ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH
PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN
SONG CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TSR

Time Switching – based Relaying

PSR

Power Splitting-based Relaying

RF

Radio Frequency

FDMA

Frequency Division Multiple Access

TDMA

Time Division Multiple Access

CDMA

Code Division Multiple Access

WCDMA

Wideband Code Division Multiple Access

UMTS

Universal Mobile Telecommunication System

CCI

Co-Channel Interference

ACI

Adjacent Channel Interference

GSM

Global System for Mobile Communications


GPRS

General Packet Radio Service

EDGE

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

AF

Amply and Forward

PDF

Probability density function

CDF

Cumulative distribution function

NMT

Nordic Mobile Telephone

TACS

Total Access Communications System



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6/24

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 Giới thiệu
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật ngày nay, nhu cầu truyền tải dữ
liệu nhanh chóng, dung lượng truyền tải lớn và ít tiêu tốn năng lượng là một nhu
cầu cần thiết. Từ việc nghe nhạc, xem video, cho tới chia sẻ thông tin hay cập nhật
các mạng xã hội đều cần phải kết nối liên tục với nhiều người hiện nay.
Các thế hệ hệ thống di động như 1G, 2G, 3G, 4G phát triển từ thấp lên cao, không
thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn của người sử dụng với lượng dữ liệu ngày
một lớn như hiện nay, hệ thống cần được phát triển, mạnh mẽ hơn nhằm đáp ứng
kịp nhu cầu sử dụng.
1.2 Mục tiêu
Phân tích và so sánh mô hình PSR, TSR trong hệ thống bán song công có thu năng
lượng.
1.3 Nhiệm vụ
Tìm hiều về hệ thống thông tin di động, tìm hiều về mô hình bán song công, khuếch
đại và chuyển tiếp. Xây dựng mô hình hệ thống theo PSR, TSR. Xây dựng công
thức liên quan, lập trình mô phỏng matlab.
1.4 Quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động
1.1.1 Hệ thống thông tin di động 1G
Hệ thống thông tin di động 1G là mạng điện thoại di động đầu tiên, ứng dụng các
công nghệ truyền dẫn tương tự để truyền tín hiệu thoại, sử dựng phương thức đa
truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) và điều chế tần số FM.
Hệ thống thông tin di động 1G có băng tần khoảng 150 MHz, sử dụng kĩ thuật
chuyển mạch tương tự, dịch vụ đơn thuần chỉ là thoại.

Hạn chế: phân bố tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ, không có tính bảo mật cao,
chất lượng thấp, vùng phủ sóng hẹp.
Một số hệ thống 1G điển hình: NMT, TACS…
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 7/24

1.1.2 Hệ thống thông tin di động 2G
Hệ thống thông tin di động 2G áp dụng công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số. Thông
tin di động 2G sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA và
đa truy nhập phân chia theo mã CDMA.
Đặc điểm: sử dụng đa truy nhập TDMA và CDMA băng hẹp, sử dụng chuyển mạch
kênh, dung lượng tăng, chất lượng thoại tốt hơn, hỗ trợ các dịch vụ số liệu (data).
Ưu điểm: sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần cao
hơn, hệ thống số chống nhiễu kênh cùng tần số và chống nhiễu kênh kề hiệu quả
hơn, làm tăng dung lượng hệ thống, đảm bảo chất lượng thông tin, điều khiển truy
nhập và chuyển giao tốt hơn, dung lượng tăng.
Nhược điểm: độ rộng dải thông băng tần của hệ thống còn nhỏ nên các dịch vụ ứng
dụng cũng bị hạn chế.
Một số hệ thống thông tin di động 2G điển hình: GSM 900, GSM 1800, IS-95.
1.1.3 Hệ thống thông tin đi động 2.5G
Hệ thống thông tin di động 2,5G được nâng cấp từ hệ thống thông tin di động 2G,
có tốc độ bit cao hơn, hỗ trợ kết nối internet, hỗ trợ thêm chuyển mạch gói.
Ưu điểm: cung cấp các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến
truyền số liệu, chuyển mạch kênh tốc độ cao, dịch vụ vô tuyến gói đa năng, cải
thiện các dịch vụ liên quan đến SMS, tăng cường công nghệ SIM, hỗ trợ các dịch vụ
mạng thông minh…

