Khả năng tán xạ ngược của gói tin với chiều dài hữu hạn trong truyền thông UAV

Bài viết "Khả năng tán xạ ngược của gói tin với chiều dài hữu hạn trong truyền thông UAV" đưa ra biểu thức thông lượng và BLER của thiết bị bay không người lái (UAV) hỗ trợ hệ thống truyền thông tán xạ ngược dựa trên khối dữ liệu với chiều dài hữu hạn. Mô phỏng Monte carlo được sử dụng để kiểm chứng các kết quả phân tích đã trình bày và đánh giá phẩm chất hệ thống đề xuất. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khả năng tán xạ ngược của gói tin với chiều dài hữu hạn trong truyền thông UAV Khả năng tán xạ ngược của gói tin với chiều dài hữu hạn trong truyền thông UAV Chu Tiến Dũng, Trần Mạnh Hoàng, Thiều Hữu Cường Trường Đại học Thông tin Liên lạc Tóm tắt: Bài báo đưa ra biểu thức thông lượng và BLER của thiết bị bay không người lái (UAV) hỗ trợ hệ thống truyền thông tán xạ ngược dựa trên khối dữ liệu với chiều dài hữu hạn. Mô phỏng Monte carlo được sử dụng để kiểm chứng các kết quả phân tích đã trình bày và đánh giá phẩm chất hệ thống đề xuất. Từ khóa: Thiết bị không người lái (UAV), tán xạ ngược, chiều dài gói tin hữu hạn. I. GIỚI THIỆU Ngày nay, truyền thông chiều dài khối dữ liệu hữu hạn, thiết bị không người lái (UAV) và liên lạc tán xạ ngược đang là các kỹ thuật đầy hứa hẹn được triển khai cho công nghệ không dây 5G và 6G [1, 2]. Do đó, các nghiên cứu dựa trên các kỹ thuật này đã phát triển rất nhanh trong thời gian gần đây. Tuy nhiên , hầu hết các nghiên cứu này đang xem xét liên lạc với khối dữ liệu độ dài lớn phục vụ người dùng mặt đất trong hệ thống truyền thông không dây. Trong khi đó , liên lạc tán xạ ngược do hai vị trí chỉ phù hợp cho hệ thống truyền gói tin ngắn. Kết nghiên cứu trong [3] đã chỉ ra khoảng cách truyền tán xạ ngược có thể đạt 2.8 km. Vì vậy, các thiết bị tán xạ ngược có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu cho hệ thống điều khiển từ xa với hỗ trợ của UAV hay hệ thống các cảm biến. Tuy nhiên, việc kết hợp liên lạc tán xạ ngược, gói tin ngắn và UAV chưa được khảo sát. Từ vấn đề trên đã thúc đẩy chúng tôi xây dựng mô hình truyền thông dựa trên gói tin độ dài hữu hạn có sự hỗ trơ UAV với khả năng tán xạ ngược. Bằng các phân tích toán học, chúng tôi đưa ra biểu thức tỉ lệ lỗi chiều dài gói tin trung bình (BLER) của mô hình đề xuất cho việc đánh giá chất lượng hệ thống. II. MÔ HÌNH HỆ THỐNG Hình 1. Sơ đồ khối hệ thống Mô hình hệ thống bao gồm: một trạm điều khiển mặt đất, một UAV và các người dùng BDn . Cụ thể, tọa độ UAV khi bay được thể hiện ở tọa độ (r sin  , r cos  , H ) . BDn hoạt động như thiết bị tán xạ ngược bố trí tại ( xDn , yDn ,0) . Quá trình liên lạc được chia làm 3 giai đoạn: đầu tiên, UAV truyền tín hiệu vô tuyến đến các BDn . Thứ hai, tín hiệu bị tán xạ ngược từ BDn đến UAV. Thứ 3, tín hiệu được truyền từ UAV đến GS. Tín hiệu nhận được tại BDn trong giai đoạn đầu là: yBDn  PV g n ,1 s1  z BDn , (1) 133 Trong đó n {1, , N} và gn,1   hn,1 / dVUn là hệ số kênh truyền từ UAV đến BDn đã được tính từ công suất kênh truyền theo tham chiếu với khoảng cách 1 m , hn,1 là fading quy mô nhỏ có phân bố Nakagami. dVU n  ( xDn  r sin  ) 2  ( yDn  r cos  ) 2  H 2 là khoảng cách giữa UAV đến BDn ,  là góc nâng của UAV, S1 là tín hiệu truyền của UAV, z BDn ~ C (0,  n2 ) là tạp âm Gauss tại BDn . Trong giai đoạn 2, tín hiệu được phản xạ với hệ số  B từ BDn đến UAV. Vì vậy, tín hiệu nhận được tại UAV thông qua đa truy cập phân chia theo thời gian được xác định như sau: yUAV   B PV g n ,1 g n ,2 s1 sn,2   B g n,2 z BDn  zUAV , (2) Trong đó gn,2   hn,2 / dVUn là hệ số kênh truyền từ BDn đến UAV. sn,2 tín hiệu truyền từ BDn . zUAV ~ C (0,  n2 ) là tạp âm Gauss tại UAV. Xác suất xảy ra đường truyền thẳng (LOS) giữa UAV và BDn phụ thuộc vào môi trường 1 180o  H  PLoS  và PNLoS  1  PLoS trong đó a và b là hằng số , n  arcsin   . Từ (2), SNR tại UAV 1  a.exp  b(n  a)    dVU  n   được viết lại như:  B PV | g n,1 |2 | g n,2 |2 n  , (3)  B | g n,2 |2  U2AV III. PHÂN TÍCH THÔNG LƯỢNG VÀ BLER Khi chiều dài của gói dữ liệu là đủ lớn, ( m  100 ) , BLER tại UAV của hệ thống xem xét được cho từ Hàm Q phân bố Gauss [4] do đó:  n  Q((C ( n )  Rn ) / V ( n ) / m ). (4) Trong đó C( n )  log2 (1   n ) là dung lượng shanon. V ( n )  (1  1/ (1   i )2 )(log 2 e)2 là sự phân tán kênh và Rn là tốc độ truyền của ...