- Trang Chủ
- Năng lượng
- Phân tích xác suất dừng hệ thống chuyển tiếp hai chiều sử dụng công nghệ thu thập năng lượng từ nguồn phát
Xem mẫu
- Nguyễn Anh Tuấn, Trần Thiên Thanh, Võ Nguyễn Quốc Bảo
PHÂN TÍCH XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG
CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ
THU THẬP NĂNG LƯỢNG TỪ NGUỒN PHÁT
Nguyễn Anh Tuấn*, Trần Thiên Thanh**, Võ Nguyễn Quốc Bảo#
*
Cục Tần số vô tuyến điện-Bộ Thông tin và Truyền thông
**Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP. Hồ Chí Minh
#
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Tóm tắt- Bài báo này nghiên cứu mạng chuyển tiếp pháp phân tích hiệu năng của mạng chuyển tiếp
hai chiều sử dụng kỹ thuật thu thập năng lượng từ thu thập năng lượng, [14] đề xuất phương pháp
nguồn phát năng lượng. Các nút mạng không có phân tích hiệu năng dựa trên chuỗi Taylor cho
năng lượng lưu trữ mà sử dụng năng lượng thu mạng chuyển tiếp có lựa chọn nút chuyển tiếp,
thập từ nguồn phát năng lượng để cung cấp cho các [15] đề xuất phương pháp phân tích hiệu năng mới
hoạt động truyền phát. Chúng tôi đã đề xuất cho mạng Multi-Input Multi-Output chuyển tiếp
phương pháp để phân tích xác suất dừng chính xác thu thập năng lượng thu thập năng lượng, [16]
của hệ thống và biểu diễn dưới dạng tường minh. khảo sát ảnh hưởng của kênh truyền không hoàn
Kết quả mô phỏng đã xác nhận tính chính xác của hảo trong lựa chọn nút chuyển tiếp của mạng
kết quả phân tích và chỉ ra rằng vị trí của nguồn chuyển tiếp thu thập năng lượng, [17, 18] áp dụng
phát và nút chuyển tiếp ảnh hưởng rất lớn đến hiệu kỹ thuật distributed switch-and-stay cho mang
năng của hệ thống. chuyển tiếp thu thu thập năng lượng, [19] tận dụng
kênh truyền trực tiếp cho hệ thống chuyển tiếp đa
người dùng sử dụng kỹ thuật SWIPT
Từ khóa- chuyển tiếp hai chiều, fading Rayleigh, thu (Simultaneous Wireless Information and Power
thập năng lượng vô tuyến, nguồn phát năng lượng Transfer), [20] khảo sát hiệu năng của mạng
chuyển tiếp đa chặng theo cụm với kỹ thuật thu
thập năng lượng, [21] khảo sát thông lượng của
I. GIỚI THIỆU mạng thu thập năng lượng có nguồn phát.
Trong những năm gần đây, công nghệ thu thập Bên cạnh kỹ thuật thu thập năng lượng, kỹ thuật
năng lượng là một hướng nghiên cứu sôi động và chuyển tiếp là một kỹ thuật hiệu quả để mở rộng
được các nhóm nghiên cứu trên thế giới quan tâm vùng phủ sóng của mạng vô tuyến, đặc biệt là
[1-3] như là một phần của công nghệ truyền thông mạng vô tuyến thu thập năng lượng do năng lượng
xanh [4-7]. Bên cạnh thu thập năng lượng từ nguồn thu thập hiện nay vẫn ở mức mW [22-24]. Trong
tự nhiên ví dụ như gió, thủy triều, ánh sáng mặt các kỹ thuật chuyển tiếp, chuyển tiếp hai chiều cho
trời, thu thập năng lượng từ sóng vô tuyến có hiệu suất phổ tần cao nhất [25, 26]. Cho đến nay,
nhiều ưu điểm như tính ổn định, chủ động, và dễ kỹ thuật chuyển tiếp hai chiều đã được xem xét
dàng áp dụng cho các mạng thông tin vô tuyến [8- cho nhiều công nghệ tiên tiến ở lớp vật lý, ví dụ
10]. Công nghệ thu thập năng lượng vô tuyến cho như vô tuyến nhận thức [27-29], bảo mật lớp vật lý
phép các nút mạng thu năng lượng bên cạnh thông [30], song công [31], gói tin ngắn [32], và điều chế
tin từ tín hiệu vô tuyến để chuyển đổi thành năng không gian [33].
