngẫu nhiên có mật độ phân bố công suất phẳng nghĩa là tín hiệu nhiễu có công suất bằng nhau trong toàn khoảng băng thông

Chúng ta không thể tạo ra nhiễu trắng theo đúng lý thuyết vì theo định nghĩa của nó, nhiễu trắng có mật độ phổ công suất phân bố trong khoảng tần vô hạn và do vậy nó cũng phải có công suất vô hạn Tuy nhiên, trong thực tế, chúng ta chỉ cần tạo

ra nhiễu trắng trong khoảng băng tần của hệ thống chúng ta đang xem xét

Nguồn nhiễu trắng n t( )có thể được mô hình bằng một biến xác suất Gaussian

có giá trị kì vọng  0 và độ lệch chuẩn 2

  0

E x

 

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

4 Dung lượng kênh truyền fading

Kênh truyền dẫn là phương tiện mang thông tin từ máy phát đến máy thu nên khả năng mang thông tin của nó là một yếu tố cơ bản quan trọng Dung lượng kênh là một đại lượng thể hiện khả năng mang tin của kênh truyền dẫn, được định nghĩa là tốc

độ truyền tin giữa máy phát và máy thu lớn nhất mà vẫn đảm bảo xác suất tín hiệu thu bị lỗi ở mức nhỏ tùy ý Một hệ thống truyền thông có dung lượng kênh càng lớn thì tốc độ truyền tin càng cao, lượng thông tin được truyền càng nhiều hơn trong một đơn vị thời gian

Kênh truyền thay đổi ngẫu nhiên nên dung lượng kênh cũng là một biến ngẫu nhiên Giả sử máy thu phải biết đầy đủ thông tin trạng thái kênh truyền (Channel State

Information), tức là biết các hệ số kênh truyền h, dung lượng kênh được tính là:

trong đó: P là công suất máy phát, biên độ kênh 2

| |h có phân bố Rayleigh, nhiễu

AWGN có trị trung bình bằng 0 và phương sai Hệ số fading là số ngẫu nhiên phức

có phần thực và ảo là biến ngẫu nhiên Gaussian có trị trung bình bằng 0, phương sai 2

h

 Biên độ của kênh là | ( ) |h n có phân bố Rayleigh và pha   n  h(n)phân bố đều trên (0, 2)

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 17

Dung lượng kênh tỷ lệ thuận với tỷ số công suất tín hiệu trên nhiễu (SNR) Tín hiệu thu có công suất càng lớn so với nhiễu, hệ thống được khử nhiễu tốt, dung lượng kênh sẽ càng lớn

5 Dung lượng thiếu hụt (outage capacity)

Ngoài đại lượng dung lượng kênh truyền, đại lượng dung lượng thiếu hụt cũng

là một đại lượng phổ biến đánh giá hiệu quả của hệ thống truyền tin với kênh truyền fading Thiếu hụt là hiện tượng dữ liệu không thể khôi phục thành công ở máy thu Dung lượng thiếu hụt được xác định theo xác suất xảy ra hiện tượng thiếu hụt Nếu tốc độ truyền tin của hệ thống có kênh truyền flat-fading là R thì hiện tượng thiếu hụt xảy ra khi R lớn hơn dung lượng kênh truyền:

Hiện tượng fading ảnh hưởng mạnh đến chất lượng truyền tin trong hệ thống

Để hạn chế ảnh hưởng của nó, tăng thêm một lượng công suất phát, còn gọi là khoảng dự trữ fading, để bù lại sự suy giảm của tín hiệu Một phương pháp phổ biến

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 18

khác là sử dụng kỹ thuật phân tập Kỹ thuật phân tập tăng hiệu quả truyền tin cho hệ thống bằng cách truyền độc lập nhiều bản sao của tín hiệu trên kênh truyền đa đường, khi đó xác suất xảy ra tất cả các bản sao tín hiệu truyền bị suy giảm mạnh do fading được giảm đáng kể nên hiệu quả khôi phục tín hiệu sẽ cao hơn Việc truyền nhiều bản sao tín hiệu có thể được thực hiện trong miền thời gian, tần số hoặc không gian

6.1 Phân tập thời gian:

Phân tập thời gian có thể đạt được bằng cách phát những mẫu tin giống nhau trong các khe thời gian khác nhau, kết quả là có được các tín hiệu fading không tương quan tại đầu thu

Yêu cầu của phương pháp này là khoảng thời gian giữa các lần phát bản sao phải ít nhất bằng thời gian kết hợp của kênh truyền Trong truyền thông di động, mã sửa sai được kết hợp với bộ xáo trộn để đạt được phân tập thời gian Trong trường hợp này, những bảo sao của tín hiệu phát thường đưa tới bên thu dưới dạng dư thừa trong miền thời gian bằng bộ mã sửa sai Khoảng thời gian tách biệt giữa các bản sao của tín hiệu phát được tạo ra bằng bộ xáo trộn để thu được các fading độc lập tại ngõ vào của bộ giải mã