Một số hệ thống thông tin di động 2,5G: GPRS, EDGE.
1.1.4 Hệ thống thông tin di động 3G
Hệ thống di động 3G đáp ứng nhu cầu sử dụng thông tin di động ngày càng tăng cả
về số lượng, tốc độ lẫn chất lượng của người sử dụng, nhằm nâng cao tốc độ truy
nhập, mở rộng nhiều loại hình dịch vụ, đồng thời tương thích với các hệ thống
thông tin di động hiện có.
Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA.
Một số hệ thống 3G điển hình:

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 8/24

• UMTS (Universal Mobile Telecomunications System) sử dụng kỹ thuật đa
truy nhập phân chia theo mã băg rộng W-CDMA, phát triền lền từ GSM và
GPRS.
•

CDMA 2000: CDMA 2000 là công nghệ 3G được lựa chọn bởi các nhà cung
cấp mạng sử dụng CDMA One.
1.1.5 Hệ thống thông tin di động 4G

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) với tên gọi IMT – Advanced và đáp
ứng được các yêu cầu sau: xây dựng dựa hệ thống mạng IP chuyển mạch gói, cải
thiện về dịch vụ dữ liệu với tốc độ bit 20-100 Mb/s, có thể linh hoạt trong việc sử
dụng và chia sẻ tài nguyên mạng để hỗ trợ số lượng lớn người sử dụng đồng thời
trong một Cell, dễ dàng thực hiện chuyển giao, khả năng cung cấp các dịch vụ chất

lượng cao cho thế hệ đa phương tiện tiếp theo.
4G cung cấp QoS và tốc độ phát triển hơn nhiều so với 3G hiện hành, không chỉ là
truy cập băng rộng, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS), chat video, các dịch
vụ tối thiểu như thoại, dữ liệu và các dịch vụ khác, bảo mật cao, tỷ lệ chuyển giao
dữ liệu lớn.
Nhược điểm: yêu cầu thiết bị tương thích để có thể kết nối với mạng 4G, thiết bị di
động tiêu hao năng lượng nhiều hơn, thành phần hệ thống phức tạp, chi phí dịch vụ
và giá thành thiết bị tương đối cao.
1.1.6 Hệ thống thông tin di động 5G
Hệ thống 5G phải đáp ứng được những tiêu chí sau: tốc độ dữ liệu cao hơn hệ
thống hiện tại từ 10 đến 100 lần, độ trễ gần như bằng 0, đáp ứng phục vụ được số
lượng lớn thiết bị kết nối, đáp ứng được thông lượng cao hơn, đảm bảo kết nối liên
tục với các thiết bị khi di chuyển với tốc độ cực nhanh, giảm chi phí tiêu hao trên
mỗi bit dữ liệu, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng… Ngoài tốc độ và băng
thông cao hơn, dự kiến 5G cũng có nhiều tính năng giao tiếp tốt hơn giữa các thiết
bị và bảo mật cực tốt. Để làm được điều này, cần phải có những nền tảng kỹ thuật
mới để nâng cấp quá trình xử lý và truyền dữ liệu của hệ thống di động hiện nay.
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 9/24

CHƯƠNG 2.

MÔ HÌNH HỆ THỐNG

Một phương pháp mới cho việc kéo dài tuổi thọ của các node relay hạn chế năng
lượng trong mạng không dây là sử dụng tín hiệu vô tuyến (RF) ở xung quanh và

đồng thời thu năng lượng và xử lý thông tin. Trong đề tài này, ta sẽ xem xét hệ
thống khuếch đại và chuyển tiếp (AF) nơi mà các node relay hạn chế năng lượng
thu năng lượng từ tín hiệu RF và sử dụng năng lượng thu được để chuyển tiếp thông
tin từ nguồn đến đích. Nút nguồn truyền năng lượng và thông tin tới relay thông qua
hai cơ chế, chuyển tiếp dựa trên chuyển mạch thời gian (TSR) và chuyển tiếp dựa
trên phân chia năng lượng (PSR). Để xác định thông lượng, xác suất dừng cho chế
độ truyền delay-limited. Thông qua phân tích, chúng tôi nghiên cứu hiệu năng thông
lượng tối ưu của toàn bộ mạng lưới với các yếu tố khác nhau, chẳng hạn như thời
gian thu năng lượng, tỷ lệ phân chia năng lượng, tốc độ truyền, khoảng cách giữa
nguồn và relay, nhiễu, trong quá trình thu năng lượng không dây và xử lý thông tin
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 10/24