lượng phục vụ cho các hoạt động truyền phát của
mạng [11, 12]. Công nghệ này này cho phép kéo Gần đây, kỹ thuật thu thập năng lượng cũng được
dài thời gian hoạt động của các nút mạng vô tuyến áp dụng cho mạng chuyển tiếp hai chiều, ví dụ ở
ngay cả khi nút mạng không được cấp nguồn tại những bài báo [34], [35], [36], [37]. Cụ thể, trong
chỗ, đặc biệt hữu dụng cho các mạng cảm biến [34], nhóm tác giả đã đánh giá hiệu năng của hệ
không dây. Hiện này, có hai kiến trúc trúc cơ bản thống truyền chuyển tiếp hai chiều trong môi
trong thu thập năng lượng vô tuyến, đó là (i) thu trường vô tuyến nhận thức với nút chuyển tiếp thu
thập năng lượng phân chia theo thời gian và (ii) thâp năng lượng trong điều kiện suy giảm phần
thu thập năng lượng phân chia theo công suất [12]. cứng. Trong bài báo [35], Tutuncuoglu và cộng sự
Cho đến nay, có rất nhiều nghiên cứu nhằm cải đã đề xuất các giao thức cho phép tôi đa tổng
thiện hiệu năng và vùng phủ sóng của mạng thu thông lượng của mạng chuyển tiếp hai chiều với
thập năng lượng, ví dụ như: [13] đề xuất phương giả sử các nút mạng hoạt động dựa trên năng lượng
Tác giả liên hệ: Nguyễn Anh Tuấn
Email: natuan@rfd.gov.vn
Đến tòa soạn: 16/4/2018, chỉnh sửa: 10/5/2018, chấp nhận đăng: 20/5/2018
SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 29
- PHÂN TÍCH XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU …
thu thập và không có bộ đêm. Các kết quả phân lượng thu thập từ PB. Mô hình này rất thực tế thường
tích trong bài báo đã chỉ ra rằng kỹ thuật chuyển ứng dụng cho mạng cảm biến không dây với các nút
tiếp có ảnh hưởng đáng kể lên giao thức truyền tối mạng thường dựa vào năng lượng thu thập để hoạt
ưu. Bài báo [36] đã xem xét mạng chuyển tiếp hai động.
chiều thu thập năng lượng vô tuyến với một nút
Quá trình truyền năng lượng và thông tin của hệ
mạng không thu thập năng lượng và một nút mạng
thống diễn ra trong bốn khe thời gian con có thời gian
có sử dụng thu thập năng lượng. Bài báo đã đề
xuất một giao thức truyền tối ưu dựa trên mô hình (1 )T (1 )T (1 )T
lần lượt là: T , , , và với
thu thập năng lượng ngẫu nhiên. Gần đây, bài báo 3 3 3
[37] đã phân tích chất lượng hệ thống truyền là hệ số phân chia thời gian với (0,1) và T là
chuyển tiếp DF hai chiều ba pha thời gian trong đó thời gian truyền của một symbol chuẩn trong chế độ
nút chuyển tiếp thu thập năng lượng từ tín hiệu vô truyền trực tiếp. Trong thực tế, giá trị là một tham
tuyến trong hai pha đầu tiên để chuyển đổi thành số hiệu năng quan trọng, và có thể chọn để hiệu
nguồn phát tín hiệu trong pha thời gian thứ ba. năng hệ thống tối ưu [41] [42].
Trong bài báo này, nhóm tác giả phân tích chất
lượng hệ thống theo hai thông số là xác suất dừng Trong khe thời gian con thứ nhất, PB phát năng
và thông lượng. Tuy nhiên, bài báo chưa đưa ra lương cho các nút A, B, và R. Trong khe thời gian
biểu thức dạng tường minh của xác suất dừng toàn con thứ 2 và 3, nút nguồn A và B lần lượt truyền
hệ thống. thông tin về nút chuyển tiếp R. Trong khe thời gian
cuối cũng, nút R chuyển tiếp thông tin nhận được từ
Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất mô hình nút A (và B) về nguồn B (và A) dùng giao thức giải
chuyển tiếp hai chiều sử dụng kỹ thuật giải mã và mã và chuyển tiếp.
chuyển tiếp sử dụng năng lượng thu thập với bốn
khe thời gian. Các nút mạng thu thập năng lượng Gọi h với A,B,R,P và A,B,R là
từ nguồn phát năng lượng độc lập. Chúng tôi phân 2
tích và biểu diễn xác suất dừng hệ thống ở kênh hệ số kênh truyền từ , ta có h có phân bố
truyền fading Rayleigh ở dạng tường minh. Các
hàm mũ với giá trị trung bình XY khi xem xét hệ
kết quả phân tích là mới và là đóng góp quan
trọng. Các kết quả phân tích trong bài báo là thống ở kênh truyền fading Rayleigh.
những kết quả bước đầu để phân tích những mô Xem xét khe thời gian con thứ nhất, năng lượng thu
hình phức tạp hơn khi sử dụng chuyển tiếp hai thập tại nút A, B và R từ PB lần lượt như sau:
chiều và nhiều nguồn phát năng lượng.
EA PPBT hPA
2
Các phần tiếp theo của bài báo được bố cục như , (1)
sau. Phần II là Mô hình hệ thống. Phần III phân
EB PPBT hPB ,
2
tích xác suất dừng chính xác của hệ. Phần IV trình (2)
bày kết quả mô phỏng Monte Carlo để kiểm chứng
kết quả phân tích lý thuyết và khảo sát đặc tính của và
hệ thống. Phần V là phần kết luận của bài báo.
