Đồ Án Tốt Nghiệp Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Viễn Thông, 9 Điểm.docx

Dịch vụ viết thuê đề tài – KB Zalo/Tele 0917.193.864 – luanvantrust.com
Tải miễn phí – Kết bạn Zalo/Tele mình 0917.193.864
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – VIỄN THÔNG
---------------------------------
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT
ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: TRUYỀN THÔNG GÓI TIN NGẮN
TRONG HỆ THỐNG ĐA TRUY CẬP PHI
TRỰC GIAO
TP. Hồ Chí Minh – 07/2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – VIỄN THÔNG
---------------------------------
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT
ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
GVHD: TS. Phạm Ngọc Sơn
SVTH: Nguyễn Lê Thái Sơn 18161266
Lý Cảnh Long 18161245
TP. Hồ Chí Minh – 07/2022
THÔNG TIN ĐỒ ÁN
1. Thông tinsinh viên

Họ và tên SV 1: NGUYỄN LÊ THÁI SƠN MSSV: 18161266
Email: 18161266@student.hcmute.edu.vn
Họ và tên SV 2: LÝ CẢNH LONG MSSV: 18161245
Email: 18161245@student.hcmute.edu.vn
2. Thông tinđề tài
- Tên đề tài: Truyền thông gói tin ngắn trong hệ thống đa truy cập phi trực
giao.
- Đơn vị quản lý: Bộ môn Kỹ Thuật Máy Tính – Viễn Thông, Khoa Điện –
Điện tử, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh.
- Thời gian thực hiện: 15 tuần.
3. Lời cam đoan của sinh viên
Chúng tôi – SV Nguyễn Lê Thái Sơn và SV Lý Cảnh Long cam đoan đồ án tốt
nghiệp này là quá trình nghiên cứu của nhóm dưới sự hướng dẫn của giảng viên
TS. Phạm Ngọc Sơn. Kết quả được thực hiện trong bài báo cáo là trung thực và
không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác.
Tp.HCM, ngày … tháng … năm 20…
Nhóm SV thực hiện đồ án
Nguyễn Lê Thái Sơn
Lý Cảnh Long
Xác nhận của bộ môn Tp.HCM, ngày … tháng … năm 20…
Giảng viên hướng dẫn
TÓM TẮT

Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ kỹ thuật
trong cuộc cách mạng công nghiệp hoá, hiện đại hóa cho các mô hình công nghệ
mới thì nhu cầu về phạm vi kết nối và tốc độ dữ liệu trong truyền thông vô tuyến
càng lớn. Trong các hệ thống truyền thông không dây thông thường, phương thức
truyền gói tin dài được sử dụng để mã hóa và truyền nhận dữ liệu chưa thể áp
dụng hiệu quả cho các được các hoạt động giao tiếp cần độ chính xác cao như
Internet vạn vật (IoTs) vì vậy nó đã trở thành một trong những động lực chính
hướng đến sự phát triển của truyền thông 5G. Do đó, thuật ngữ truyền thông siêu
đáng tin cậy với độ trễ thấp (URLLC) đã trở thành kim chỉ nam cho sự phát triển
của các chuẩn truyền thông thế hệ sau này. Để đáp ứng được tiêu chí truyền
thông có độ trễ thấp với độ tin cậy cao thì sự phát minh ra cách thức truyền gói
tin ngắn là dấu ấn quan trọng và được ứng dụng trong hệ thống mạng di động
5G. Để đạt được những tiêu chí đó thì mạng thông tin di động 5G đã được triển
khai kỹ thuật đa truy cập phi trực giao (NOMA), đây được xem là giải pháp triển
vọng để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên vô tuyến nhằm mục đích
phục vụ truyền thông không dây trong tương lai. Bên cạnh đó, NOMA có một số
tính năng và đặc điểm vượt trội để có thể trở thành công nghệ quan trọng trong
các hệ thống truyền thông không dây vì có thể giúp hạn chế những khó khăn và
bất cập khi triển khai các mảng anten trong đời sống thực tế.
Nội dung đồ án tốt nghiệp này sẽ tập trung vào phân tích, mô phỏng và
đánh giá tỉ lệ lỗi khối trung bình của hai người dùng với chiều dài gói tin hữu hạn
ở hai khoảng cách khác nhau trong hệ thống mạng đa truy cập phi trực giao
(NOMA), sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng hệ thống. Sau đó đưa ra kết
luận của nhóm và hướng phát triển của đề tài trong tương lai.
MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH.............................................................................................I
CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................................... II
Ý NGHĨA CỦA CÁC KÍ HIỆU TOÁN HỌC......................................................III
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU........................................................................................ 1
1.1 TỔNG QUAN .................................................................................................1
1.2 MỤC TIÊU ......................................................................................................1
1.3 GIỚI HẠN .......................................................................................................2
1.4 BỐ CỤC ĐỒ ÁN.............................................................................................2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................... 3
2.1 ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO NOMA ................................................3
2.2 MẠNG NOMA HỢP TÁC ............................................................................9
2.3 GIAO TIẾP CÓ ĐỘ TRỄ THẤP SIÊU ĐÁNG TIN CẬY.......................11
2.4 TRUYỀN GÓI TIN NGẮN .........................................................................13
2.5 FADING RAYLEIGH .................................................................................15
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ PHÂN TÍCH TỈ LỆ LỖI
KHỐI ...................................................................................................18
3.1 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ...............................................................................18
3.2 PHÂN TÍCH MÔ HÌNH HỆ THỐNG........................................................18
3.2.1 Tín hiệu tại người dùng hai .................................................................19
3.2.2 Tín hiệu tại người dùng một................................................................20
3.3 PHÂN TÍCH TỈ LỆ LỖI KHỐI TRUNG BÌNH CỦA TỪNG NGƯỜI
DÙNG...................................................................................................................21
3.3.1 Tỉ lệ lỗi khối trung bình của người dùng 𝜺𝒊 trong NOMA..............21
3.3.2 Tỉ lệ lỗi khối trung bình của từng người dùng khi SNR có giá trị
lớn.....................................................................................................................27
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ.........28
4.1 CÁC THÔNG SỐ MÔ PHỎNG VÀ MỘT SỐ LƯU ĐỒ CHÍNH..........28

4.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ..............................................................................31
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................................37
5.1 KẾT LUẬN ...................................................................................................37
5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...............................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................38

I
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Mô hình dự kiến mạng 5G ...........................................................................4
Hình 2.2: Mô hình hệ thống NOMA hợp tác đường xuống với hai UE..................8
Hình 2.3: Mô hình hệ thống truyền thông hợp tác .....................................................9
Hình 2.4: Một vài tính năng được cung cấp bởi URLLC........................................12
Hình 2.5: Mô hình triển khai căn bản của RIS .........................................................16
Hình 2.6: Mô hình hệ thống truyền tin vô tuyến ......................................................17
Hình 2.7: Mô hình kênh Fading Rayleigh.................................................................17
Hình 3.1: Mô hình hệ thống ........................................................................................18
Hình 4.1: Lưu đồ chương trình chính mô phỏng BLER trung bình của hai người
dùng trong mạng NOMA.............................................................................................28
Hình 4.2: Lưu đồ hàm chức năng mô phỏng BLER trung bình của hệ thống theo
công thức tổng quát ......................................................................................................29
Hình 4.3: Lưu đồ chương trình chính mô phỏng BLER trung bình của hai người
dùng trong mạng NOMA theo sự thay đổi số bit truyền .........................................30
Hình 4.4: Mô phỏng BLER trung bình dựa trên sự thay đổi tín hiệu trên nhiễu
của công suất phát trong trường hợp α1= 0.1, α2= 0.9 .............................................31
Hình 4.5: Mô phỏng BLER trung bình dựa trên sự thay đổi tín hiệu trên nhiễu
của công suất phát trong trường hợp α1= 0.3, α2= 0.7 .............................................33
Hình 4.6: Mô phỏng BLER trung bình dựa trên sự thay đổi chiều dài gói tin m.....34
Hình 4.7: Mô phỏng BLER trung bình dựa trên sự thay đổi số bit truyền N của
người dùng u1 ................................................................................................................35
Hình 4.8: Mô phỏng BLER trung bình khi thực hiện lấy mẫu cặp giá trị
d1 = 900m, d2 = 950m và d1= 1500m, d2 = 1600m....................................................36

II
CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết
tắt
Tên tiếng anh Ý nghĩa
BLER Block Error Rate Tỉ lệ lỗi khối
NOMA Non – Orthogonal Multiple Access Đa truy cập phi trực giao
OMA Orthogonal Multiple Access Đa truy cập trực giao
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo
tần số trực giao
OFDMA Orthogonal Frequency Division
Multiple Access
Đa truy cập phân chia theo
tần số trực giao
MIMO Multiple Input Multiple Output
Hệ thống nhiều anten phát
nhiều anten thu
SNR Signal – to – Noise Ratio Tỉ lệ công suất tín hiệu trên
nhiễu
SINR Signal–to–Interferance–plus–Noise
Ratio
Tỉ lệ công suất tín hiệu trên
can nhiễu cộng nhiễu
SIC Successive Interference Cancellation
Kỹ thuật triệt can nhiễu liên
tiếp
UWB Ultra Wideband Băng thông siêu rộng
UE User Equipment Thiết bị người dùng
URLLC Ultra – Reliable Low Latency
Communications
Giao tiếp độ trễ thấp siêu
đáng tin cậy

III
Ý NGHĨA CỦA CÁC KÍ HIỆU TOÁN HỌC
Ký hiệu Ý nghĩa
𝜌 Tỉ lệ công suất tín hiệu trên nhiễu (SNR)
Ni Số bit phát
𝛼𝑖 Hệ số phân bổ công suất
m Chiều dài gói tin
P Công suất phát
di Khoảng cách từ trạm phát tới người dùng
d0 Khoảng cách tham chiếu
𝜎𝑖
2 Phương sai nhiễu
𝜀𝑖𝑗 Tỉ lệ lỗi khối tức thời
𝜀̅𝑖 Tỉ lệ lỗi khối trung bình
𝛾𝑖𝑗 Tỉ lệ công suất tín hiệu trên can nhiễu cộng
nhiễu (SINR)
fX(𝑥) Hàm mật độ xác suất ngẫu nhiên X
FX(𝑥) Hàm phân phối tíchlũy của biến ngẫu nhiên X
C ( 𝛾𝑖𝑗) Dung lượng kênh
V ( 𝛾𝑖𝑗) Phân tán kênh

1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 TỔNG QUAN
Trong đề tài đồ án tốt nghiệp này, nhóm chúng tôi đã thực hiện phân tích,
mô phỏng và nhận xét tỉ lệ lỗi khối trung bình của hệ thống đa truy cập phi trực
giao NOMA hợp tác với chiều dài gói tin hữu hạn của hai người dùng ở hai
khoảng cách khác nhau. Trong đó trạm phát trung tâm sẽ có nhiệm vụ truyền tín
hiệu cho hai người dùng biên. Kỹ thuật này được ứng dụng hiệu quả trong mạng
di động 5G và hứa hẹn sẽ là một kỹ thuật tiềm năng dành cho hệ thống mạng di
động 6G. Khác với hệ thống đa truy cập phi trực giao đa truy cập phi trực giao
hợp tác đường xuống với chiều dài gói tin vô hạn, thì việc giải mã của truyền gói
tin hữu hạn hoàn toàn không được sử dụng và sự lan truyền tín hiệu nhận được sẽ
xuất hiện lỗi ở các mức độ khác nhau. Đối với tỉ lệ lỗi khối trung bình của trạm
phát trung tâm trong các kênh Fading Rayleigh, phương pháp mới sẽ hoạt động
tốt hơn cho toàn bộ dãy hệ số phân bổ công suất. Đặc biệt, các biểu thức tường
minh gần đúng về hiệu suất với độ tin cậy của người dùng được đo lường và dẫn
suất bởi BLER trung bình. Cuối cùng, độ trễ khi truyền thông có thể đạt được của
NOMA sẽ giảm so với OMA. Đây cũng là vấn đề mà chúng tôi sẽ thực hiện
trong đồ án tốt nghiệp: “Truyền thông gói tin ngắn trong hệ thống đa truy cập
phi trực giao”.
1.2 MỤC TIÊU
Phân tích, mô phỏng và đưa ra nhận xét về tỉ lệ lỗi khối trung bình của hai
người dùng với chiều dài gói tin hữu hạn ở hai khoảng cách khác nhau trong hệ
thống đa truy cập phi trực giao NOMA.