bằng cách sử dụng các node relay. Đặc biệt thông lượng tối ưu của mô hình TSR và
PSR được khảo sát và chúng ta có thể triển khai quyết định triển khai mô hình có
những lợi ích tốt nhất.
1.5 Giới thiệu
Kéo dài tuổi thọ của một mạng không dây thông qua việc thu năng lượng đang được
quan tâm phát triển. Mặc dù có thể thay thế hay sạc pin thay cho việc thu năng
lượng nhưng chi phí rất cao và còn có thể bất tiện hoặc nguy hiểm. Trong trường
hợp như vậy, lựa chọn an toàn và tiện lợi là thu năng lượng từ môi trường. Ngoài
các phương pháp thu năng lượng thông thường như năng lượng mặt trời, gió…Một
phương pháp mới đó là sử dụng tín hiệu RF xung quanh. Ưu điểm của phương pháp
này là tín hiệu RF có thể mang năng lượng và thông tin cùng lúc. Như vậy các node
relay hạn chế năng lượng có thể đồng thời thu năng lượng và xử lý thông tin.
Trong hệ thống hợp tác, các node relay có thể có trữ một lượng pin hạn chế và cần

phải dựa trên một số cơ chế sạc bên ngoài để duy trì hoạt động trong mạng. Do đó,
việc thu năng lượng trong các mạng như vậy là đặc biệt quan trọng vì nó cho phép
chuyển tiếp thông tin đến đích.
Trong đề tài này, ta đang quan tâm vấn đề về việc thu năng lượng không dây và xử
lý thông tin dựa trên mô hình khuếch đại và chuyển tiếp bán song công theo giao
thức TSR và PSR.
Trong giao thức TSR, relay sẽ dành một khoảng thời gian để thu năng lượng và
phần thời gian còn lại để xử lý thông tin.
Trong giao thức PSR, relay sẽ sử dụng một phần năng lượng nhận được để thu năng
lượng và phần năng lượng còn lại để xử lý thông tin.
Ta thiết kế và nghiên cứu cho cả giao thức TSR và PSR với chế độ truyền trễ giới
hạn (delay-limited).

R
h

g

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG

D


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 11/24

S
HÌNH 2-1: MÔ HÌNH HỆ THỐNG BÁN SONG CÔNG AF.


Hệ thống mạng không dây, thông tin được truyền từ node nguồn (S) đến node đích
(D) thông qua node relay (R), h và g là độ lợi kênh giữa kết nối S-R và R-D, và là
khoảng cách giữa S-R và R-D.
Quá trình truyền thông tin và thu hoạch năng lượng được chia thành 2 giai đoạn.
Giai đoạn 1, node S truyền tín hiệu đến node R. Giai đoạn 2 là sau khi thu năng
lượng từ tín hiệu nhận được thì node R sẽ khuếch đại tín hiêu và truyền tín hiệu đến
node đích D.

1.6 Kĩ thuật khuếch đại và chuyển tiếp (AF)
Tín hiệu được phát từ node S bị suy giảm khi đến node R sẽ được khuếch đại lên
gồm tín hiệu và nhiễu. Sau đó sẽ được truyền tiếp đến node D.

HÌNH 2-2: KĨ THUẬT KHUẾCH ĐẠI VÀ CHUYỂN TIẾP AF.

1.7 Giao thức TSR

HÌNH 2-3: TSR PROTOCOL.
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 12/24

Hệ thống truyền 2 chặng sử dụng giao thức TSR có node nguồn(S), (R), đích(D).
Giả sử không có kết nối trực tiếp giữa (S) và (D) do khoảng cách giữa (S) và (D) là
rất lớn, relay chuyển tiếp trong mô hình TSR sử dụng năng lượng thu được để
truyền thông tin đến đích (HÌNH 2-1)
là chu kỳ thời gian nhất định của thông tin được truyền từ node nguồn đến node
đích và α là hệ số phân chia thời gian, trong đó .