ER PPBT hPR
2
(3)
II. MÔ HÌNH HỆ THỐNG với là hiệu năng thu thập năng lượng và PPB là
công suất phát trung bình của PB.
PB
(1 )T
Xem xét trong khoảng thời gian , ta tính
3
được công suất phát của A, B, và R như sau:
3 PPB hPA
2
A R B
PA , (4)
1
Phase 1 Phase 3
3 PPB hPA
2
PB , (5)
1
Phase 2 Phase 4
và
Hình 1 Hệ thống chuyển tiếp hai chiều thu thập năng
lượng sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp DF với một nguồn
3 PPB hPR
2
phát năng lượng. PR . (6)
1
Hệ thống chuyển tiếp hai chiều thu thập năng lượng Khi đó, ta có tỷ số tín hiệu nhận được tại R trong
gồm hai nút nguồn (ký hiệu A và B), một nút chuyển khe thời gian con thứ 2 và 3 như sau:
tiếp (ký hiệu R) và một nút cung cấp năng lượng (ký
hiệu PB). Giả sử rằng các nút A, B, và R đều không
được trang bị nguồn năng lượng và phải sử dụng năng
SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 30
- Nguyễn Anh Tuấn, Trần Thiên Thanh, Võ Nguyễn Quốc Bảo
PA hAR
2
3 PPB hPA hAR
2 2
3 P hPA 2 hAR 2
AR , (7) Pr AR th 1 Pr PB
th
N0 1 N0 1 N0
2 2 2 (14)
PA hBR 3 PPB hPB hBR
BR . (8) Sử dụng xác suất có điều kiện, ta có thể viết
N0 1 N0
với N 0 là công suất nhiễu trắng tại máy thu.
th N 0
Pr AR th 1 Fh f h 2 ( x)dx (15)
3 PPB x PA
2
Tương tự, ta có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tại A và B
AR
0
trong khe thời gian con thứ 4 như sau 1
2 2 2 với Fh ( ) và f h ( ) lần lượt là hàm CDF của
3 PPB hPR hRA
2 2
PA hAR
RA
AR PA
,
1 ( )
2 2
N0 N0 (9) hAR và hàm PDF của hAP . Thay thế F 2
hAR
2 2 2 có dạng
PA hAR 3 PPB hPR hRB
RB . (10)
N0 1 N0
Fh ( ) 1 exp (16)
AR
2
AR
III. PHÂN TÍCH XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG
Trong phần này, chúng tôi sẽ phân tích xác suất và f
hAR
2 ( ) có dạng
dừng của hệ thống ở kênh truyền fading Rayleigh.
Xem xét ba khe thời gian con để truyền thông tin, hệ 1
thống chuyển tiếp hai chiều sử dụng kỹ thuật giải mã fh ( ) exp (17)
AR AR
2
AR
và chuyển tiếp sẽ bị dừng nếu bất kỳ một khe thời
gian con nào không đảm bảo tốc độ dữ liệu mong vào (15), ta được
muốn cho trước, . Áp dụng định luật tổng xác suất,
ta có thể viết xác suất dừng hệ thống như sau
1 th N 0
OP Pr f ( AR ) Pr AR th 1 1 exp
0
AR 3 PPB
Pr f ( AR ) , f ( BR ) (11) 1
AP
Pr f ( AR ) , f ( BR ) , f ( R ) 1
exp AP d AP
AR AP
1
với f ( ) log 2 (1 ) với AR, BR, R ;
3 1
1
th N 0 AP
AR 0
R là tỷ số tín hiệu trên nhiễu tương đương của khe exp d
AR 3 PPB AP AP
thời gian con thứ 4. 1
AP
Khi nút chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật giải mã và (18)
chuyển tiếp, ta có thể viết [43] Sử dụng biến đổi (3.321.1) ở [44], ta được
R min( RA , RB ) . (12)
th (1 ) N 0
Pr AR th 2
Từ (7), (8), và (12), ta có thể viết OP lại do tính độc 3 PPB AR AP
(19)
lập thống kê của AR , AR , và R như sau: th (1 ) N 0
1 2
3 P
OP Pr AR th Pr AR th ) Pr( BR th PB AR AP
Pr( AR th ) Pr( BR th ) Pr R th
với 1 x làm hàm Bessel điều chỉnh loại 2 bậc 1
1 Pr AR th Pr BR th Pr R th
[45].