2
1.3 GIỚI HẠN
Đồ án chỉ dừng lại ở việc trình bày kết quả phân tích và mô phỏng tỉ lệ lỗi
khối của hai người dùng với chiều dài gói tin hữu hạn ở hai khoảng cách khác
nhau trong hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA.
1.4 BỐ CỤC ĐỒ ÁN
Nội dung đồ án gồm:
• Chương 1: Tổng quan. Chương này tìm hiểu về tình hình nghiên cứu
tổng quát, mục tiêu, giới hạn và bố cục đồ án.
• Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương này tìm hiểu về gói tin ngắn, hệ
thống mạng đa truy cập phi trực giao NOMA, giao tiếp có độ trễ thấp siêu đáng
tin cậy URLLC.
• Chương 3: Mô hình hệ thống và phân tích tỉ lệ lỗi khối. Chương này
trình bày mô hình hệ thống và các công thức phân tích tỉ lệ lỗi khối trung bình.
• Chương 4: Kết quả mô phỏng, phân tích và đánh giá. Chương này đưa
ra công thức, những lưu đồ liên quan, kết quả mô phỏng và nhận xét những kết
quả thu được sau thời gian nghiên cứu.
• Chương 5: Kết luận và hướng phát triển. Chương này đưa ra kết luận
và hướng phát triển trong tương lai cho đề tài.

3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO NOMA
Sự gia tăng về số lượng lượng thiết bị giao tiếp không dây và các thiết bị
cảm biến đã tạo ra sự thắc nghẹn khi giao tiếp, nó tác động trực tiếp đến hiệu quả
của thiết bị, hệ thống. Vì vậy, sự phát minh ra một kỹ thuật trong giao tiếp không
dây có thể cho phép nhiều người dùng truy cập cùng một lúc với một lượng tài
nguyên nhất định là hết sức cần thiết. Do đó, kỹ thuật đa truy cập phi trực giao
NOMA đã được ứng dụng, đây là kỹ thuật cho phép nhiều người dùng truy cập
cùng một lúc thông qua việc chia sẻ tài nguyên thời gian, tần số dưới hai dạng
ghép kênh mã miền và ghép kênh công suất. NOMA còn được đánh giá cao bởi
đặc điểm sử dụng hiệu quả phổ tần số và tối ưu công suất sử dụng.
Sự chuyển tiếp mạnh mẽ từ thế hệ mạng di động 4G sang 5G cũng nhờ ứng
dụng kỹ thuật mang tính đột phá NOMA. Đây là một kỹ thuật đặc biệt và đầy
tiềm năng cho mạng di động 5G nhờ sự hiệu quả vượt trội về sử dụng phổ tần số
cũng như hiệu suất truyền thông được nâng cao. Sự phát triển mạnh mẽ của các
thiết bị di động không dây luôn đi song song với sự nâng cấp và đột phá không
ngừng của hệ thống mạng để có thể đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con
người. Cụ thể, hệ thống mạng di động 5G có những ưu điểm nổi bật so với thế hệ
trước như hỗ trợ kết nối với tốc độ cực cao, sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên
vô tuyến. Việc hỗ trợ thiết lập đa kết nối có thể đáp ứng tốt được sự gia tăng về
lượng thiết bị truy cập và đem đến trải nghiệm sử dụng tốt cho người dùng. Do
đó, mạng di động 5G đã và đang là xu hướng nghiên cứu của thế giới về mảng
phát triển mạng di động không dây.

4
Hình 2.1: Mô hình dự kiến mạng 5G
Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao NOMA có thể được kết hợp với những kỹ
thuật khác như ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) và hệ thống
sử dụng nhiều anten phát và thu (MIMO). Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao
NOMA được coi là một trong những kỹ thuật truy cập vô tuyến với hiệu quả
truyền thông đầy tiềm năng ở những thế hệ sau cho mạng truyền thông di động
[1]. So với thế hệ mạng di động 4G được sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia
theo tần số trực giao (OFDMA) – là một trong những kỹ thuật được sử dụng kết
hợp với đa truy cập trực giao (OMA), thì mạng di động 5G ứng dụng kỹ thuật
NOMA nổi trội hơn hẳn vì có hiệu suất phổ tần số cao hơn.
Ở kỹ thuật OMA, mỗi người dùng sẽ được tách biệt với nhau khi sử dụng
miền thời gian, tần số để tránh được hiện tượng nhiễu đa người dùng. Tuy nhiên,
OMA không thực sự hiệu quả khi hỗ trợ một lượng lớn người dùng truy cập.
Thậm chí trong trường hợp người dùng có điều kiện kênh truyền tốt hơn sẽ được
ưu tiên hơn trong quá trình sử dụng, còn đối với người dùng có điều kiện kênh
truyền kém thì phải chờ để kết nối, điều này dẫn đến sự không công bằng và độ
trễ lớn khi sử dụng. Khác với OMA, kỹ thuật NOMA cho phép những người
dùng chia sẻ tài nguyên trong miền công suất bằng cách khai thác sự khác nhau
giữa các kênh tương ứng. Trong hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA hợp
tác đường xuống, những người dùng với các yêu cầu truy cập khác nhau cũng có

5
thể được chất chồng lên nhau trong miền thời gian và tần số. Nhờ vậy, hệ thống
đa truy cập phi trực giao NOMA sẽ có thể cải thiện được độ trễ và đảm bảo được
tính công bằng với mỗi người dùng. Nguyên tắc cốt lỗi của hệ thống đa truy cập
phi trực giao NOMA là với số lượng lớn người dùng thì có thể được chia sẻ ở
cùng một tần số và thời gian. Để đảm bảo sự công bằng trong quá trình truyền
đến người dùng, người dùng có điều kiện kênh vượt trội hơn có thể kết hợp với
việc sử dụng kỹ thuật triệt can nhiễu liên tiếp SIC để phát hiện và loại bỏ những
tín hiệu được truyền cho người dùng có điều kiện kênh kém hơn. So sánh với hệ
thống đa truy cập trực giao OMA thì hệ thống NOMA có khả năng sử dụng hiệu
quả nguồn băng thông hệ thống hơn [1].
Hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA được phân thành hai loại chính:
Ghép kênh miền mã (Code – domain NOMA): Có tiềm năng to lớn để tăng
cường hiệu quả phổ tần số nhưng kỹ thuật này đòi hỏi băng tần truyền thông rộng
và khó có thể được áp dụng vào các hệ thống thông tin hiện tại. Kỹ thuật ghép
kênh miền mã gồm truyền tải mật độ thấp (LDS), đa truy cập mã hóa thưa
(SCMA), đa truy cập theo bộ chia mẫu (PDMA). Những kỹ thuật này có thể xem
gần giống như kỹ thuật CDMA và CDMA đa sóng mang.
Ghép kênh miền công suất (Power – domain NOMA): Lý thuyết đã nghiên
cứu hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA kết hợp với hệ thống MIMO và
mạng truyền thông vô tuyến nhận thức đưa ra kết quả là hệ thống đa truy cập phi
trực giao NOMA có thông lượng vượt trội so với OMA. Trong NOMA miền
công suất thì người dùng sẽ không cần quan tâm đến tính trực giao trong việc
chia sẻ khối tài nguyên miền mã, miền tần số và miền thời gian nhưng dựa theo
chất lượng kênh truyền mà sẽ được cấp phát các mức công suất khác nhau. Ngoài
ra, ghép kênh miền công suất không yêu cầu băng thông bổ sung để cải thiện
hiệu quả phổ tần số. Do đó, NOMA miền công suất đã dần trở thành một mô
hình sử dụng hiệu quả và được nghiên cứu rộng rãi nhất trong số các mô hình hệ
thống đa truy cập phi trực giao NOMA hiện nay.
Tuy nhiên, với hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA sử dụng kỹ thuật
ghép kênh miền công suất, nhiều người dùng được phép chia sẻ chung một khe

6
tài nguyên vô tuyến, máy phát sẽ mã hóa xếp chồng tín hiệu của những người
dùng đã được gán các mức công suất khác nhau để phục vụ cho việc ghép kênh
và máy thu sẽ đảm nhận công việc giải mã tín hiệu của từng người dùng bằng
cách sử dụng kỹ thuật triệt can nhiễu liên tiếp SIC [1], nhờ đó mà hệ thống có thể
có khả năng phục vụ số lượng lớn người dùng với nhiều yêu cầu về chất lượng
dịch vụ (QoS) khác nhau trong cùng một khe tài nguyên.
Kỹ thuật triệt can nhiễu liên tiếp SIC (Successive Interference Cancellation)
là kỹ thuật được sử dụng ở phía máy thu trong truyền thông dữ liệu không dây để
giải mã số lượng lớn gói dữ liệu truyền đến cùng lúc và được dùng khá phổ biến
để tách tín hiệu trong hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA hợp tác đường
xuống. Phương pháp này bao gồm các dạng như SIC lý tưởng, SIC không lý
tưởng, SIC mức ký hiệu và SIC mức từ mã. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng
phương pháp tỉ số Log – Likelihood Ratio (LLR) có hiệu suất có thể đạt đến SIC
lý tưởng nên đã được sử dụng ở đầu thu của hệ thống. Trong một hệ thống thông
thường, với số lượng lớn gói tin đến cùng một lúc sẽ gây ra xung đột, tuy nhiên
nhờ SIC mà máy thu giải mã tín hiệu tốt hơn và tránh được những xung đột giữa
các tín hiệu nhận được. Sau khi tín hiệu của một nguời dùng được giải mã thì tín
hiệu đó sẽ được tín hiệu tổng hợp loại bỏ trước khi thực hiện giải mã theo trình tự
cho người dùng tiếp theo.
Ý tưởng chính của SIC là giải mã những người dùng khác nhau một cách có
trật tự. Khi giải mã cho một người dùng thì các tín hiệu của những người dùng
khác được xem là can nhiễu. Nhưng một khi đã giải mã xong cho một người
dùng “can nhiễu” thì thứ tự ưu tiên tiếp theo trong SIC là theo cường độ tín hiệu.
Có nghĩa là người dùng có cường độ tín hiệu mạnh nhất sẽ được giãi mã đầu tiên
tiếp sau đó sẽ đến những người dùng có cường độ tín hiệu yếu hơn và cứ thế cho
đến người dùng cuối cùng. Đơn giản hơn thì phương pháp này có nguyên tắc là ở
đầu thu tín hiệu của các UE khác nhau sẽ được giải mã với mức công suất lớn
hơn mức công suất mà tín hiệu mong muốn nhận được. Sau đó sẽ tiến hành loại
bỏ những tín hiệu của các UE khác. Kết quả sau khi thực hiện SIC là tín hiệu đã