Đầu tiên, năng lượng truyền từ S đến R với chu kì thời gian của αT, thời gian còn lại
(1-α)T dùng để truyền bá thông tin, (1-α)T/2 dùng để truyền thông tin từ nguồn đến
relay, (1-α)T/2 dùng để truyền thông tin từ relay đến đích.

Thông qua chặng đầu tiên, relay nhận được tín hiệu:
(1)
Trong đó: là công suất truyền từ nguồn, m là hệ số suy hao đường truyền,
là tín hiệu từ nguồn, nhiễu Gaussian tại R.
Năng lượng thu, trong thời gian thu năng lượng αT được tính bởi:
(2)
Trong đó: 0 < η < 1 là hiệu suất thu năng lượng .
Công suất phát tại R được tính bởi:
(3)
Trong đó: k=
Với chế độ AF, ta có:
(4)
Trong đó G là hệ số khuếch đại được tính bởi:
Ta có tín hiệu nhận tại node đích:

Trong đó là nhiễu Gaussian tại D.
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 13/24

Thế (3), (4) và (5) vào (6) ta được:
SNR tại node D:


Ở chế độ delay-limited, thông lượng được xác định bằng cách đánh giá xác suất
dừng, :
Trong đó và R là tốc độ truyền(bits/s/Hz).
Với:

,
,
,
,
Trong đó : là giá trị trung bình của biến ngẫu nhiên mũ
là giá trị trung bình của biến ngẫu nhiên mũ
Thông lượng:
Ở đây, xác suất dừng tại node đích khi relay thu năng lượng từ nguồn tín hiệu và sử
dụng năng lượng thu được để chuyển tiếp tín hiệu từ nguồn đến đích. Xác suất
dừng, là một hàm của hệ số phân chia thời gian và giảm khi tăng từ 0 đến 1. Điều
này là bởi vì khi giá trị của càng lớn thì càng nhiều năng lượng truyền hơn tại relay,
do đó làm giảm cơ hội bị dừng. Giả sử bộ phát có bits/sec/Hz và là thời gian trao
đổi hiệu quả từ node S đến node D trong chu kì giây, thì thông lượng, τ tại đích
được tính bởi:

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 14/24

1.8 Giao thức PSR

HÌNH 2-4: PSR PROTOCOL.


P là năng lượng của tín hiệu nhậntại relay , T là chu kì thời gian với T/2 là dùng để
truyền thông tin từ nguồn đến relay, và T/2 thời gian còn lại dùng để truyền thông
tin từ relay đến đích. Trong nửa khoảng thời gian đầu tiên, sự phân chia năng lượng
tín hiệu nhận được, ρP được sử dụng để thu năng lượng và năng lượng thu được còn
lại, (1-ρ)P được đùng để truyền thông tin từ nguồn đến relay trong đó .
Tất cả năng lượng thu được được dùng hết bởi relay trong quá trình truyền thông tin
từ nguồn đến đích. Năng lượng thu, tại relay được tính bởi:
Trong đó : T/2, là thời gian thu năng lượng tại relay và là hiệu suất thu năng lượng.
Công suất phát tại relay:
Tín hiệu nhận tại relay:
Theo chế độ AF:
Trong đó:
Tín hiệu nhận tại node đích:

SNR tại node đích:

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 15/24

Xác suất dừng:
Trong đó và R là tốc độ truyền.
Với:

,
,

,
,
Thông lượng :
Giả sử máy phát có R bits/sec/Hz và T/2 là thời gian hiệu quả để truyền thông tin từ
node nguồn đến node đích trong khoảng thời gian T giây, thông lượng tại node đích
được tính bởi :

CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

1.9 Ảnh hưởng của vị trí Relay
Ta đặt:= 0.3, = 0.6, R = 3, = 0.4, == 1, m = 3
, = 10, = 2 – .

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 16/24

HÌNH 3-1: ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ RELAY.