(13)
Từ (7) và (8), ta nhận thấy rằng AR và BR có
3R
với th 2 1 và dấu “=” ở (13) có được do sử
1 cùng một dạng, nên từ Pr AR th , ta dễ dàng suy
dụng tính chất Pr XY th 1 Pr XY th . ra Pr BR th như sau:
Để tìm được OP , ta cần tín toán Pr AR th , th (1 ) N 0
Pr BR th 2
Pr BR th và Pr R th . Cụ thể ta viết lại (7) 3 PPB BR BP
. (20)
như sau: th (1 ) N 0
1 2
3 P
PB BR BP
SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 31
- PHÂN TÍCH XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU …
Bây giờ ta sẽ tìm Pr R th bằng cách xem xét Cuối, thay thế (19), (20) và (27) vào (13), ta có
được kết quả dạng đóng của xác suất dừng hệ thống ở
RA và RB ở (9) và (10) và nhận thấy RA và RB là kênh truyền fading Rayleigh.
tương quan với nhau do có một thành phần chung
2
V. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
hPR . Do đó, áp dụng xác xuất có điều kiện, ta có thể
Trong phần này chúng tôi sẽ thực hiện mô phỏng
viết Pr R th như sau: Monte Carlo để kiểm chứng kết quả lý thuyết phân
tích ở phần trên và khảo sát đặc tính của hệ thống. Để
Pr R th F R γPR ( th ) f γPR (γ PR )dγ PR . (21) đơn giản, chúng ta giả sử hệ thống được đặt trên một
0 mặt phằng hai chiều và các nút nguồn A, B, R và PB
có tọa độ lần lượt là: (0, 0), (1, 0), (0.5, 0), và
Nhắc lại (12), ta có thể viết
( xPB , yPB ) ngoại trừ các khai báo khác. Với kênh
F R γPR ( th ) 1 Pr RA γPR th , RB γPR th . truyền, chúng ta sử dụng mô hình suy hao đường
(22) truyền đơn giản để mô hình hóa độ lợi kênh truyền
trung bình, cụ thể d với d là khoảng
Khi điều kiện trên γ PR , RA γ PR và RB γPR là độc
cách vật lý giữa và và hệ số suy hao đường
lập thống kê với nhau, nên ta có thể viết lại (22) như
sau: truyền có giá trị từ 2 đến 6, với 3 . Các tham số
hệ thống có giá trị như sau: 0.6 và 1.
F R γPR ( th ) 1 Pr RA γPR th Pr RB γPR th .
(23)
Ở kênh fading Rayleigh, ta có
N (1 )
Pr RA γ PR th Pr hRA th 0
2
3 PPB hPR
2
th N 0 (1 )
exp
3 P h 2
PB RA PR .(24)
Tương tự, ta có
th N 0 (1 )
Pr RB γ PR th exp . (25)
3 P h 2
PB RB PR Hình 2 Xác suất dừng hệ thống theo PPB : ảnh hưởng
Kết hợp (22), (23), (24), và (25), ta có của với ( xPB , yPB ) (0.5,1) và d AR 0.5 .
N (1 ) th N 0 (1 )
Pr R th 1 exp th 0 exp
0 3 P
PB RA PR 3 PPB RB PR
1
exp PR d PR
PR PR
(26)
với PR hPR
2
.
Sử dụng lại biến đổi (3.321.1) ở [44], ta có
th (1 ) N 0 th (1 ) N 0
Pr R th 1 2 2
3 PPB AR AP 1
3 PPB AR AP
th (1 ) N 0 th (1 ) N 0
2 2 .
3 PPB BR BP 3 PPB BR BP
1
2
th N 0 (1 ) 1
1 Hình 3 Xác suất dừng hệ thống theo : ảnh hưởng của
3 PPB PR RA RB PPB với ( xPB , yPB ) (0.5,1) và d AR 0.5 .
N (1 ) 1 1
2 th 0
1
3 PPB PR RA RB Hình 2 khảo sát ảnh hướng của hệ số lên xác
(27) suất dừng của hệ thống bằng cách vẽ xác suất dừng hệ
thống theo PPB . Ta xem xét ba trường hợp của hệ số
, đó là 0.25, 0.5 và 0.75. Kết quả trong Hình 2 chỉ
ra rằng giá trị hệ thống sẽ có giá trị xác suất dừng
SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 32
- Nguyễn Anh Tuấn, Trần Thiên Thanh, Võ Nguyễn Quốc Bảo
thấp nhất khi 0.25 và xác suất dừng lớn nhất khi thu thập tại nút chuyển tiếp sẽ cải thiện hiệu năng của
0.75 . Bên cạnh đó, kết quả lý thuyết và kết quả hệ thống một cách đang kể. Tuy nhiên, giá trị tối ưu
mô phỏng trùng khít nhau, xác nhận phương pháp của lại không phụ thuộc vào vị trí của PB như chỉ
phân tích xác suất dừng ở phân trên là đúng đắn. ra ở Hình 5. Hình 5 cũng chỉ ra rằng trong cả 3 trường
hợp, xác suất dừng hệ thống là nhỏ nhất khi
Để hiểu rõ ảnh hưởng của giá trị , ta vẽ xác suất 0.31 .
dừng hệ thống theo với ba trường hợp của
PPB trong Hình 3. Từ Hình 3 ta thấy rằng, xác suất
dừng hệ thống phụ thuộc mạnh vào giá trị . Khi giá
trị lớn hơn 0.7, thì hệ thống hoàn toàn bị dừng,
nghĩa là thời gian không đủ để truyền dữ liệu theo tốc
độ mong muốn. Hình 3 chỉ ra rằng tồn tại một giá trị
tối ưu làm cho xác suất dừng hệ thống là nhỏ nhất.