7
được giải mã cộng với nhiễu có được từ những tín hiệu của các UE khác với mức
công suất thấp hơn.
Trong quá trình thực hiện SIC, điều quan trọng và ưu tiên hàng đầu là phải
sắp xếp đúng thứ tự giải mã, trước tiên thì người dùng gần trạm phát hơn sẽ tính
toán dữ liệu được nhận đối với người dùng xa trạm phát hơn. Người dùng ở gần
trạm phát phải tự giải mã dữ liệu của chính mình và giải mã dữ liệu của người
dùng ở xa trạm phát một cách chính xác vì bất kỳ sai sót nào xảy ra trong việc
giải mã dữ liệu của người dùng xa hoặc dữ liệu của chính người dùng gần trạm
phát cũng sẽ gây ảnh hưởng đến hiệu năng của toàn bộ hệ thống.
Tuy nhiên, các UE có mức công suất thấp hơn cũng bắt buộc tất cả các UE
còn lại đều phải được giải mã nếu có số lượng lớn người dùng được chia sẻ trên
cùng một khe tài nguyên. Vì thế, việc những người dùng cùng chia sẻ tài nguyên
được phân chia thành các nhóm nhỏ là vô cùng cần thiết. Khi đó các UE đã được
phân thành một cụm sẽ tiếp tục được chia ra thành những nhóm nhỏ và từng
nhóm nhỏ sẽ khai thác một tập sóng mang riêng biệt. Phương pháp phân chia
thành nhóm cho những người dùng sẽ được thực hiện bằng cách bắt cặp giữa UE
có độ lợi cao với UE có độ lợi thấp và có thể thực hiện kết hợp với phương pháp
phân bổ công suất cho những nhóm người dùng này.
Trong hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA hợp tác đường xuống, tín
hiệu được dành cho số lượng lớn người dùng được kết nối với nhau một cách phi
trực giao trên miền năng lượng. Công suất phân bổ sẽ đảm nhận nhiệm vụ phân
biệt các tín hiệu cho mỗi đầu thu và đầu thu sẽ được thiết kế dựa theo phương
pháp SIC để tách những tín hiệu mà hệ thống mong muốn. Hình 2.2 mô tả một hệ
thống đa truy cập phi trực giao NOMA hợp tác đường xuống gồm hai UE với
một anten phát và một anten ở đầu thu của hai người dùng.

8
Hình 2.2: Mô hình hệ thống NOMA hợp tác đường xuống với hai UE
Trong đó, khoảng cách của UE1 sẽ ở gần trạm phát hơn so với UE2 và có
mức phân bổ công suất lần lượt là P1 và P2. Tín hiệu truyền ở trạm phát của hai
UE tương ứng là s1 và s2. Tín hiệu truyền của trạm phát được viết như sau:
𝑠 = √𝑃1𝑠1 + √𝑃2𝑠2 (2.1)
Với 𝐸[‖𝑠1
‖2] = 𝐸[‖𝑠2
‖2] = 1. 𝐸[.] là kỳ vọng và ‖. ‖ là chuẩn bậc 2. Xét
kênh truyền Rayleigh, h1 và h2 lần lượt là đáp ứng kênh truyền của UE1 và UE2.
Gọi khoảng cách từ trạm phát đến UE1 và UE2 là dUE1
và dUE2
:
Tín hiệu nhận được tại đầu thu UE1:
𝑦1 = ℎ1𝑠 + 𝑛1 (2.2)
Tại đầu thu UE2:
𝑦2 = ℎ2𝑠 + 𝑛2 (2.3)
Tác động của nhiễu lên mỗi tín hiệu thu là nhiễu Gauss phức có trị trung
bình bằng 0 và phương sai nhiễu là 𝜎2
, ta có được 𝑛𝑖 ~ 𝐶𝑁(0, 𝜎2
) với i tương
ứng là số lượng UE của một hệ thống. Tại phía đầu thu của UE2, tín hiệu nhận
được sau khi thông qua giải điều chế trực tiếp và xem tín hiệu của UE1 là nhiễu.
Đối với UE1, phương pháp SIC được áp dụng để loại bỏ nhiễu của tín hiệu UE2
trước khi thực hiện giải điều chế tín hiệu mong muốn [1].

9
2.2 MẠNG NOMA HỢP TÁC
Trong các hệ thống truyền thông không dây tương lai thì truyền thông hợp
tác có rất nhiều tính năng nổi bật và hứa hẹn sẽ trở thành một công nghệ tuyệt vời
sẽ được áp dụng rộng rãi trong đời sống. Những khó khăn phải đối mặt khi triển
khai các mảng anten trong thực tế sẽ bị loại bỏ đối với truyền thông hợp tác và từ
hệ thống một đầu ra - một đầu vào sẽ được chuyển đổi thành hệ thống đa đầu ra –
đa đầu vào. Hình 2.3 đưa ra mô tả một hệ thống truyền thông hợp tác căn bản với
trạm phát tín hiệu S, người dùng trung tâm R và người dùng biên D. Có thể thấy
được rằng sự liên kết chặt chẻ giữa những người dùng cho phép họ khai thác tối
đa độ lợi phân tập và hệ thống MIMO cho thấy được những ưu điểm khác vượt
trội hơn so với hệ thống SISO. Dữ liệu được truyền tải không chỉ được truyền bởi
chính thiết bị của người dùng đó mà còn có thể được truyền bởi thiết bị của
người dùng khác. Vì thế mà dữ liệu được truyền đi ở bất kỳ người dùng nào cũng
sẽ có độ tin cậy cao hơn hẳn.
Hình 2.3: Mô hình hệ thống truyền thông hợp tác
Ưu điểm của việc thực hiện chuyển tiếp cố định là quá trình thực hiện sẽ dễ
dàng hơn nhưng băng thông sử dụng lại có hiệu quả tương đối thấp lại là một
nhược điểm đáng lưu ý của chuyển tiếp này. Để nhược điểm này có thể được
khác phục thì những phương pháp phù hợp được phát triển để nâng cao hiệu quả
về việc sử dụng phổ tần số. Chuyển tiếp cố định trong hệ thống truyền thông hợp
tác bao gồm hai loại là chuyển tiếp lựa chọn DF và chuyển tiếp tăng cường AF:
- Chuyển tiếp lựa chọn DF: Nếu tín hiệu nhận được ở nút chuyển tiếp có tỉ
lệ công suất tín hiệu trên nhiễu vượt ngưỡng đã được định sẵn (ngưỡng giải mã)

10
thì tại nút chuyển tiếp tín hiệu nhận được sẽ được giải mã và chuyển tiếp tới điểm
đích. Nhưng ngược lại, nếu tín hiệu có tỉ lệ công suất tín hiệu trên nhiễu tại nút
chuyển tiếp thấp hơn ngưỡng giải mã thì nút chuyển tiếp sẽ không thực hiện giải
mã và chuyển tiếp tín hiệu.
- Chuyển tiếp tăng cường AF: Giả định có một tín hiệu được phản hồi từ nút
đích ngược về nút chuyển tiếp. Tín hiệu được phản hồi sẽ thông báo rằng thông
tin đầu tiên mà nút nguồn muốn truyền tải đã chính xác nên nút chuyển tiếp
không cần phải thực hiện chuyển tiếp thông tin tới nút đích nữa. Giao thức này
có thể là giao thức đạt được hiệu quả sử dụng phổ tần số tốt nhất vì nút chuyển
tiếp không cần thực hiện nhiệm vụ phát thông tin đến nút đích.
Hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA về căn bản là khác với đa truy
cập trực giao thông thường OMA, trong đó có thể có số lượng lớn người dùng
được truyền tín hiệu tại cùng miền mã, thời gian và tần số nhưng với công suất
có độ lớn khác nhau. Đặc biệt, hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA phân
chia cho những người dùng có điều kiện kênh chất lượng hơn với ít năng lượng
hơn và thông tin của những người dùng này có thể được tự giải mã [2].
Sơ đồ hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA hợp tác được trình bày
bằng cách khai thác triệt để những thông tin sẵn có trong hệ thống từ trước. Đặc
biệt, với việc sử dụng người dùng có điều kiện kênh chất lượng hơn để có thể
giải mã thông tin cho những người dùng có điều kiện kênh kém hơn thì những
người dùng này có thể được sử dụng như một thiết bị chuyển tiếp để nâng cao độ
tin cậy khi tiếp nhận thông tin. Kỹ thuật thông tin liên lạc cục bộ tầm ngắn như
Bluetooth hay băng thông siêu rộng (UWB) có thể được ứng dụng để thực hiện
truyền thông tin từ người dùng có điều kiện kênh chất lượng hơn cho những
người dùng có điều kiện kênh kém hơn. Xác suất dừng được đưa vào hệ thống đa
truy cập phi trực giao NOMA hợp tác đã được nghiên cứu, phân tích và kết quả
chứng minh rằng hệ thống NOMA hợp tác có thể đạt được sự phân tập tối đa lợi
ích cho tất cả những người dùng tham gia vào hệ thống. Trong thực tế, với số
lượng lớn người dùng cùng tham gia đồng thời vào hệ thống NOMA hợp tác có
thể phi thực tế là vì mức chi phí rất lớn dành cho hệ thống sẽ được sử dụng để

11
điều khiển và phối hợp nhiều người dùng mạng với nhau và sự liên kết giữa
những người dùng sẽ tiêu tốn nhiều các nguồn thông tin liên lạc. Ghép nối người
dùng là một giải pháp mới mang đến những tiềm năng đầy hứa hẹn để độ phức
tạp của hệ thống được giảm xuống và nghiên cứu chỉ ra rằng nhóm người dùng
với điều kiện kênh tốt không nhất thiết phải đem lại hiệu suất cao hơn so với hệ
thống đa truy cập trực giao OMA. Để nâng cao tốc độ truyền tín hiệu từ trạm
phát đến người dùng có điều kiện kênh kém hơn, một số phương thức đã được đề
suất như truyền thông NOMA hợp tác mới trong đó người dùng có điều kiện
kênh tốt hơn sẽ đóng một vai trò như trạm trung chuyển giúp trạm phát hợp tác
chuyển tiếp tín hiệu đến người dùng có điều kiện kênh kém hơn.
2.3 GIAO TIẾP CÓ ĐỘ TRỄ THẤP SIÊU ĐÁNG TIN CẬY
Giao tiếp có độ trễ thấp siêu đáng tin cậy Ultra – Reliable Low Latency
Communications (URLLC) là một trong những trường hợp sử dụng khác nhau
được hỗ trợ bởi tiêu chuẩn 5G New Radio (NR), như được quy định bởi 3GPP
(Dự án đối tác thế hệ thứ 3) ở bản phát hành số 15. 5G NR là tiêu chuẩn toàn cầu
cho một mạng di động mạnh hơn và có khả năng hơn nhiều. URLLC sẽ cung cấp
các dịch vụ di động nhanh hơn, đáng tin cậy hơn và trải nghiệm người dùng
mượt mà hơn nhiều từ người dùng điện thoại di động hàng ngày với Internet ò
Things (IoTs) đến các công nghệ thông minh với quy mô lớn, nhưng URLLC
đơn giản là không thể thực hiện được nếu không có sự phát triển và triển khai 5G
NR.
Hình 2.4: Một vài tính năng được cung cấp bởi URLLC