Vì thời gian xáo trộn dẫn tới giải mã trễ, kỹ thuật này thường rất hiệu quả với môi trường fading nhanh (tốc độ di chuyển lớn) khi mà thời gian kết hợp là nhỏ Với kênh fading chậm, một bộ xáo trộn lớn có thể dẫn tới trễ rất lớn và không thể dùng cho những ứng dụng thời gian thực như video, âm thanh, Chính vì vậy, phân tập thời gian không thể giúp giảm được suy hao fading Một nhược điểm nữa đó là mô hình này tạo ra dư thừa miền thời gian, nghĩa là làm lãng phí băng thông

6.2 Phân tập tần số:

Trong phân tập tần số, một vài tần số được dùng để phát cùng một tín hiệu Các tần số cần cách nhau một khoảng lớn hơn hoặc bằng băng thông kết hợp để tạo ra

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 19

được các fading độc lập Băng thông kết hợp sẽ khác nhau với các môi trường khác nhau Trong những hệ truyền thông di động, những bản sao tín hiệu phát được đưa tới nơi thu dưới dạng dư thừa trong miền tần số bằng tín hiệu trải phổ Các kỹ thuật trải phổ sẽ hiệu quả khi băng thông kết hợp của kênh truyền là nhỏ Tuy nhiên, khi băng thông kết hợp của kênh truyền lớn hơn dải thông tín hiệu trải phổ, trải trễ đa đường sẽ nhỏ so với chu kỳ ký hiệu (kênh truyền phẳng) Trong trường hợp này, trải phổ sẽ không hữu hiệu trong việc phân tập tần số Cũng giống như phân tập thời gian, phân tập tần số làm giảm hiệu suất phổ do có dư thừa trong miền tần số

6.3 Phân tập không gian:

Phân tập không gian là kỹ thuật phổ biến trong truyền thông vi sóng không dây

và còn được gọi là phân tập anten Kỹ thuật này sử dụng nhiều anten hay những dãy anten sắp xếp cùng nhau trong không gian để truyền hay nhận tín hiệu Những anten này được đặt cách nhau một khoảng thích hợp để các tín hiệu trên từng anten không tương quan Khoảng cách này thay đổi theo độ cao anten, môi trường lan truyền và tần số Thường thì khoảng cách này bằng khoảng một vài bước sóng là đủ để có được những tín hiệu không tương quan

Trong phân tập không gian, những bản sao của tín hiệu phát thường được gửi tới máy thu dưới dạng dư thừa trong miền không gian Không như phân tập thời gian

và phân tập tần số, phân tập không gian không làm suy giảm hay mất mát về hiệu suất phổ Tính chất này cho thấy đây là kỹ thuật thích hợp với sự phát triển của công nghệ truyền thông vô tuyến tốc độ dữ liệu cao trong tương lai

7 Hệ thống MIMO

7.1 Mô hình kênh

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 20

Giả sử hệ thống MIMO ta xét gồm đầu vào tương ứng với anten phát và đầu ra tương ứng với anten thu Hệ thống có thể được mô tả trên hình:

Hình 2.5: Mô hình kênh truyền MINO

Khi chỉ có một anten phát và một anten thu, hệ thống suy biến thành hệ thống một đầu vào và một đầu ra, SISO (Single-Input Single-Output) Còn nếu có anten phát và một anten thu thì đó là hệ MISO (Multi- Input Single-Output), ngược lại nếu chỉ có một anten phát và có anten thu thì hệ thống suy biến thành hệ SIMO (Single-Input Multi-Output)

Với mô hình trên, mỗi kênh truyền dẫn giữa một cặp anten phát i và anten thu j

là một kênh vô tuyến có đáp ứng kênh truyền là , = 1,2, , , = 1,2,… , Vậy nên, hệ thống sẽ có kênh vô tuyến thành phần, nghĩa là kênh SISO Các kênh thành phần này có thể độc lập hoặc tương quan với nhau

Ở hệ thống MIMO, dòng dữ liệu phát, sau khi được ánh xạ thành các symbol của một bộ tín hiệu, sẽ được phân thành luồng song song và truyền đồng thời qua anten phát Vì vậy tốc độ truyền dẫn tăng lần so với hệ thống sử dụng một

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 21

anten phát một anten thu SISO Tuy nhiên, do các luồng dữ liệu thu đƣợc tại máy thu

bị nhiễu lẫn nhau, nên tăng số lƣợng anten phát đồng nghĩa với việc tăng nhiễu đồng kênh giữa các luồng dữ liệu Vì vậy làm tăng bit lỗi