Kết quả phân tích trong Hình 3 cũng chỉ ra rằng giá trị
tối ưu là không phụ thuộc vào PPB và đều cho cùng
một giá trị là 0.31.
Hình 6 Xác suất dừng hệ thống theo : ảnh hưởng của
vị trí R với ( xPB , yPB ) (0.5,1) và 0.3 .
Trong Hình 6 và 7, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng
của vị trí nút chuyển tiếp R lên hiệu năng của hệ
thống. Giả sử rằng R nằm trên đường thẳng kết nối
giữa nút nguồn A và B và khoảng cách giữa nguồn A
và B là chuẩn hóa bằng 1, chúng tôi xem xét 3 trường
hợp tiêu biểu của R, cụ thể là R rất gần nguồn A tại
tọa độ (0.1, 0), R rất gần nguồn B tại tọa độ (0.5, 0),
Hình 4 Xác suất dừng hệ thống theo PPB : ảnh hưởng và R nằm ngay giữa nguồn A và nguồn B tại tọa độ
(0.8, 0). Tương tự như các mạng chuyển tiếp hai
của vị trí PB với 0.3 và d AR 0.5 .
chiều truyền thống, nút nguồn nằm tại ngay giữa
nguồn A và nguồn B cho xác suất dừng hệ thống thấp
nhất, tiếp theo là trường hợp nút chuyển tiếp nằm gần
nguồn B và cuối cùng là trường hợp nút chuyển tiếp
nằm gần nguồn A. Các kết quả đạt được là hợp lý với
kết quả phân tích và như mong đợi và dễ dàng lý giải
bằng cách vận dụng hiệu ứng suy hao đường truyền.
Hình 5 Xác suất dừng hệ thống theo : ảnh hưởng của
vị trí PB với PPB 10 dB và d AR 0.5 .
Trong Hình 4, ta khảo sát ảnh hưởng vị trí của PB
lên xác suất dừng của hệ thống. Ta xem xét ba vị trí
tiêu biểu của PB bao gồm: Trường hợp 1: PB rất gần Hình 7 Xác suất dừng hệ thống theo : ảnh hưởng của
nguồn A tại tọa độ (0, 0.3), Trường hợp 2: PB rất gần vị trí R với ( xPB , yPB ) (0.5,1) và PPB 10 dB.
nút chuyển tiếp R tại tọa độ (0.5, 0.3), và Trường hợp
3: PB rất gần nút nguồn B tại tọa độ (1, 0.3). Ta thấy
rằng Trường hợp 2 cho xác suất dừng tốt hơn Trường Trong Hình 7, chúng ta lại có thể khẳng định một
hợp 3, và Trường hợp 3 cho xác suất dừng tốt hơn lần nữa là hệ thống sẽ bị dừng nên giá trị lớn và giá
Trường hợp 1. Hay nói các khác, cải thiện năng lượng trị tối ưu của không phụ thuộc vào vị trí của nút
SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 33
- PHÂN TÍCH XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU …
chuyển tiếp trong cả ba trường hợp mà chúng ta khảo [7] Y. Zou, J. Zhu, and R. Zhang, "Exploiting
sát. Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi chưa tìm Network Cooperation in Green Wireless
dạng đóng của giá trị tối ưu, tuy nhiên các kết quả Communication," Communications, IEEE
đạt được trong bài báo này sẽ là một trong những sở Transactions on, vol. PP, no. 99, pp. 1-12,
cứ quan trọng để chúng tôi tìm tòi và phân tích giá trị 2013.
tối ưu [8] Z. Ding et al., "Application of smart antenna
technologies in simultaneous wireless
V. KẾT LUẬN information and power transfer,"
Communications Magazine, IEEE, vol. 53,
Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất mô hình no. 4, pp. 86-93, 2015.
chuyển tiếp hai chiều giải mã và chuyển tiếp với một [9] I. Krikidis, S. Timotheou, S. Nikolaou, Z.
nút cung cấp năng lượng. Chúng tôi đã phân tích xác Gan, D. W. K. Ng, and R. Schober,
suất dừng hệ thống ở kênh truyền fading Rayleigh và "Simultaneous wireless information and
sử dụng mô phỏng Monte Carlo để kiểm chứng tính power transfer in modern communication
chính xác của phương pháp phân tích đề xuất. Các kết systems," Communications Magazine, IEEE,
quả mô phỏng đã chỉ ra rằng giá trị tối ưu không vol. 52, no. 11, pp. 104-110, 2014.
phụ thuộc vào vị trí của PB và R và hiệu năng của hệ [10] L. Xiao, P. Wang, D. Niyato, D. Kim, and Z.
thống sẽ cải thiện tốt nhất nếu PB được đặt gần nút Han, "Wireless Networks with RF Energy
chuyển tiếp. Harvesting: A Contemporary Survey," IEEE
Communications Surveys & Tutorials, vol.
LỜI CẢM ƠN PP, no. 99, pp. 1-1, 2015.