12
Giao tiếp có độ trễ thấp siêu đáng tin cậy (URLLC) đã được giới thiệu trong
5G New Radio là một tập hợp các tính năng cung cấp độ trễ thấp và độ tin cậy
cực cao cho các ứng dụng quan trọng như Internet trong công nghiệp, mạng lưới
thông minh, phẫu thuật từ xa và các hệ thống giao thông thông minh, lái xe tự
động,... Việc thiết kế một dịch vụ có độ trễ thấp và độ tin cậy cao bao gồm một
số thành phần: Cấu trúc khung tích hợp, quay vòng cực nhanh, kiểm soát hiệu
quả và chia sẻ tài nguyên dữ liệu, truyền nhận dữ liệu đường lên dựa trên tài trợ
và các sơ đồ mã hóa kênh nâng cao [3]. Nhưng việc thiết kế lớp vật lý sẽ là điều
khó khăn nhất vì đáp ứng độ trễ thấp và độ tin cậy cực cao.
Tập hợp đầy đủ đầu tiên về thiết kế lớp vật lý của bản phát hành 5G [3], bản
phát hành số 15 đã được hoàn thiện vào tháng 12 năm 2017. Nó cung cấp nền
tảng cho URLLC với các tính năng mới như khoảng cách sóng mang phụ linh
hoạt, sơ đồ truyền thông dựa trên vị trí phụ, kênh mới chỉ báo chất lượng, các
bảng sơ đồ mã hóa và điều chế mới, truyền thông cấp tốc được định cấu hình với
các lần lặp lại tự động. Bản phát hành số 16 đã được tung ra nhằm bổ sung và
nâng cấp những hạn chế của bản phát hành trước đó và được hoàn thiện vào
tháng 12 năm 2019 và cho phép đạt được các chỉ số được cải thiện về độ trễ và
độ tin cậy để hỗ trợ các trường hợp sử dụng mới của URLLC. Một số tính năng
mới như khả năng giám sát kênh điều khiển đường xuống vật lý (DL) nâng cao,
định dạng thông tin điều khiển DL mới, truyền kênh điều khiển đường lên vật lý
(UL) khe phụ, lặp lại kênh chia sẻ UL vật lý dựa trên khe phụ, băng thông rộng,
di động nâng cao và ghép kênh thiết bị liên người dùng URLLC với kiểm soát
công suất nâng cao đã được tiêu chuẩn hóa. Bản phát hành số 17 đang diễn ra
nhằm mục tiêu nâng cao hơn nữa hoạt động của URLLC bằng cách cải thiện các
cơ chế như phản hồi, ghép kênh thiết bị nội bộ người dùng và ưu tiên lưu lượng
truy cập với mức độ ưu tiên khác nhau, hỗ trợ đồng bộ hóa thời gian và chất
lượng mới của các thông số liên quan đến dịch vụ [3]. Ngoài ra, một tính năng cơ
bản được nhắm mục tiêu trong bản phát hành số 17 là cho phép hoạt động
URLLC trên phổ không được cấp phép được chia sẻ. Các hướng phát triển tiềm
năng của nghiên cứu URLLC trong phổ không được cấp phép trong bản phát

13
hành số 17 mà được trình bày để phục vụ như một cầu nối từ URLLC trong phổ
được cấp phép trong bản phát hành số 16 đến URLLC trong phổ không được cấp
phép trong bản phát hành số 17.
2.4 TRUYỀN GÓI TIN NGẮN
Các hệ thống truyền thông không dây thông thường ngày nay, việc mã hoá
và truyền nhận dữ liệu đã sử dụng gói tin dài một cách hiệu quả. Tuy nhiên, để
hỗ trợ tốt cho việc truyền nhận dữ liệu có độ trễ thấp với độ tin cậy cao (URLLC)
như là một thiết bị mới đối với dịch vụ của hệ thống mạng di động 5G thì việc sử
dụng truyền gói tin ngắn là cực kì cần thiết [4]. Trong truyền gói tin ngắn, xác
suất lỗi không thể được giảm xuống thấp một cách tuỳ ý với một tỉ lệ mã hóa
nhất định do gói tin có kích thước hạn chế. Dựa trên điều này, hệ thống đã phát
triển một khuôn khổ làm nền tảng cho truyền thông gói tin ngắn và đưa ra xác
suất lỗi bị ràng buộc đối với kích thước gói tin và tỉ lệ mã hoá nhất định. Nó
chứng minh rằng nếu công suất khối của hệ thống giảm thì tỉ lệ lỗi khối BLER
trung bình sẽ được tăng lên [4]. Với lý thuyết mới được đưa ra, nó đã mở ra một
hướng nghiên cứu cho việc cải thiện mạng truyền thông không dây thông thường.
Tốc độ tối đa mà lượng thông tin có thể được truyền đi bất kể xác suất lỗi mong
muốn được gọi là dung lượng kênh [4].
Một số khả năng được đưa ra sau khi thực hiện nghiên cứu rằng hệ thống có
thể đạt được và những giới hạn mới bó buộc những giới hạn cơ bản cho chiều dài
gói tin hữu hạn. Các giới hạn cũng cho thấy rằng phần chênh lệch từ dung lượng
kênh được đặc trưng chính xác trong chiều dài gói tin hữu hạn và được rút ngắn
bằng một vài tham số như sự phân tán kênh, sự thay đổi của kênh so với kênh đã
được xác định được đo lường một cách ngẫu nhiên mức công suất bằng nhau [4].
Do đó, tỉ lệ mã hoá chiều dài gói tin ngắn được ước tính bằng:
𝑅∗(𝑚, 𝜀) ≈ 𝐶 − √
𝑉
𝑚
𝑄−1(𝜀) + 𝑂 (
𝑙𝑜𝑔𝑚
𝑚
)
(2.4)
Trong đó: m là chiều dài gói tin, 𝜀 là xác suất lỗi, 𝑄(𝑥) = ∫
1
√2𝜋
∞
𝑥
𝑒−𝑡2
/2
𝑑𝑡

14
Một hệ thống hợp tác NOMA đường xuống với các gói tin có chiều dài hữu
hạn được đưa ra. Giả định rằng mô hình chỉ có hai người dùng, được ký hiệu là
𝑢𝑖, với 𝑖 = {1,2} được kết nối để thực hiện nghiên cứu. Gọi hi là kí hiệu biểu
diễn cho hệ số kênh giữa trạm gốc (BS) và ui. Giả sử |ℎ1
|2
≥ |ℎ2
|2
. Theo nguyên
tắc của kỹ thuật đa truy cập phi trực giao NOMA thì trạm BS sẽ phát
∑ √𝛼𝑖𝑃𝑠𝑖
2
𝑖=1 trong đó si là tín hiệu được truyền tới ui, tổng công suất phát là P và
αi là hệ số phân bổ công suất thỏa điều kiện 𝛼1 ≤ 𝛼2 và 𝛼1 + 𝛼2 = 1. Các tín
hiệu nhận được lần lượt tại ui được đưa ra như sau [4]:
𝑦𝑖 = ℎ𝑖(√𝛼1𝑃𝑠1 + √𝛼2𝑃𝑠2) + 𝑛𝑖 (2.5)
Trong đó nhiễu Gaussian là 𝑛𝑖 với phương sai là 𝜎2
. Để đơn giản, giả định
𝜎𝑖
2
= 𝜎2
.
Tại u2, s2 được giải mã trực tiếp. Khi đó SINR của quá trình giải mã s2 tại u2
được đưa ra:
𝑦22 =
𝛼2
|ℎ2
|2
(𝛼1
|ℎ2
|2 +
1
𝜌
)
(2.6)
Trong đó 𝜌 =
𝑃
𝜎2 là tỉ lệ công suất tín hiệu trên nhiễu (SNR).
Với m là chiều dài gói tin từ Ni tới ui, 𝐶(𝑥) = log2(1 + 𝑥) và kênh phân tán
𝑉(𝑥) = (1 −
1
(1+𝑥)2)(log2 𝑒)2
.
Khi đó tỉ lệ lỗi khối BLER trung bình của quá trình giải mã tín hiệu s2 tại
u2, được kí hiệu là 𝜀2, được biểu diễn như sau:
𝜀2 = 𝜀22 ≈ 𝑄 (
𝐶(𝛾22)−
𝑁2
𝑚
√𝑉(𝛾22)
𝑚
) ≜ 𝛹(𝛾22 ,𝑁2,𝑚) (2.7)
Có thể bỏ qua O(
𝒍𝒐𝒈𝒎
𝒎
) trong (2.4) khi m > 100, tỉ lệ lỗi khối BLER trung
bình của quá trình giải mã tín hiệu s2 tại u2 có giá trị là 𝜀̅2 = 𝔼(𝜀2).
U1 sẽ thực hiện phương pháp triệu can nhiễu liên tiếp (SIC). SINR nhận
được từ giải mã s2 tại u1 được cho bởi (2.8) và BLER tức thời của quá trình giải
mã s2 tại u1 gần đúng là 𝜀12 ≈ 𝛹(𝛾12, 𝑁2,𝑚).

15
𝛾12 =
𝛼2|ℎ2|2
(𝛼1|ℎ1|2 +
1
𝜌
)
(2.8)
Nếu s2 có thể giải mã và loại bỏ thành công thì u1 có thể giải mã s1 trong
trạng thái không có can nhiễu:
𝛾11 = 𝛼1𝜌|ℎ1
|2
(2.9)
BLER tức thời 𝜀11 ≈ 𝛹(𝛾11 ,𝑁1,𝑚). Bằng cách nhận biết rằng s1 có thể
được phục hồi chỉ khi SIC được thực hiện thành công và nhìn chung 𝜀1𝑖 có giá trị
nhỏ khi thực hiện giao tiếp với độ trễ thấp và độ tin cậy cao URLLC (khoảng 10-3
đến 10-5). Khi đó BLER tổng thể tức thời tại u1 có thể được tính gần đúng là:
𝜀1 = 𝜀12 + (1 − 𝜀12
)𝜀11 ≈ 𝜀12 + 𝜀11 (2.10)
Tương tự, tỉ lệ lỗi khối BLER trung bình của quá trình giải mã s1 tại u1 có
thể xấp xỉ bằng: 𝜀̅1 ≈ 𝜀̅12 + 𝜀̅11 = E(𝜀12) + E(𝜀11).
2.5 FADING RAYLEIGH
Các hệ thống truyền thông có chất lượng phụ thuộc khá nhiều vào chất
lượng kênh truyền. Kênh truyền hữu tuyến truyền thống có thể được dự đoán
trước nhưng lại không ổn định, còn đối với kênh truyền vô tuyến thì hoàn toàn là
ngẫu nhiên và không thực sự dễ dàng trong việc phân tích. Tín hiệu được phát đi
thông qua kênh truyền vô tuyến thường sẽ bị cản trở bởi những toà nhà cao tầng,
núi non, cây cối… và thường bị ảnh hưởng bởi phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ…
những hiện tượng này được gọi chung là Fading. Kết quả sau khi nghiên cứu cho
thấy được rằng ở máy thu thì hệ thống nhận được rất nhiều phiên bản khác nhau
của tín hiệu phát. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống truyền thông
vô tuyến.