Ta đặt, += 2 và thay đổi từ 0 đến 2. Ta có thể thấy, thông lượng giảm khi tăng.
Điều này là vì khi tăng, năng lượng thu hoạch (của TSR và PSR) và tín hiệu nhận
tai relay (của TSR và PSR) giảm do duy hao đường truyền lớn . Do đó, tin hiệu
nhận tại đích không tốt dẫn đến thông lượng giảm. Tuy nhiên, thông lượng không
có thay đổi nhiều khi ta tăng vướt quá 1.2 . Điều này bởi vì, relay gần hơn với đích
( < 0.8) mặc dù năng lượng thu hoạch ít nhưng do suy hao đường truyền thấp nên

đủ để truyền tin cậy giữa relay và node đích.
Khi < 1.2 thì thông lượng của PSR tốt hơn TSR và khi >1.2 thì ngược lại.
1.10 Ảnh hưởng của hiệu suất thu năng lượng
Ta đặt:= 0.3, = 0.6,
R= 3, = 0.1:0.1:1
== 1, m = 3
,
= 10, = =1
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 17/24

HÌNH 3-2: ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU SUẤT THU NĂNG LƯỢNG.

Với các giá trị nhỏ của thì thông lượng của TSR luôn lớn hơn thông lượng của PSR
vì khi càng lớn thì năng lượng thu hoạch càng nhiều và dễ dàng truyền thông tin
đến đích, không bị ảnh hưởng bởi thời gian. Còn khi nhỏ thì relay thu được ít năng
lượng, điều này làm cho thông lượng của PSR nhỏ hơn của TSR.

1.11 Ảnh hưởng của nhiễu
Ta đặt: = 0.3, = 0.6, R= 3, = 0.4, == 1, m = 3
, = 10, = =1

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 18/24

HÌNH 3-3: ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỄU.

Ta có thể thấy khi càng lớn thì thông lượng càng nhỏ. Tại đây, thông lượng của TSR
tốt hơn của PSR. Điều này chứng minh rẳng nhiễu ảnh hưởng đáng kể đến thông
lượng (dựa trên công thức xác suất dừng)
BẢNG 3-1: XÁC SUẤT DỪNG.

,

,

,

,

,

,

,

,
TSR

PSR

1.12 Ảnh hưởng của tốc độ truyền

Ta đặt:= 0.3, = 0.6, R=1:0.5:5, = 0.4, == 1, m = 3
, = 10, ==1.

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 19/24

HÌNH 3-4: ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ TRUYỀN.

Thông lượng tăng khi R tăng lên một giá trị nhất định nhưng sau đó bắt đầu giảm
cho các giá trị lớn hơn của R. Điều này là do thông lượng phụ thuộc vào R. Mặt
khác, khi R quá lớn, node đích sẽ không kịp giải mã chính xác một lượng lớn dữ
liệu trong giới hạn thời gian (vì ta đang khảo sát chế độ truyền delay-limited có với
) do đó xác suất dừng tăng và thông lượng giảm.
Khi R < 3.5 và thông lượng của PSR tốt hơn của TSR và khi R > 3.5 thông lượng
của TSR tốt hơn của PSR.
1.13 Ảnh hưởng của hệ số phân chia thời gian và hệ số phân chia năng
lượng
Ta đặt:= = 0.1:0.1:0.9, R= 3, = 0.4, == 1, m = 3
, = 10, ==1

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 20/24


HÌNH 3-5: ẢNH HƯỞNG CỦA VÀ .

Thông lượng của TSR tăng khi tăng từ 0 đến một giá trị tối ưu () sau đó bắt đầu
giảm khi tăng từ giá trị tối ưu. Điều này là do khi nhỏ hơn tối ưu sẽ có ít thời gian
thu năng lượng hơn, do đó nặng lượng thu được ít và thông lượng tại đích thấp do
xác suất dừng lớn ( nhỏ thì lớn). Mặt khác, khi lớn hơn giá trị tối ưu thì tốn thời
gian để thu hoạch năng lượng và ít thời gian để truyền thông tin đến đích, do đó
thông lượng nhỏ tại node đích.
Thông lượng của PSR tăng khi tăng từ 0 đến một số tối ưu () nhưng sau đó bắt đầu
giảm khi lớn hơn giá trị tối ưu. Điều này là do khi nhỏ hơn giá trị tối ưu thì có ít
năng lượng dùng cho việc thu năng lượng, do đó công suất phát tại relay Pr ít dẫn
đến thông lượng nhỏ vì xác suất dừng lớn. Mặt khác, khi lớn hơn giá trị tối ưu thì
tốn nhiều năng lượng để thu năng lượng và ít năng lượng để truyền thông tin từ
nguồn đến relay. Kết quả là, tín hiệu tại relay kém và khi relay khuếch đại và
chuyển tiếp tín hiệu nhiễu đến đích sẽ gây ra một sự gián đoạn lớn, khiến cho thông
lượng giảm.