[11] L. Liu, R. Zhang, and K. C. Chua, "Wireless
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển khoa Information and Power Transfer: A Dynamic
học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề Power Splitting Approach," IEEE
tài mã số 102.04-2014.32 Transactions on Communications, vol. 61,
no. 9, pp. 3990-4001, 2013.
TÀI LIỆU THAM KHẢO [12] X. Zhou, R. Zhang, and C. K. Ho, "Wireless
[1] A. A. Nasir, Z. Xiangyun, S. Durrani, and R. Information and Power Transfer:
A. Kennedy, "Relaying Protocols for Architecture Design and Rate-Energy
Wireless Energy Harvesting and Information Tradeoff," Communications, IEEE
Processing," Wireless Communications, Transactions on, vol. 61, no. 11, pp. 4754-
IEEE Transactions on, vol. 12, no. 7, pp. 4767, 2013.
3622-3636, 2013. [13] A. A. Nasir, Z. Xiangyun, S. Durrani, and R.
[2] N. Zlatanov, R. Schober, and Z. Hadzi- A. Kennedy, "Relaying Protocols for
Velkov, "Asymptotically Optimal Power Wireless Energy Harvesting and Information
Allocation for Energy Harvesting Processing," IEEE Transactions on Wireless
Communication Networks," IEEE Communications, vol. 12, no. 7, pp. 3622-
Transactions on Vehicular Technology, vol. 3636, 2013.
PP, no. 99, pp. 1-1, 2017. [14] N. Do, V. Bao, and B. An, "Outage
[3] V. D. Nguyen, T. Q. Duong, H. D. Tuan, O. Performance Analysis of Relay Selection
S. Shin, and H. V. Poor, "Spectral and Schemes in Wireless Energy Harvesting
Energy Efficiencies in Full-Duplex Wireless Cooperative Networks over Non-Identical
Information and Power Transfer," IEEE Rayleigh Fading Channels," Sensors, vol. 16,
Transactions on Communications, vol. PP, no. 3, p. 295, 2016.
no. 99, pp. 1-1, 2017. [15] N. A. Tuan, V. N. Q. Bao, and L. Q. Cường,
[4] X. Huang, T. Han, and N. Ansari, "On Green "A New Derivation Approach for
Energy Powered Cognitive Radio Simultaneous Wireless Information and
Networks," Communications Surveys & Power Transfer for MIMO Dual-Hop Relay
Tutorials, IEEE, vol. PP, no. 99, pp. 1-1, Networks," Journal of Science and
2015. Technology on Information and
[5] M. Yuyi, L. Yaming, Z. Jun, and K. B. Communications, no. 1, pp. 50-56%V 1,
Letaief, "Energy harvesting small cell 2017-09-19 2017.
networks: feasibility, deployment, and [16] V. N. Q. Bao and N. A. Tuấn, "Effect of
operation," Communications Magazine, imperfect CSI on wirelessly powered
IEEE, vol. 53, no. 6, pp. 94-101, 2015. transfer incremental relaying networks,"
[6] S. A. Raza Zaidi, A. Afzal, M. Hafeez, M. Journal of Science and Technology on
Ghogho, D. C. McLernon, and A. Swami, Information and Communications, no. 3-4,
"Solar energy empowered 5G cognitive pp. 48-57%V 1, 2017-04-11 2017.
metro-cellular networks," Communications [17] Q. N. Le, N. T. Do, V. N. Q. Bao, and B. An,
Magazine, IEEE, vol. 53, no. 7, pp. 70-77, "Full-duplex distributed switch-and-stay
2015. networks with wireless energy harvesting:
design and outage analysis," EURASIP
SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 34
- Nguyễn Anh Tuấn, Trần Thiên Thanh, Võ Nguyễn Quốc Bảo
Journal on Wireless Communications and Advanced Technologies for Communications
Networking, journal article vol. 2016, no. 1, (ATC), 2016, pp. 141-146.
p. 285, December 15 2016. [28] H. V. Toan, V. N. Q. Bao, and K. N. Le,
[18] Q. N. Le, V. N. Q. Bao, and B. An, "Full- "Performance analysis of cognitive underlay
duplex distributed switch-and-stay energy two-way relay networks with interference
harvesting selection relaying networks with and imperfect channel state information,"
imperfect CSI: Design and outage analysis," EURASIP Journal on Wireless
Journal of Communications and Networks, Communications and Networking, journal
vol. 20, no. 1, pp. 29-46, 2018. article vol. 2018, no. 1, p. 53, March 06
[19] N. T. Do, D. B. da Costa, T. Q. Duong, V. N. 2018.
Q. Bao, and B. An, "Exploiting Direct Links [29] T. H. Van, B. Vo-Nguyen, and N.-L. Hung,
in Multiuser Multirelay SWIPT Cooperative "Cognitive Two-Way Relay Systems with
Networks With Opportunistic Scheduling," Multiple Primary Receivers: Exact and
IEEE Transactions on Wireless Asymptotic Outage Formulation," (in En),
Communications, vol. 16, no. 8, pp. 5410- IET Communications, 2017.