16
Hình 2.5: Mô hình triển khai căn bản của RIS
Có nhiều thành phần gây ảnh hưởng đến hệ thống kênh truyền vô tuyến,
chẳng hạn như hiệu ứng bóng râm (Shadowing) – làm cho biên độ tín hiệu bị suy
giảm, suy hao trên đường truyền, công suất trung bình của tín hiệu khi truyền từ
máy phát đến máy thu bị làm cho suy giảm. Hiệu ứng Doppler – xảy ra do sự
chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu, phổ của tín hiệu thu được bị
xê lệch so với tần số trung tâm một khoảng nhất định, đó được gọi là tần số
Doppler.
Cụ thể hơn, hiện tượng truyền sóng đa đường xảy ra do ba nguyên nhân
chính như minh họa trong hình 2.6: Phản xạ - là hiện tượng tín hiệu bị phản xạ lại
khi gặp vật cản, trong trường hợp này thì góc của tín hiệu tới bằng góc của tín
hiệu phản xạ. Nhiễu xạ - là hiện tượng quan sát được khi sóng lan truyền qua khe
nhỏ hoặc mép vật cản (rõ nhất với các vật cản có độ dài tương đương với độ dài
của bước sóng), trong đó sóng bị lệch hướng lan truyền, lan toả về mọi phía từ vị
trí của vật cản và tự can nhiễu với các sóng khác lan ra từ vật cản. Tán xạ - là
hiện tượng xảy ra khi sóng điện từ va chạm vào một mặt phẳng lớn, gồ ghề làm
cho năng lượng bị trải ra (tán xạ) hoặc là phản xạ ra tất cả các hướng.
Do hiện tượng đa đường, tín hiệu nhận được là tổng của các bản sao tín
hiệu phát. Các bản sao này bị suy hao, trễ, dịch pha và có ảnh hưởng lẫn nhau.
Tuỳ thuộc vào pha của từng thành phần mà tín hiệu chồng chập có thể được phục
hồi lại như ban đầu hoặc bị hư hỏng hoàn toàn.

17
Hình 2.6: Mô hình hệ thống truyền tin vô tuyến
Từ những hiện tượng Fading đa đường trên, người ta đã xây dựng nên
nhiều mô hình kênh khác nhau để phục vụ cho việc mô hình hóa nhiều tình
huống truyền sóng khác nhau trong đời sống hàng ngày. Mô hình kênh cơ bản
nhất và được nhiều người sử dụng nhất là mô hình kênh Fading Rayleigh. Mô
hình này được sử dụng khi tín hiệu truyền thẳng từ nút nguồn đến nút đích (Line
of Sight – LoS) bị cản trở bởi các vật thể như tòa nhà, dãy núi, bệnh viện, trường
học… dẫn đến việc nút đích phải nhận các bản sao của tín hiệu gốc (là các tín
hiệu bị phản xạ, tán xạ,…) được minh họa dưới hình 2.7.
Hình 2.7: Mô hình kênh Fading Rayleigh
Hàm mật độ phân bổ xác suất của biên độ kênh truyền r = |h| được biểu diễn
theo công thức sau:
f (𝑟) =
r
σ2 e
−r2
σ2
(2.11)

18
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ
PHÂN TÍCH TỈ LỆ LỖI KHỐI
3.1 MÔ HÌNH HỆ THỐNG
Xem xét một mô hình hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA hợp tác
đường xuống sử dụng phương thức truyền gói tin ngắn. Mô hình gồm có một
trạm phát tín hiệu (BS) và hai người dùng biên ui, i ={1, 2}. Các bit thông tin
được truyền từ trạm phát đến từng người dùng thông qua các kênh truyền h1, h2
và vị trí của người dùng u1 sẽ gần trạm phát hơn so với người dùng u2 [5]. Điều
kiện mô hình hệ thống |h1|2 >= |h2|2.
Hình 3.1: Mô hình hệ thống
3.2 PHÂN TÍCH MÔ HÌNH HỆ THỐNG
Ở mô hình truyền thống như OMA thì việc tối ưu băng thông truyền vẫn
chưa tốt hay nói cách khác là hiệu quả sử dụng phổ tần số vẫn chưa được tối ưu
triệt để. Vì vậy việc ứng dụng hệ thống đa truy cập phi trực giao NOMA sẽ tối ưu
được việc sử dụng phổ tần số thông qua kỹ thuật mã hóa xếp chồng tại máy phát.
Tín hiệu được truyền đồng thời từ trạm phát đến người dùng cuối (gồm u1, u2)
trong cùng một băng tần [5]. Tuy nhiên, nhiễu đa người dùng sẽ xuất hiện khi tín
hiệu đến máy thu tại người dùng cuối, vì vậy kỹ thuật SIC sẽ được ứng dụng để
loại bỏ nhiễu đa người dùng.

19
Quá trình loại bỏ nhiễu đa người dùng sẽ được mô tả như sau. Tại máy phát
của mạng NOMA hợp tác đường xuống, các tín hiệu sẽ được mã hóa xếp chồng
trước khi truyền đến người dùng u1 và u2. Tại phía thu của người dùng, kỹ thuật
SIC sẽ được thực hiện liên tiếp cho đến khi tín hiệu của người dùng được khôi
phục. Hệ số phân bổ công suất của từng người dùng có độ lớn tỉ lệ thuận với
khoảng cách giữa người dùng đó đến trạm phát. Cụ thể, trong mô hình hệ thống
người dùng u1 gần trạm phát hơn nên hệ số phân bổ công suất sẽ có giá trị nhỏ
hơn, tương ứng với điều kiện 𝛼1 ≤ 𝛼2 và 𝛼1 + 𝛼2 = 1. Người dùng u2 có công
suất truyền cao hơn nên nó sẽ xem tín hiệu của người dùng u1 là nhiễu, nó sẽ
khôi phục tín hiệu trực tiếp mà không cần thực hiện quá trình SIC. Ngược lại,
người dùng u1 gần trạm phát đồng nghĩa với công suất truyền thấp hơn nên sẽ
xuất hiện nhiễu do tín hiệu từ người dùng u2, do đó tại máy thu người dùng u1 sẽ
thực hiện quá trình SIC để loại bỏ nhiễu [5].
Theo tính chất của mạng NOMA, trạm phát sẽ truyền thông tin dưới dạng
∑ √𝛼𝑖 𝑃
2
𝑖=1 𝑠𝑖,với 𝛼𝑖 là hệ số phân bổ công suất của người dùng và có độ lớn tỉ lệ
thuận với khoảng từ người dùng đến trạm phát, 𝑠𝑖 là gói tin truyền đến người
dùng ui, P tương ứng với tổng công suất phát. Khi đó tín hiệu nhận được tại
người dùng ui có dạng.
yi = ℎ𝑖 (√𝛼1 𝑃 𝑠1 + √𝛼2 𝑃 𝑠2) + 𝑛𝑖 (3.1)
Tín hiệu nhận được ở bất kì người dùng nào sau khi đi qua kênh Rayleigh
fading đều có sự ảnh hưởng của nhiễu trắng và được kí hiệu ni, phương sai nhiễu
là 𝜎𝑖
2
. Để đơn giản hơn, phương sai có giá trị 𝜎𝑖
2
= 𝜎2
.
3.2.1 Tín hiệu tại người dùng hai
Cùng một trạm phát, khoảng cách truyền tín hiệu đến người dùng hai sẽ xa
hơn so với người dùng một. Khi đó, tại vị trí người dùng hai sẽ thực hiện giải mã
tín hiệu s2 trực tiếp bằng cách coi s1 là can nhiễu. Tỉ lệ công suất tín hiệu trên can
nhiễu cộng nhiễu SINR của quá trình mã hóa tín hiệu s2 tại u2 có công thức là:
𝛾22 =
𝛼2|ℎ2|2
𝜌
𝛼1|ℎ1|2
𝜌 + 1
(3.2)
Với 𝜌 =
𝑃
𝜎2 là tỉ lệ công suất tín hiệu trên nhiễu của đường truyền (SNR).

20
Khi cho m là chiều dài gói tin, số bit dữ liệu truyền đến ui được kí hiệu là
Ni. Theo công thức dung lượng Shannon, C(x) = log2(1 + 𝑥) và V(x) = (1 −
1
(1+𝑥)2
) (log2 𝑒)2
, khi đó tỉ lệ lỗi khối tức thời của quá trình giải mã tín hiệu s2 tại
u2, được kí hiệu là 𝜀2, có giá trị như sau:
𝜀2 = 𝜀22 ≈ 𝑄 (
𝐶(𝛾22)−
𝑁2
𝑚
√𝑉(𝛾22)
𝑚
) ≜ 𝛹(𝛾22 ,𝑁2,𝑚) (3.3)
Khi m >=100, tỉ lệ lỗi khối BLER trung bình của mã hoá s2 tại u2 có giá trị
là 𝜀̅2 = 𝔼(𝜀2).
3.2.2 Tín hiệu tại người dùng một
Đối với người dùng một, phương pháp triệt can nhiễu liên tiếp được ứng
dụng. Cụ thể, tín hiệu giải mã s2 sẽ xem s1 như là thành phần can nhiễu. Tỉ lệ
công suất tín hiệu trên can nhiễu cộng nhiễu SINR của tín hiệu s2 tại u1 được mô
tả bởi công thức (3.4):
𝛾12 =
𝛼2|ℎ2|2
𝜌
(𝛼1|ℎ1|2
𝜌 +1)
(3.4)
Lỗi khối tức thời của giải mã tín hiệu s2 tại u1 có giá trị xấp xỉ 𝜀12 ≈
𝛹(𝛾12 ,𝑁2,𝑚). Nếu s2 có thể giải mã và loại bỏ thành công thì u1 có thể giải mã
s1 trong trạng thái không có can nhiễu.
𝛾11 = 𝛼1𝜌|ℎ1
|2
(3.5)
Lỗi khối tức thời 𝜀11 ≈ 𝛹(𝛾11 , 𝑁1,𝑚). Có thể nhận thấy rằng, s1 có thể
được phục hồi chỉ khi SIC được thực hiện thành công và lỗi khối 𝜀1𝑖 có giá trị
nhỏ khi giao tiếp với độ trễ thấp siêu đáng tin cậy (uRLLC) (10-3 đến 10-5) [6].
Khi đó tỉ lệ lỗi khối tức thời của người dùng u1 có giá trị xấp xỉ.
𝜀1 = 𝜀12 + (1 − 𝜀12
)𝜀11 ≈ 𝜀12 + 𝜀11 (3.6)
Tương tự cho tỉ lệ lỗi khối BLER trung bình của mã hóa s1 tại u1 có giá trị
xấp xỉ 𝜀̅1 ≈ 𝜀̅12 + 𝜀̅11.