Ta có quan hệ giữa tín hiệu phát, tín hiệu thu và đáp ứng kênh truyền đƣợc biểu diễn nhƣ sau:

y  y y y : vector tín hiệu thu

o [ 1 2 ]

T

T n

x x x x : vector tín hiệu phát

o [ 1 2 ]

R

T n

: ma trận tăng độ lợi kênh

7.2 Dung lƣợng kênh MIMO

Năm 1948, Shanon lần đầu tiên đề xuất dung lƣợng kênh cho kênh nhiễu AWGN:

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 22

 Kênh SISO: Kênh SISO là kênh một đầu vào một đầu ra; vì vậy, ma

trận H trở thành Ta có dung lƣợng hệ thống kênh SISO nhƣ sau:

2 2

 Kênh MISO: Kênh MISO là kênh nhiều đầu vào và 1 đầu ra, sử dụng

nhiều anten phát tại đầu vào hệ thống Do đó, công suất phát sẽ đƣợc chia đều cho các anten phát tại đầu vào Ta có dung lƣợng kênh MISO nhƣ sau:

2

1 0

/

T n T

i i

1 0

R n i i

o I: ma trận đơn vị

o : ma trận chuyển vị, liên hợp phức của H

Dựa vào dung lƣợng kênh SISO, MISO, SIMO, MIMO đã trình bày trên; có thể thấy rằng dung lƣợng kênh đƣợc tăng lên đáng kể do sự đa dạng không gian mà hệ thống MIMO mang lại, mà không làm tăng băng thông và công suất phát

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 23

Tuy vậy, kỹ thuật MIMO cũng có các hạn chế của nó MIMO có nhiều anten phát tại đầu vào và nhiều anten thu tại đầu ra; điều này đem lại lợi thế về sự đa dạng không gian; tuy nhiên, đây cũng là hạn chế của nó Sử dụng nhiều anten phát và thu làm cho sự tương quan giữa nơi phát và thu tăng Hơn nữa, điều này làm cho kích thước hệ thống sẽ lớn Đây là hạn chế lớn về mặt thương mại cũng như thẩm mỹ Một thiết bị di động sẽ có kích thước lớn nếu có nhiều anten trên đó Một hạn chế nữa là nếu có nhiều anten phát, công suất phát cho tất cả các anten sẽ rất lớn Như vậy hiệu suất hệ thống sẽ giảm

Một kỹ thuật đa dạng không gian khác đang được nghiên cứu phần nào đó khắc phục được nhược điểm của MIMO; đó là truyền thông hợp tác

Trong hệ thống thông tin, nhằm nâng cao chất lượng thông tin, tốc độ truyền dẫn, người ta dựa trên kỹ thuật phân tập phát và phân tập thu trang bị nhiều anten tại

bộ phát và bộ thu Tuy nhiên, với mô hình này đòi hỏi công suất phát cho tất cả các anten sẽ rất lớn, hiệu suất hệ thống sẽ giảm; kích thước hệ thống lớn; hơn nữa không thuận tiện trong việc di động đối với người dùng đầu cuối Với những hạn chế nêu trên, là cơ sở cho việc phát triển kỹ thuật truyền thông hợp tác

Mạng truyền thông hợp tác dựa trên kỹ thuật phân tập không gian, cho phép người dùng có thể hoạt động như một trạm chuyển tiếp hỗ trợ truyền tín hiệu đến người khác Thiết bị chuyển tiếp relay cùng với máy phát hợp tác truyền tín hiệu đến máy thu, tạo nên một mảng anten ảo mặc dù mỗi máy chỉ có một anten Mảng anten

ảo này tương tự như mảng anten vật lý, có thể giảm ảnh hưởng của hiện tượng fading

vì cho phép máy thu thu được nhiều bản sao của tín hiệu từ nhiều đường khác nhau, mang lại hiệu quả tương tự như kỹ thuật MIMO

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 24

Hình 2.6: Mô hình truyền thông hợp tác

Như trong mô hình 2.6, mỗi thiết bị đầu cuối đều được trang bị một anten Khi User1 truyền tín hiệu đến trạm, đồng thời User2 cũng nhận được bản tin phát tín hiệu

từ User1 Từ đó, User2 đóng vai trò như một relay chuyển tiếp tín hiệu này đến trạm, hình thành nên sự phân tập không gian tại trạm Nhờ đó, tăng hiệu quả của hệ thống thông tin

1 Relay và vai trò relay trong mạng truyền thông hợp tác

Trong các hệ thống thông tin vô tuyến, việc lắp đặt các trạm với mật độ quá cao không phải là giải pháp tối ưu cả về chi phí và kỹ thuật Trong khi đó, công suất phát giữa trạm và thiết bị đầu cuối là giới hạn Do đó, để mở rộng vùng hoạt động và hiệu quả của các mạng thông tin, người ta sử dụng relay như một giải pháp khá hiệu quả