5427, 2017. [30] F. Jameel, S. Wyne, and Z. Ding, "Secure
[20] N. T. Van, T. N. Do, V. N. Q. Bao, and B. Communications in Three-step Two-way
An, "Performance Analysis of Wireless Energy Harvesting DF Relaying," IEEE
Energy Harvesting Multihop Cluster-Based Communications Letters, vol. PP, no. 99, pp.
Networks Over Nakagami- ${m}$ Fading 1-1, 2017.
Channels," IEEE Access, vol. 6, pp. 3068- [31] Z. Zhang, Z. Ma, Z. Ding, M. Xiao, and G.
3084, 2018. Karagiannidis, "Full-Duplex Two-Way and
[21] N. P. Le, "Throughput Analysis of Power- One-Way Relaying: Average Rate, Outage
Beacon-Assisted Energy Harvesting Probability and Tradeoffs," IEEE
Wireless Systems Over Non-Identical Transactions on Wireless Communications,
Nakagami- ${m}$ Fading Channels," Vucetic, "Short-Packet Two-Way Amplify-
IEEE Communications Letters, vol. 22, no. and-Forward Relaying," IEEE Signal
4, pp. 840-843, 2018. Processing Letters, vol. 25, no. 2, pp. 263-
[22] C. R. Valenta and G. D. Durgin, "Harvesting 267, 2018.
Wireless Power: Survey of Energy-Harvester [33] J. Zhang, Q. Li, K. J. Kim, Y. Wang, X. Ge,
Conversion Efficiency in Far-Field, Wireless and J. Zhang, "On the Performance of Full-
Power Transfer Systems," Microwave Duplex Two-Way Relay Channels With
Magazine, IEEE, vol. 15, no. 4, pp. 108-120, Spatial Modulation," IEEE Transactions on
2014. Communications, vol. 64, no. 12, pp. 4966-
[23] A. Costanzo and D. Masotti, "Smart 4982, 2016.
Solutions in Smart Spaces: Getting the Most [34] D. K. Nguyen, M. Matthaiou, T. Q. Duong,
from Far-Field Wireless Power Transfer," and H. Ochi, "RF energy harvesting two-way
IEEE Microwave Magazine, vol. 17, no. 5, cognitive DF relaying with transceiver
pp. 30-45, 2016. impairments," in IEEE International
[24] Y. Liu, Z. Ding, M. Elkashlan, and H. V. Conference on Communication Workshop
Poor, "Cooperative non-orthogonal multiple (ICCW), 2015, no. Jun. , pp. 1970-1975.
access with simultaneous wireless [35] K. Tutuncuoglu, B. Varan, and A. Yener,
information and power transfer," IEEE "Throughput Maximization for Two-Way
Journal on Selected Areas in Relay Channels With Energy Harvesting
Communications, vol. 34, no. 4, pp. 938-953, Nodes: The Impact of Relaying Strategies,"
2016. Communications, IEEE Transactions on,
[25] B. Rankov and A. Wittneben, "Achievable vol. 63, no. 6, pp. 2081-2093, 2015.
rate regions for the two-way relay channel," [36] W. Li, M. L. Ku, Y. Chen, K. J. R. Liu, and
in Information Theory, 2006 IEEE S. Zhu, "Performance Analysis for Two-Way
International Symposium on, 2006, pp. 1668- Network-Coded Dual-Relay Networks with
1672: IEEE. Stochastic Energy Harvesting," IEEE
[26] P. Popovski and H. Yomo, "Physical Transactions on Wireless Communications,
Network Coding in Two-Way Wireless vol. PP, no. 99, pp. 1-1, 2017.
Relay Channels," in Communications, 2007. [37] N. T. P. Van, S. F. Hasan, X. Gui, S.
ICC '07. IEEE International Conference on, Mukhopadhyay, and H. Tran, "Three-Step
2007, pp. 707-712. Two-Way Decode and Forward Relay With
[27] H. V. Toan and V. N. Q. Bao, "Opportunistic Energy Harvesting," IEEE Communications
relaying for cognitive two-way network with Letters, vol. 21, no. 4, pp. 857-860, 2017.
multiple primary receivers over Nakagami-m [38] R. Boris and W. Armin, "Spectral efficient
fading," in 2016 International Conference on protocols for half-duplex fading relay
SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 35
- PHÂN TÍCH XÁC SUẤT DỪNG HỆ THỐNG CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU …
channels," Selected Areas in the corerectness of the analysis results and pointing
Communications, IEEE Journal on, vol. 25, out that the positions of power beacon and relay have
no. 2, pp. 379-389, 2007. significant effecton on the system performance.
[39] S. Atapattu, J. Yindi, J. Hai, and C.
Tellambura, "Relay Selection Schemes and Keywords- relaying, two-way relaying, fading
Performance Analysis Approximations for Rayleigh, energy harvesting, power beacon.
