Thu thập năng lượng trong mạng hợp tác đa truy cập phi trực giao có đường truyền trực tiếp

Hội nghị Khoa học trẻ lần 3 năm 2021 (YSC2021) – IUH

Ngày 05-06/8/2021 ISBN: 978-604-920-123-3

© 2021 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 213

ID: YSC3F.223

THU THẬP NĂNG LƯỢNG TRONG MẠNG HỢP TÁC ĐA TRUY CẬP PHI

TRỰC GIAO CÓ ĐƯỜNG TRUYỀN TRỰC TIẾP

HỒ NGỌC HUY1

, NGUYỄN THANH HẢI

2

, ĐÀO THỊ THU THUỶ3

, NGUYỄN THÀNH LUÂN4

,

PHÙ TRẦN TÍN5

Wireless Research Group (WINET), Khoa Công nghệ Điện tử, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố

Hồ Chí Minh

1

[email protected],

2

[email protected],

3

[email protected],

4

[email protected],

5

[email protected]

Tóm tắt. Bài báo này nghiên cứu tác động tham gia của thông tin vô tuyến đồng thời truyền năng lượng

(SWIPT) và đa truy cập phi trực giao (NOMA) đến mạng hợp tác chuyển tiếp (CoR) khi có các đường trực

tiếp. Đặc biệt, những người dùng gần sử dụng giải mã và chuyển tiếp (DF) và thu năng lượng (EH) để hỗ

trợ truyền từ nguồn đến người dùng ở xa. Khai thác giao thức chuyển mạch thời gian (TSP) và giao thức

phân tách công suất (PSP) đến CoR dựa trên kết quả phân tích hệ thống NOMA cho xác suất dừng được

suy ra và thông lượng tương ứng thu được. Kết quả so sánh cho thấy PSP hoạt động tốt hơn TSP ở công

suất nguồn phát cao, trong khi ở chế độ công suất nguồn phát thấp, TSP vượt trội hơn so với PSP.

Từ khóa. Thu thập năng lượng, Giải mã và chuyển tiếp, Thông lượng, Xác suất dừng, Đa truy cập phi trực giao.

ENERGY HARVESTING IN NOMA-BASED COOPERATIVE NETWORKS WITH

DIRECT LINKS

Abstract. This paper studies the join impact of simultaneous wireless information and power transfer

(SWIPT) and non-orthogonal multiple access (NOMA) to the cooperative relay (CoR) network where direct

links exist. Particularly, the near users employ decode-and-forward (DF) and energy harvesting (EH) to

assist the transmission from the source to the far users. Exploiting time-switching protocol (TSP) and

power-splitting protocol (PSP) to the CoR-based NOMA system analytical results for the outage probability

are derived, and the corresponding throughput are obtained. Comparative results show that PSP outperforms

TSP at high transmit power, while at low transmit power regime, TSP is superior to PSP.

Keyworks. Energy harvesting, Decode and forward, Throughput, Outage Probability, Non orthogonal

multiple access.

1 GIỚI THIỆU

Thu nhập năng lượng tần sô vô tuyến (RF) là một trong những hướng nghiên cứu đang được quan tâm gần

đây [1],[2]. Biện pháp này cho phép các nút chuyển tiếp sẽ sử dụng năng lượng từ nguồn phát để cung cấp

năng lượng và tăng cường sức mạnh của nút chuyển tiếp trong các mạng chuyển tiếp [3]. Từ đó tăng hiệu

quả sử dụng, tránh các nguy cơ không mong muốn (ví dụ như các cảm biến được gắn vào cơ thể con người

trong y học) thay vì phụ thuộc và hạn chế của pin (vòng đời, tuổi thọ….) giảm thiểu ảnh hưởng tác động

đến môi trường (chất thải điện tử, lượng khí thải carbon…). Tín hiệu (RF) có thể mang năng lượng và thông

tin cùng một lúc nên các nút chuyển tiếp có thể đồng thời xử lý thông tin và thu nhập năng lượng [4].

Đa truy nhập không trực giao (NOMA) đã được công nhận là một giải pháp đầy hứa hẹn cho hiệu quả

quang phổ trong mạng không dây [5-11]. Công nghệ NOMA cho phép đa truy nhập (MA) trong miền công

suất và sử dụng hiệu quả phổ tần bằng cách khai thác thông tin trạng thái kênh của người dùng [5]. Người

dùng NOMA gần chuyển tiếp thông tin đến người dùng NOMA ở xa có điều kiện kém. Người sử dụng bị

hạn chế về năng lượng nên phải sử dụng năng lượng riêng (pin) để chuyển tiếp, ảnh hưởng đến thời gian

sử dụng. SWIPT là phương pháp hiệu quả có thể thu nhập năng lượng và giải mã thông tin cùng một dạng