21
3.3 PHÂN TÍCH TỈ LỆ LỖI KHỐI TRUNG BÌNH CỦA TỪNG
NGƯỜI DÙNG
3.3.1 Tỉ lệ lỗi khối trung bình của người dùng 𝜺
̅𝒊 trong NOMA
Tỉ lệ lỗi khối BLER trung bình 𝜀̅𝑖𝑗 được biểu diễn như sau:
𝜀̅𝑖𝑗 ≈ ∫ 𝑄
(
C(𝛾𝑖𝑗)−
𝑁𝑗
𝑚
√
𝑉(𝛾𝑖𝑗)
𝑚 )
∞
0
𝑓𝛾𝑖𝑗
(𝑥)𝑑𝑥, 𝑖, 𝑗 = {1, 2} (3.7)
Với fX (𝑥) biểu thị hàm mật độ xác suất của một biến số ngẫu nhiên X.
Nhưng do sự phức tạp của hàm Q
(
C(𝛾𝑖𝑗)−
𝑁𝑗
𝑚
√
𝑉(𝛾𝑖𝑗)
𝑚 )
, rất khó để tìm được giá trị của 𝜀̅𝑖𝑗.
Chúng tôi sẽ dựa trên tham khảo ở [7], [8] để đơn giản hóa hàm Q
Q
(
C(𝛾𝑖𝑗)−
𝑁𝑗
𝑚
√
𝑉(𝛾𝑖𝑗)
𝑚 )
≅ 𝑍𝑖𝑗 với
𝑍𝑖𝑗 (𝛾𝑖𝑗 ) = {
1
1
2
− 𝛿𝑗,𝑚√𝑚( 𝛾𝑖𝑗 − 𝛽𝑗,𝑚)
0
,
, ,
ij j m
v
 
, , ,
ij
j m j m
v 

 
,
j
ij m
 

(3.8)
Với 𝛿𝑗,𝑚 = 2 /
1/ 2 (2 1)
j
N m
  , , 2 1
j
N
m
j m
   , , ,
,
1
2
j m j m
j m
v
m


  và
, ,
,
1
2
j m j m
j m m
 

  . Thế ij
z vào phương tình (3.7) ta được 0
( ) ( )
ij
ij ij
ij z f x dx

 

 
Dựa vào kết quả ( )
ij ij
z  ở phương trình (3.8), ij
 được xác định như sau:
,
,
,
0
, ,
0
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
ij
j m
j m
ij ij
j m
ij ij
v
j j
i
m ij j m i
v
j z f x dx
z f x dx z f x dx


 
 
 


 

  (*)

22
Thay (3.8) vào (*), ta có:
, ,
, ,
, ,
, ,
,
0 0
,
1
(
(
( ) ( ) ( )
) ( ) )
2
( )
j m j m
ij ij
j m j m
ij ij
j m j m
v v
j m ij
j m j m ij j
i
v v
m
j
z f x dx f x dx
z f x dx f x
m dx
 
 
 



 

 

 


 

 
 
Ta được phương trình:
, , ,
,
, , ,
, , , , ,
,
, , ,
0
, ,
,
1
( ) ( ) ( ) ( )
2
1
( ) (0) ( ) ( ) ( ) ( )
2
j m j m j m
j m
ij ij ij ij
j m j m j m
j m j m j m j m j m
ij ij ij ij ij ij
j m
v
j m j m j m ij
v v v
j
i
m j m
j m
j f x dx f x dx m f x dx m f x dx
F v F F F v m F F v
m F
     
  
   
    
   
 
 
 
   
 
 
     
     
     

   
,
, , ,
,
,
,
,
,
, , , ,
,
, , , ,
,
,
,
( ) ( ) ( )
1 1
( ) 1
2 2
1 1
( )
2 2
( )
j m
j m j m j m ij
ij ij
j m
j m
ij
j m
ij
j m
ij
j m
i
v
j m j m j m j m
j m
j m j m j m j m
j m
j m
v
j m
v F v F x dx
F v m m
m
F m m
m
m F x dx
m F
 








   

    



 
 
 
 
 
 
 
 
    
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
 
 
 
 




,
,
( )
j m
j
j m
v
x dx


(3.9)
Trong đó FX( x ) biểu diễn cho phân phối tích lũy (CDF) của biến số ngẫu
nhiên X. Chúng ra giả định rằng, kênh truyền Fading độc lập và bằng nhau. Khi
đó, giá trị của ( )
ij
F x
 lần lượt là [8]:
2 1
22
2
( )
( ) 1
x
x
F x e   



  , (3.10)
2 1
12
2
( )
( ) 1
x
x
F x e   



 
 
 
 
 
, (3.11)
1
11
2
( ) 1
x
F x e 


 
 
 
 
 
, (3.12)
Với 2
(| | )
i i
h
   , hệ số phân bổ công suất phải thỏa mãn điều kiện 2 1 0
x
 
  .

23
Tỉ lệ lỗi khối trung bình ở u2 có thể được xác định như sau:
2,
22
2,
2 2, ( )
m
m
m
v
m F x dx


 
 
Thay 22
( )
F x
 bằng công thức (3.10), ta được:
2,
2 1
2,
2,
2 1
2,
2,
2 1
2,
2
( )
2 2,
2
( )
2, 2, 2, 2,
2
( )
2,
1
( )
1
m
m
m
m
m
m
x
x
m
v
x
x
m m m m
v
x
x
m
v
m e dx
m v m e dx
m e dx

  

  

  
 
  







 
  
 



Áp dụng tích phân từng phần và đổi biến cho tích phân
2,
2 1
2,
2
( )
m
m
x
x
v
f e dx

  


  .
Đặt
2 1
2
( )
x
z
x
  


=> 2
2
2
1
1
2 1
2
dx dz
z




 

 
 
2,
2,
2
1
1
2
2
m
m
z
v
e
f dz
z






 

 
 
 , đặt
1
2
,
y z dy dz

  
 
2,
2,
2,
2
2,
2, 2,
2
2, 2,
2, 2,
2, 2, 2
2, 2,
2
1
2
1
2
2
2
1 2
2 2
2
1
2
1 1
2
2
2
2 2 2
2 2
1 2 2
m
m
m
v m
v
m m
m m
m m
m m
m m
y
v
v
y
v
v v
i i
v
v
v
v i
v
e
f dy
y
e
e dy
y
e e
e
v v
e v e v e









 











  
  
 
 
  


 



 
 
   
 
 
         
 
   
   
 
 
 
    


, 2,
2
m m
i



 
   
 
     
   
 
   
 

24
Suy ra kết quả phương trình 2
 là:
 
 
2, 2, 2
2, 2,
2, 2,
2
2, 2,
2, 2,
2, 2,
2
2 2,
1 1
2
2, 2,
1 1
1 2 2 2
1
2 2 2
1
m m
m m
m m
m m
m m
m m
v
m v i i
v
v
m m
v
v
m e e e
e m m
i i e e

 







  
   
   
  
 
 
   


 
 
 
   
 
 
         
   
 
 
   
 
 
 
   
 
         
   
 
   
 
(3.13)
Với m là chiều dài khối, 2
1



 , 2, 2 1 2,
m
v m
v
  
  , 2, 2 1 2,
m m

   
  ,
2,
2,
2,
2
m
m
m
v
v
v


 ,
2,
2,
2,
2
m
m
m




 , ( )
t
x
e
i x dt
t



   là hàm tích phân mũ.
Tương tự, dựa vào CDF (3.11) và (3.12), để xác định được BLER trung
bình của u1 cần lần lượt xác định BLER trung bình 11
 và 12
 , sau đó tính tổng
của hai giá trị để xác định được 1
 tại u1, trước tiên sẽ xác định 11
 theo công
thức:
1,
11
1,
11 1, ( )
m
m
m
v
m F x dx


 
 
Thay 11
( )
F x
 bằng công thức (3.12), ta được:

25
1,
1
1,
1, 1,
1 1
1, 1,
1, 1,
2 2
1, 1,
1, 1,
2 2
2
11 1,
2
1, 1, 1, 1,
2
1, 1,
1,
2 2
1
( ) 2
1 2 2
1 2
m
m
m m
m m
m m
m m
m m
x
m
v
x x
m m m m
v v
x x
m m
v v
v
m
m e dx
m v m e dx e dx
m e dx m e dx
m e e


 
 
 
 
 
 

 
 
  
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
 
  
 

   

 

 
 
1, 1,
2 2
1, 1, 1,
2 2 2
1,
2
1, 1,
2 2
1, 1,
2 2
2 2
2 2
1,
2
1, 2 1, 2 1, 2
2
1, 2
1, 2
2 2
2 2
1
2
2
2
1 1 1
4 4
m m
m m m
m
m m
m m
v
m
v
m m m
v
m
v
v
m
m e e
m m m
e e e
m
e
m e e
e e
 

 
  
 
  


 

 
 

 
 

 
     
  
 

 

 
  

 
 
 
  
  
  
 
   

   
   
    
   
  
   
 
 
 
 

 
(3.14)
Tương tự thay (3.11) vào (3.9), BLER trung bình 12
 được xác định như sau:

26
2,
12
2,
2,
2 1
2,
2, 2, 2,
2 1 2 1
2, 2, 2,
2,
2 1
2,
12 2,
2
( )
2,
2
( ) ( )
2,
2
( ) (
2, 2,
( )
1
1 2
1 2
m
m
m
m
m m m
m m m
m
m
m
v
x
x
m
v
x x
x x
m
v v v
x x
x
m m
v
m F x dx
m e dx
m dx e dx e dx
m e dx m e



  
  
     

   
 


 


 
 
 


 
 
 
 
 
 
 
 
    
 
 
 
 
  


  

 
2,
2 1
2,
2, 2, 2
2, 2,
2, 2,
2, 2,
2, 2,
2
2, 2,
)
2, 2,
2 2
1 1
2,
1
2
2,
1
2 2
1
2 2 2
m
m
m m
m m
v m m
m m
m m
m m
x
v
v
m m
v
m
i i v
v
m
i i
v
dx
m me
e e
m
e e
me


 

 






  
 
 

 
 
  
   
  




 
     
 
 
 
   
 
 
         
   
 
   
 
   
 
     
  
  

2, 2, 2, 2,
2, 2,
2
2 2
2, 2, 2, 2,
2, 2 2 2 2
1
2
2,
1
1 2 2
2 2 2
m m m m
m m
m m m m
v v
m
v
m
i i i i
v v
m
e e e e
me
e e
 


 

 
 

 

     
    
  
 
 


 

 
 
 
 
 
      
 
   
 
   
 
 
       
   
 
               
       
 
       
 