Two-Way Networks," Communications,
IEEE Transactions on, vol. 61, no. 3, pp. Nguyễn Anh Tuấn nhận
987-998, 2013.
bằng kỹ sư và bằng thạc sĩ tại
[40] K. Hwang, M. Ju, and M. Alouini, "Outage
Trường Đại Học Bách Khoa
Performance of Opportunistic Two-Way
Hà Nội năm 2002 và năm
Amplify-and-Forward Relaying with 2006. ThS. Tuấn hiện đang
Outdated Channel State Information," công tác tại Cục Tần Số Vô
Communications, IEEE Transactions on,
Tuyến Điện – Bộ Thông tin
vol. PP, no. 99, pp. 1-10, 2013.
và Truyền thông và là nghiên
[41] I. Krikidis, Z. Gan, and B. Ottersten,
cứu sinh của Học Viện Công
"Harvest-use cooperative networks with
Nghệ Bưu Chính Viễn
half/full-duplex relaying," in Wireless Thông. Hướng nghiên cứu
Communications and Networking hiện tại đang quan tâm bao
Conference (WCNC), 2013 IEEE, 2013, pp.
gồm: thông tin vô tuyến, quy hoạch tần số, kỹ thuật
4256-4260.
thu thập năng lượng vô tuyến, phân tích hiệu năng
[42] T. T. Thanh and V. N. Quoc Bao,
mạng vô tuyến.
"Wirelessly Energy Harvesting DF Dual-hop
Relaying Networks: Optimal Time Splitting Trần Thiên Thanh hiện đang là
Ratio and Performance Analysis," Journal of giảng viên thuộc Khoa Công
Science and Technology: Issue on
nghệ Thông tin, trường Đại học
Information and Communications
Giao thông Vận tải HCM, nhận
Technology, no. 2, pp. 16-20%V 3, 2017-12-
bằng Tiến sĩ vào năm 2016 tại
31 2017.
Trường Đại học Bách Khoa
[43] B. Vo Nguyen Quoc and K. Hyung Yun, HCM. Hướng nghiên cứu tập
"Error probability performance for multi-hop
trung vào các kỹ thuật tiên tiến
decode-and-forward relaying over Rayleigh
cho mạng 5G bao gồm NOMA, thu thập năng lượng
fading channels," in Advanced
vô tuyến, bảo mật lớp vật lý.
Communication Technology, 2009. ICACT
2009. 11th International Conference on, Võ Nguyễn Quốc Bảo tốt
2009, vol. 03, pp. 1512-1516. nghiệp Tiến sĩ chuyên
ngành vô tuyến tại Đại học
[44] I. S. Gradshteyn, I. M. Ryzhik, A. Jeffrey,
Ulsan, Hàn Quốc vào năm
and D. Zwillinger, Table of integrals, series
2010. Hiện nay, TS. Bảo là
and products, 7th ed. Amsterdam ; Boston:
phó giáo sư của Bộ Môn Vô
Elsevier, 2007, pp. xlv, 1171 p. Tuyến, Khoa Viễn Thông 2,
[45] M. Abramowitz, I. A. Stegun, and Knovel Học Viện Công Nghệ Bưu
(Firm). (1972). Handbook of mathematical
Chính Viễn Thông Cơ Sở
functions with formulas, graphs, and
Thành Phố Hồ Chí Minh và
mathematical tables (10th printing, with
đồng thời là giám đốc của phòng thí nghiệm nghiên
corrections. ed.). Available:
cứu vô tuyến(WCOMM). TS. Bảo hiện là thành viên
http://www.convertit.com/Go/GovCon/Refer chủ chốt (senior member) của IEEE và là tổng biên
ence/AMS55.ASP?Res=200&Page=-1 tập kỹ thuật của tạp chí REV Journal on Electronics
and Communication. TS. Bảo đồng thời là biên tập
EXACT CLOSED-FORM EXPRESSION viên (editor) của nhiều tạp chí khoa học chuyên ngành
OUTAGE PROBABILITY OF DECODE-AND- uy tín trong và ngoài nước, ví dụ: Transactions on
FORWARD TWO-WAY RELAYING SYSTEM Emerging Telecommunications Technologies (Wiley
WITH POWER-BEACON-ASSISTED ENERGY ETT), VNU Journal of Computer Science and
HARVESTING Communication Engineering. TS. Bảo đã tham gia tổ
Abstract: This paper investigates two-way decode- chức nhiều hội nghị quốc gia và quốc tế, ví dụ: ATC
and-forward relay networks with power beacon (2013, 2014), NAFOSTED-NICS (2014, 2015, 2016),
assisted energy harvesting. All nodes are assumed to REV-ECIT 2015, ComManTel (2014, 2015), và
have limited power supply and harevest energy from SigComTel 2017. Hướng nghiên cứu hiện tại đang
RF signals to support operation. We propose a new quan tâm bao gồm: vô tuyến nhận thức, truyền thông
derivation approach to obtain the exact close form of hợp tác, truyền song công, bảo mật lớp vật lý và thu
system outage probability over Rayleigh fading thập năng lượng vô tuyến.
channels. Monte Carlo simulations are used to verify
SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 36
nguon tai.lieu . vn