CHƯƠNG 4.

KẾT LUẬN

BẢNG 4-1: TÓM TẮT KẾT QUẢ
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 21/24


Thông số hệ thống thay đổi

Thông lượng của TSR và PSR

Nhiễu

Khi giá trị của nhiễu thấp thì PSR tốt
hơn và ngược lại.

Hiệu suất thu nặng lượng

Với giá trị nhỏ của thì thông lượng của
TSR tốt hơn của PSR và ngược lại

Tốc độ truyền

Với giá trị nhỏ của R thì thông lượng
của PSR tốt hơn của TSR và ngược lại.

Vị trí của Relay

Với giá trị nhỏ của thì thông lượng của
PSR tốt hơn của TSR và thông lượng
tương đương khi d1 lớn

Trong bài này, chúng ta khảo sát mô hình chuyển tiếp hai chặng có thu năng lượng
và giao thức truyền thông tin. trong đó có một node chuyển tiếp thu năng lượng từ
tín hiệu RF và sử dụng năng lượng đó để chuyển tiếp thông tin tới đích. Ta so sánh
2 mô hình sử dụng giao thức TSR và PSR. Thông lượng của TSR và PSR có thể xác
định bằng cách mô phỏng. Thông qua mô phỏng ta có thể thấy đôi khi mô hình PSR

hoạt động tốt hơn TSR và đôi khi ngược lại. Vì vậy, nó còn phục thuộc vào điều
kiện, nhu cầu và thiết bị của chúng ta, lúc đó chúng ta sẽ quyết định triển khia mô
hình nào đem lại lợi ích tốt nhất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

Ali A. Nasir, Xiangyun Zhou, Salman Durrani, Relaying Protocols for
Wireless Energy Harvesting and Information Processing.

[2]

Nguyen Quoc Bao,Long Nguyen Ngoc, A Performance Analysis of Two
Hops Model inthe TSR and PSR Energy harvesting Relaying Network.

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 22/24

[3]

K. J. Ray Liu, Ahmed K. Sadek, Weifeng Su, Cooperative
Communications and Networking.

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 23/24

PHỤ LỤC A
Để tiện cho việc chứng minh em xin đặt giá trị cho d1=d2=1 và
TSR protocol
Tín hiệu nhận tại R:
Năng lượng thu hoạch:
Công suất phát tại R:
Theo chế độ truyền AF:

Tín hiệu nhận tại node D:

Ta có tốc độ truyền R(bits/s/Hz).
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 24/24

Dựa trên công thức Shanon: với là ngưỡng của SNR để phát hiện chính xác dữ liệu
tại điểm đến.
Xác suất dừng được tính bởi:
với

Với:

,

,
,
,
khi
= 1 khi
+
=

Trong đó:
• = là hàm mật độ xác suất (PDF) của biến ngẫu nhiên mũ , là giá trị trung
bình của biến ngẫu nhiên mũ .
•

là hàm phân phối tích luỹ (CDF) của biến ngẫu nhiên mũ , là giá trị trung
bình của biến ngẫu nhiên mũ .

Thông lượng:

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 25/24

PSR protocol
Năng lượng thu hoạch:
Tín hiệu nhận tại R:

Công suất phát tại R:


Theo chế độ truyền AF:

Tín hiệu nhận tại node D:

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH MÔ HÌNH PSR VÀ TSR TRONG HỆ THỐNG BÁN SONG
CÔNG CÓ THU NĂNG LƯỢNG