(3.15)
Tổng (3.14) và (3.15) sẽ suy ra được công thức lỗi khối trung bình của u1:
2
2 2
2, 2, 2, 2,
2, 2, 2, 2,
2, 2,
1 11 12
2
2 2
2,
1
2, 1,
2 2 2 2
1
2 2 2
1
2
2 2 1
m m m m
m m m m
m m
m
v v
v v
m m
v
e m
e i e i i i
m
e e e e

 

 
 
 

  
     
    
  
 


 
 
       
 
                
       
 
       
 
 
   
 
     
   
   
 
   
 
1, 1,
1, 1,
2 2
2 2
2
1 1
4 4
m m
m m
v
v
m
e e
e e
 
 


 
 


 
 
 
   
 
   
  
 
   
 
   
 
   
 
(3.16)

27
Các phương trình (3.13) và (3.16) được ứng dụng để xác dịnh BLER trung
bình của người dùng trong hệ thống NOMA. Tuy nhiên do tính phức tạp của cả
hai công thức, chúng tôi sẽ tiến hành tối giản công thức trong trường hợp SNR có
giá trị rất lớn.
3.3.2 Tỉ lệ lỗi khối trung bình của từng người dùng khi SNR có giá trị lớn
Từ công thức (3.9), có thể nhận thấy rằng ij
 là một tích phân có tham số
tích phân từ [ ij
v , ij
 ] và  
2 /
2 2 1 /
i
N m
ij ij
v m
 
   có giá trị không đáng kể bởi
vì i
N luôn luôn có giá trị nhỏ trong truyền gói tin ngắn [7] . Trong trường hợp
này, ứng dụng tích phân Riemann bậc nhất ( ) ( ) ( )
2
b
a
a b
f x dx b a f

 
 . Giá trị
xấp xỉ của 2
 khi SNR có đạt giá trị rất lớn có thể được xác định theo phương
trình sau:
2,
2 1 2,
2
( )
2 1
m
m
e

   



 
𝜌 → ∞
≈  
2, 2 1 2,
2 / ( )
m m
    
 (3.17)
Tương tự, bằng cách ứng dụng tích phân Riemann bậc nhất 1
 có phương
trình như sau:
1

2,
1,
2 1 2,
1
2
( )
1 1
m
m
m
e e


   




 
 
 
 
   
   
   
𝜌 → ∞
≈
2 2
1, 2
1 2
th
m
 


   

   
 
 
(3.18)

28
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG,
PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1 CÁC THÔNG SỐ MÔ PHỎNG VÀ MỘT SỐ LƯU ĐỒ CHÍNH
Từ các công thức đã được thiết lập ở chương 3, các thông số cần thiết cho
quá trình mô phỏng sẽ được thiết lập như sau:
Số bit phát trong mô hình là N1 = N2 = 80, chiều dài khối là m >= 100. Hệ
số phân bổ công suất được chia làm hai cặp giá trị trong quá trình mô phỏng 2
 =
0.9, 1
 = 0.1 và 2
 = 0.7, 1
 = 0.3.
Để kết quả mô phỏng sát với điều kiện thực tế, sự suy hao trên đường
truyền Path loss đã được ứng dụng. Cụ thể, thông số khoảng cách từ trạm phát
đến người dùng một và người dùng hai lần lượt là 900 mét và 950 mét. Khoảng
cách tham chiếu được kí hiệu là d0 = 1 mét. Suy hao công suất tại vị trí tham
chiếu d0 được kí hiệu là delta_A_DB, có giá trị -30 dB.
Dưới đây là lưu đồ chính thể hiện quá trình mô phỏng và phân tích.
Hình 4.1: Lưu đồ chương trình chính mô phỏng BLER trung bình của hai
người dùng trong mạng NOMA.

29
Hình 4.1 là lưu đồ thể hiện trình tự các bước trong chương trình chính để
mô phỏng BLER trung bình của từng người trong hệ thống. Tại đây các tham số
được thiết lập như công suất phát, số bit truyền, hệ số phân bổ công suất,... Trong
chương chính sẽ thực hiện gọi đến ba hàm chức năng gồm: Hàm SM() mô phỏng
theo công thức tổng quát (3.3), (3.6), hàm AN() mô phỏng theo công thức phân
tích (3.13), (3.16) và AN_1() mô phỏng theo công thức tiệm cận (3.17), (3.18).
Các hàm chức năng sẽ sử dụng chung các giá trị khởi tạo ở hàm chương
chính nên các biến sử dụng được thống nhất. Để hàm chính có thể gọi được các
hàm chức năng thì sẽ có các hàm tương ứng, dưới đây là lưu đồ mô phỏng của
hàm chức năng theo công thức tổng quát.
Hình 4.2: Lưu đồ hàm chức năng mô phỏng BLER trung bình của hệ thống
theo công thức tổng quát

30
Lưu đồ trên thể hiện trình tự các bước mô phỏng BLER trung bình của từng
người dùng theo công thức (3.3), (3.6). Bước đầu tiên, BLER trung bình của từng
người dùng sẽ được khởi tạo, số phần tử khởi tạo tương ứng với số điểm mô
phỏng của công suất phát. Chương trình gồm có hai vòng lặp, vòng lặp thứ nhất
có số lần thực hiện tương ứng với các giá trị của công suất Ro_dB, vòng lặp thứ
hai sẽ dựa trên chiều dài dãy bit. Do có điều kiện |h1|2 ≥ |h2|2, tiếp đến chương
trình sẽ thực hiện chọn kênh truyền h1 và h2 tương ứng. Áp dụng công thức tổng
quát ở chương 3 để xác định được tổng tỉ lệ lỗi khối cho từng người dùng. Đến
khi vòng lặp kết thúc, chương trình sẽ thực hiện tính tỉ lệ lỗi khối trung bình của
từng người dùng dựa trên tổng vừa tính được và xuất ra kết quả mô phỏng.
Hình 4.1: Lưu đồ chương trình chính mô phỏng BLER trung bình của hai
người dùng trong mạng NOMA theo sự thay đổi số bit truyền.
Hình 4.3 là lưu đồ thể hiện trình tự các bước mô phỏng lỗi khối trung bình
của hai người dùng trong mạng NOMA dựa trên sự thay đổi của số bit truyền.
Khi bắt đầu, chương trình sẽ tiến hành khởi các giá trị gồm số bit truyền và số
phần tử của lỗi khối trung bình BLER_U1, BLER_U2 tương ứng với số phần tử

31
N1, N2. Chương trình sẽ tận dụng giá trị trả về từ hàm chức năng SM(), khi đó
tham số truyền vào cho hàm SM() là từng giá trị của N1. Sau khi truyền hết giá trị
N1 vào hàm chức năng SM() thì chương trình sẽ tiến hành vẽ đồ thị dựa trên từng
giá trị của BLER_U1, BLER_U2 và kết thúc chương trình. Lưu đồ trên cũng có
thể áp dụng được cho mô phỏng tỉ lệ lỗi khối trung bình theo sự thay đổi giá trị
chiều dài khối m thông qua việc thay đổi giá trị truyền vào cho hàm chức năng
SM() là từng giá trị của m.
4.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Các lưu đồ giải thuật ở mục 4.1 và các công thức phân tích, mô phỏng ở
chương 3 sẽ được áp dụng để mô phỏng tỉ lệ lỗi khối trung bình của từng người
dùng. Từ đó, chúng tôi sẽ thực hiện nhận xét và đánh giá giữa kết quả mô phỏng
và phân tích.
Hình 4.4 mô phỏng sự thay đổi BLER trung bình của từng người dùng
trong mạng NOMA theo công suất phát P/𝜎2
với các thông số như sau m = 100,
N1 = N2 = 80 bit, 𝛼1= 0.1, 𝛼2= 0.9, d1 = 900 m, d2 = 950 m, path_loss = 3, suy hao
tại d0 là delta_A_DB = −30.
Hình 4.4: Mô phỏng BLER trung bình dựa trên sự thay đổi tín hiệu trên
nhiễu của công suất phát trong trường hợp 𝜶𝟏 = 0.1, 𝜶𝟐 = 0.9.

32
Dựa trên kết quả nhận được, giữa kết quả các đường phân tích, phân tích
tiệm cận và kết quả đường mô phỏng có sự sai lệch một khoảng nhỏ. Điều đó cho
thấy có sai số ít nhiều khi triển khai công thức dựa trên giá trị gần đúng.
Nhìn chung, càng hướng về phía bên phải của biểu đồ tương đương với giá
trị P/𝜎2
tăng dần thì tỉ lệ lỗi khối trung bình sẽ giảm. Cụ thể, khi giá trị P/𝜎2
tăng
đến điểm 145 dB thì tỉ lệ lỗi khối trung bình của người dùng hai giảm xuống 10-2,
người dùng một là 10-3.
Khi hệ số phân bổ công suất của người dùng u1 là 0.1, tỉ lệ lỗi khối trung
bình của người dùng u1 lớn hơn so với người dùng u2 khi P/𝜎2
nhỏ hơn 135 dB.
Ở khoảng sau thì người dùng u1 có tỉ lệ lỗi khối trung bình nhỏ hơn đáng kể so
với người dùng u2.
Tỉ lệ lỗi khối giảm khi tiến về phía bên phải biểu đồ có thể lý giải thông qua
công thức (3.2), (3.4) và (3.5). Tại đây tín hiệu nhận được tức thời của người
dùng tỉ lệ thuận với công suất phát, vì vậy khi tiến về phía bên phải biểu đồ, công
suất phát sẽ tăng dần dẫn đến tín hiệu nhận được tăng theo. Lượng tín hiệu nhận
được nhiều nên tỉ lệ lỗi trung bình trên đường truyền giảm.
Khi giá trị P/𝜎2
< 135 dB, lỗi khối trung bình của người dùng một lớn hơn
so với người dùng hai là do công suất phát còn nhỏ nên lỗi khối ở cả hai người
dùng còn ở mức cao, riêng lỗi khối của người dùng u2 có hệ số phân bổ công suất
cao tiếp tục truyền về cho người dùng u1 có hệ số phân bổ công suất thấp. Điều
này làm sai lệch thông tin tín hiệu của u2 tại u1 khi có thêm các hiệu ứng của
kênh Fading Rayleigh và AWGN dẫn đến kỹ thuật triệt can nhiễu không hoàn
hảo và tỉ lệ lỗi khối của người dùng một sẽ cao. Khi công suất phát lớn thì tín
hiệu nhận được của hai người dùng đều tăng và tín hiệu tại u1 cũng ít bị ảnh
hưởng bởi u2, do đó tín hiệu của người dùng một tốt hơn ở khoảng sau.