Một hệ thống thông tin sử dụng relay với hai mục đích:

 Tạo khả năng phân tập cho hệ thống nhằm tăng chất lượng và tốc độ

thông tin

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 25

 Chuyển tiếp tín hiệu nhằm mở rộng vùng phủ sóng khi thiết bị đầu cuối

không thể liên lạc trực tiếp được với trạm thu phát sóng

Trong môi trường truyền nhận tín hiệu trực tiếp giữa thiết bị đầu cuối và trạm thu phát sóng, khi khoảng cách quá lớn, tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR nhỏ, tại trạm thu phát sóng có thể không nhận được tín hiệu hoặc tín hiệu đã bị sai lệch so với ban đầu Khi đó, việc sử dụng một hoặc nhiều relay đóng vai trò chuyển tiếp trung gian, tạo thành một phân tập, nhờ đó, chất lượng và tốc độ tín hiệu tăng lên đáng kể mà không cần tăng công suất phát tại các thiết bị đầu cuối

Hình 2.7: Mô hình hợp tác Relay trong mạng di động

2 Các cơ chế chuyển tiếp tín hiệu

Relay sử dụng nhiều phương pháp chuyển tiếp dữ liệu như: khuếch đại và chuyển tiếp (AF); giải mã và chuyển tiếp (DF), nén và chuyển tiếp (CC) Đề tài chỉ giới hạn ở phương pháp DF, một phương pháp sử dụng phổ biến bởi tính hiệu quả và đơn giản của nó

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 26

2.1 Phương pháp khuếch đại và chuyển tiếp

Mỗi relay nhận được một phiên bản khác nhau của tín hiệu gốc Relay chỉ thực hiện việc khuếch đại tín hiệu mà nó nhận được (bao gồm cả tín hiệu gốc và nhiễu) rồi truyền dữ liệu đến đích Tín hiệu của nguồn và relay được kết hợp tại đích để khôi phục tín hiệu ban đầu Mặc dù nhiễu cũng được khuếch đại, tuy nhiên đích nhận hai phiên bản tín hiệu có thể đưa ra một quyết định chính xác hơn trong quá trình giãi mã thông tin

Hình 2.8: Phương pháp khuyếch đại và chuyển tiếp

Mô hình hệ thống được mô tả như sau:

 Giả sử nguồn truyền dữ liệu x sđến relay trên kênh truyền fading có hệ

số kênh truyền giữa relay và nguồn là h sk, khi đó, tín hiệu thu được tại relay có dạng sau:

yk  h xsk s  nk

với n là nhiễu AWGN tại relay k

 Khi đó, relay sẽ thực hiện khuếch đại tín hiệu này theo tỷ số β:

o E: năng lượng phát của nguồn và relay

o 2: công suất nhiễu AWGN

 Sau đó, relay chuyển tiếp tín hiệu này tới đích, tín hiệu nhận được tại đích có dạng:

y d h x kd k n d

trong đó:

o h : hệ số kênh truyền fading giữa relay và đích kd

o n : nhiễu AWGN tại đích d

Relay loại này có ưu điểm là không cần phải giải mã các tín hiệu từ nhiều user trên kênh truyền đa truy nhập, do đó không phải chịu lỗi gộp của nhiều user Đôi khi relay dạng này còn được gọi là Analog Network Coding

2.2 Phương pháp giải mã và chuyển tiếp

Relay đóng vài trò là thiết bị trung gian giữa bộ phát và bộ thu Relay nhận tín hiệu từ nguồn, sau đó nó thực hiện giải mã tín hiệu mà nó nhận được Nếu việc giải

Chương II – Kiến thức tổng quan GVHD: TS Hồ Văn Khương

HVTH: Đỗ Thị Thanh Phương 28

mã thành công, relay truyền tín hiệu này đến cho đích Ngƣợc lại, nếu việc giãi mã không thành công, relay sẽ không truyền gói tin mà nó nhận Relay có thể đƣợc chọn bởi trạm gốc hoặc thông qua một vài kỹ thuật lựa chọn relay

Hình 2.9: Phương pháp giải mã và chuyển tiếp

Có 2 cách mã hóa DF, đó là non_selective và selective:

 Đối với non_selective DF, relay luôn truyền tải tín hiệu đến đích; cho

dù nó có thể giải mã thành công thông tin của nguồn hay không

 Đối với selective DF, relay truyền tải thông tin nguồn chỉ khi nó giải

mã chính xác thông tin nguồn

Mô hình hoạt động của loại relay này có thể đƣợc mô tả nhƣ sau:

 Nguồn truyền tín hiệu x tới relay trên kênh truyền fading, tín hiệu thu s