33
trong mạng NOMA theo công suất phát P/𝜎2
với các thông số như sau m = 100,
N1 = N2 = 80 bit, 𝛼1= 0.3, 𝛼2 = 0.7, d1 = 900 m, d2 = 950 m, path_loss = 3, suy
hao tại d0 là delta_A_DB = −30.
Hình 4.5: Mô phỏng BLER trung bình dựa trên sự thay đổi tín hiệu trên
nhiễu của công suất phát trong trường hợp 𝜶𝟏 =0.3, 𝜶𝟐 =0.7.
Ở kết quả mô phỏng hình 4.5 có sự thay đổi về hệ số phân bổ công suất so
với kết quả ở hình 4.4. Cụ thể, hệ số 𝛼1 = 0.3, 𝛼2 = 0.7 thì kết quả nhận được
cho thấy tỉ lệ lỗi khối trung bình của người dùng u1 thấp hơn so với người dùng
u2 tại mọi điểm P/𝜎2
.
So với hệ số phân bổ công suất được lựa chọn ở mô phỏng của hình 4.4 thì
𝛼1 tăng, 𝛼2 giảm. Do đó, công suất phát trên đường truyền của người dùng một
tăng, suy ra tín hiệu nhận được cũng tăng theo và lỗi khối trung bình giảm. Còn
đối với người hai, thì công suất phát giảm nên tỉ lệ lỗi khối trung bình sẽ tăng.
Vì vậy có thể kết luận rằng giữa hai người dùng cùng chung một trạm phát,
hệ số phân bổ công suất cho từng người dùng sẽ ảnh hưởng đến tín hiệu truyền,

34
khi hệ số phân bổ công suất của người dùng tăng đồng nghĩa với công suất truyền
tín hiệu của người dùng đó tăng và cho kết quả chất lượng gói tin tốt.
trong mạng NOMA theo sự thay đổi m. Các thông số mô phỏng như sau N1 =
N2 = 80 bit, 𝛼1= 0.1, 𝛼2= 0.9, d1 = 900 m, d2 = 950 m, path_loss = 3, Ro_dB =
130, suy hao tại d0 là delta_A_DB = −30.
Hình 4.6: Mô phỏng BLER trung bình dựa trênsự thay đổi chiềudài gói tin m
Dựa vào kết quả mô phỏng hình 4.6 có thể nhận thấy cả hai người dùng đều
có giá trị lỗi khối trung bình giảm dần khi chiều dài khối m tăng từ 100 đến 500.
Tuy nhiên, xét riêng từng người dùng thì ở khoảng m bé hơn 170 thì u2 ít lỗi hơn
so với u1 và ngược lại khi m lớn hơn 170 thì lỗi khối u1 ít hơn so với u2.
Giá trị m tăng thì lỗi khối trung bình càng giảm có thể giải thích được thông
qua công thức (3.3) xác định lỗi khối tức thời. Dựa vào công thức, giá trị của lỗi
khối tức thời có tác động bởi chiều dài m. Lỗi tức thời 𝜀𝑖𝑗 có giá trị bằng Q-
funtion của hàm chứa giá trị m, m càng tăng thì giá trị của hàm càng tăng nên Q-
function của hàm sẽ giảm dẫn đến lỗi tức thời giảm. Do đó lỗi khối trung bình
trên cả người dùng u1 và u2 đều giảm khi m tăng.

35
Khi m < 170 tỉ lệ lỗi khối của người dùng u2 tốt hơn là do ảnh hưởng bởi hệ
số phân bổ công suất và công suất phát. Tương tự mô phỏng hình (4.3) 𝛼1= 0.1,
𝛼2= 0.9, tại điểm công suất phát 135 dB thì tỉ lệ lỗi khối của người dùng u2 ít hơn
so với u1.
Tuy nhiên, việc tăng giá trị m để giảm tỉ lệ lỗi khối sẽ không được ưu tiên
thực hiện trong quá trình truyền gói tin để đáp ứng được uRLLC. Khi giá trị m
càng tăng thì hệ thống dần chuyển sang truyền gói tin dài dẫn đến độ trễ cao khi
truyền.
trong mạng NOMA theo sự thay đổi N. Các thông số mô phỏng như sau m =
100, 𝛼1= 0.1, 𝛼2= 0.9, d1 = 900 m, d2 = 950 m, path_loss = 3, Ro_dB = 135.
Hình 4.7: Mô phỏng BLER trung bình dựa trên sự thay đổi số bit truyền N
của người dùng u1
Đối với mô phỏng ở hình 4.7 thì cả hai người dùng đều có lỗi khối trung
bình tăng dần khi số bit truyền tăng.
Giá trị của N tăng dần thì tỉ lệ lỗi khối trung bình tăng có thể giải thích
được thông qua công thức (3.3) xác định lỗi khối tức thời. Lỗi tức thời 𝜀𝑖𝑗 có giá
trị bằng Q – function của biểu thức chứa N, khi N tăng thì giá trị biểu thức sẽ
giảm, dẫn đến Q – function của biểu thức sẽ tăng nên lỗi tức thời tăng theo. Do
đó lỗi khối trung bình trên cả người dùng u1 và u2 đều tăng khi N tăng.

36
trong mạng NOMA theo sự thay đổi khoảng cách d1, d2. Các thông số mô phỏng
như sau m = 100, 𝛼1= 0.3, 𝛼2= 0.7, path_loss = 3, lấy mẫu d1 = 900 m, d2 = 950
m và d1 = 1500 m, d2 = 1600 m.
Hình 4.8: Mô phỏng BLER trung bình khi thực hiện lấy mẫu cặp giá
trị d1 = 900m, d2 = 950m và d1= 1500m, d2 = 1600m
Kết quả nhận được cho thấy khi tăng khoảng từ trạm phát đến người dùng
thì tỉ lệ lỗi khối trung bình sẽ tăng lên khi truyền với cùng một công suất phát. Cụ
thể, cùng công suất phát P/𝜎2
= 145 dB, khi d1 = 900m, d2 = 950m thì lỗi khối
trung bình của u1, u2 lần lượt là 10-4, 10-2. Khi khoảng cách tăng lên d1 = 1500m,
d2 = 1600m thì lỗi khối trung bình của u1, u2 lần lượt là 10-3, 10-1.
Khi người dùng ở càng xa thì việc truyền tín hiệu đến người dùng sẽ cần
nhiều công suất, chưa kể đến đường truyền xa sẽ tăng sự ảnh hưởng bởi các tín
hiệu gây nhiễu. Do đó, ở cặp giá trị xa hơn d1 = 1500m, d2 = 1600m sẽ có lỗi khối
nhiều hơn khi truyền cùng một công suất.
Vì vậy trong môi trường thực tế cần dựa vào phạm vi phát tín hiệu đến
người dùng để lựa chọn mức công suất phù hợp. Người dùng ở khoảng cách càng
xa thì lỗi khối càng nhiều vì vậy cần tăng mức công suất phát, ngược lại người
dùng ở khoảng cách gần sẽ có lỗi khối ít hơn nên có thể giảm công suất truyền.

37
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG
PHÁT TRIỂN
5.1 KẾT LUẬN
Bài báo cáo trình bày được cơ sở lý thuyết về đa truy cập phi trực giao,
phương thức truyền gói tin ngắn và các kỹ thuật được áp dụng trong mô hình hệ
thống. Trình bày được công thức, sơ đồ khối và lựa chọn các thông số mô phỏng
cần thiết cho truyền gói tin ngắn trong mạng NOMA.
Bài báo cáo thể hiện rõ kết quả mô phỏng BLER trung bình theo công thức
mô phỏng, công thức phân tích và công thức phân tích tiệm cận.
Chúng tôi đã thực hiện phân tích và đánh giá hiệu suất của từng người dùng
khi nhận gói tin từ nguồn phát. Nhìn chung, công suất phát càng lớn thì giá trị tốc
độ truyền dữ liệu sẽ càng cao, đồng thời giá trị BLER sẽ được cải thiện một cách
đáng kể. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng mô hình hệ thống NOMA có thể cung
cấp một nền móng vững chắc để phục vụ cho việc phát triển các kỹ thuật góp
phần cải thiện chất lượng dịch vụ cho các hệ thống truyền thông không dây dựa
theo NOMA trong tương lai.
5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Hệ thống truyền gói tin ngắn trong mạng NOMA có tỉ lệ lỗi khối phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như hệ số phân bổ công suất, khoảng cách đến người dùng, số
bit phát... Vì vậy khi đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu nhận
được của người dùng thì việc tiếp theo cần thực hiện là tối ưu các hệ số để giảm
lỗi khi truyền nhưng vẫn đảm bảo tiết kiệm tài nguyên.
Ở mô hình nghiên cứu chỉ đang thực hiện truyền tín hiệu đến hai người
dùng, vì vậy cần đánh giá hiệu suất của hệ thống thông tin vô tuyến khi số lượng
người dùng tăng lên, song song đó là kết hợp với kỹ thuật loại bỏ can nhiễu phức
tạp hơn.

38
Ngoài tính vượt trội về độ tin cậy và đáp ứng được nhiều người dùng trong
hệ thống mạng đa truy cập phi trực giao thì tốc độ truyền dữ liệu là yếu tố quan
trọng cần xét đến. Ngoài ra, có thể kết hợp với công nghệ bề mặt phản xạ thông
minh (Reconfigurable Intelligent Surface - RIS) để ứng dụng vào mô hình hệ
thống mạng NOMA để cải thiện tốc độ của luồng thông tin mà người dùng có thể
nhận được.

39
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Ngô Thanh Hải, Nguyễn Thái Công Nghĩa, Đặng Lê Khoa, “Hiệu năng
đường xuống trong hệ thống đa truy nhập phi trực giao sử dụng tỉ
số Log – Likelihood”, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa
học Tự nhiên, 4(3):621-632.
[2] Z. Ding, M. Peng, and H. V. Poor, “Cooperative non-orthogonal multiple
access in 5G systems,” IEEE Commun. Lett., vol. 19, no. 8, pp. 1462- 1465,
Aug. 2015.
[3] Hyoungju Ji, Sunho Park, Jeongho Yeo, Younsun Kim, Juho Lee, and
Byonghyo Shim, “Introduction to Ultra Reliable and Low Latency
Communications in 5G”.
[4] Y. Yu, H. Chen, Y. Li, Z. Ding, and B. Vucetic, “On the performance of
non orthogonal multiple access in short-packet communications,” IEEE
Commun. Lett, vol. 22, no. 3, pp. 590-593, Mar. 2018.
[5] Xiazhi Lai, Qi Zhang, Member, IEEE, and Jiayin Qin “Cooperative
NOMA Short Packet Communications in Flat Rayleigh Fading Channels”, IEEE
Transactions on Vehicular Technology, Volume: 68, Issue: 6, June 2019.
[6] H. Chen, “Ultra-reliable low latency cellular networks: Use cases,
challenges and approaches”. Địa chỉ: https://arxiv.org/abs/1709.00560 , 2/9/2017.
[7] B. Makki, “Finite block-length analysis of the incremental redundancy
HARQ,” IEEE Wireless Commun. Lett, vol. 3, no. 5, pp. 529–532, Oct. 2014.
[8] Y. Yu, H. Chen, Y. Li, Z. Ding, and B. Vucetic, “On the performance of
non orthogonal multiple access in short-packet communications”, IEEE
Commun. Lett, vol. 22, no. 3, pp. 590-593, Mar. 2018.

Đồ Án Tốt Nghiệp Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Viễn Thông, 9 Điểm.docx

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đồ Án Tốt Nghiệp Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Viễn Thông, 9 Điểm.docx

Similar to Đồ Án Tốt Nghiệp Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Viễn Thông, 9 Điểm.docx (20)

More from Viết Thuê Đề Tài Trọn Gói Zalo: 0973287149

More from Viết Thuê Đề Tài Trọn Gói Zalo: 0973287149 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

Đồ Án Tốt Nghiệp Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Viễn Thông, 9 Điểm.docx