Luận án Nghiên cứu ứng dụng bộ mã hóa tự động (ae) nâng cao hiệu năng truyền thông của mạng không dây trên cơ thể sống (wban)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ BÙI THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ MÃ HÓA TỰ ĐỘNG (AE) NÂNG CAO HIỆU NĂNG TRUYỀN THÔNG CỦA MẠNG KHÔNG DÂY TRÊN CƠ THỂ SỐNG (WBAN) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ BÙI THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ MÃ HÓA TỰ ĐỘNG (AE) NÂNG CAO HIỆU NĂNG TRUYỀN THÔNG CỦA MẠNG KHÔNG DÂY TRÊN CƠ THỂ SỐNG (WBAN) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 9 52 02 03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS.TS Trần Xuân Nam 2. TS Phan Huy Anh Hà Nội - 2024 iLỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của các cán bộ hướng dẫn. Các nội dung, số liệu và kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được bất kỳ ai công bố trong bất cứ công trình nào khác, các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ. Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2024 Tác giả luận án Bùi Thị Thanh Tâm ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ cũng như quan tâm, động viên từ nhiều cơ quan, đơn vị và cá nhân. Trước hết, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tập thể cán bộ hướng dẫn GS.TS. Trần Xuân Nam và TS. Phan Huy Anh. Các thầy đã tận tình dẫn đường, chỉ lối cho nghiên cứu sinh trên con đường học tập, tiếp thu và phát triển các tri thức khoa học. Các thầy luôn đặt niềm tin ở học sinh, tạo nguồn động lực và nhiệt huyết, đồng thời xây dựng tính kiên trì và lòng say mê trong nghiên cứu khoa học. Đặc biệt, nghiên cứu sinh được học hỏi từ các thầy tác phong công tác chuẩn mực, phương pháp làm việc khoa học để dần hoàn thiện bản thân. Tiếp theo, nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Viện KH-CN quân sự, Thủ trưởng Phòng Đào tạo và Viện Điện tử đã tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh hoàn thành nhiệm vụ. Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các nhà khoa học của Viện KH-CN quân sự, Khoa Vô tuyến điện tử - Học viện KTQS, Nhóm nghiên cứu mạnh về Thông tin tiên tiến (AWC) đã có các góp ý quý báu cho nghiên cứu sinh trong quá trình thực hiện luận án này. Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn trong cuộc sống. Nghiên cứu sinh đặc biệt muốn gửi lời cảm ơn đến các bố mẹ, chồng và hai con trai nhỏ đã luôn ở bên cạnh, sẻ chia vui buồn và động viên để nghiên cứu sinh đạt được những kết quả như hôm nay. Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2024 Tác giả luận án Bùi Thị Thanh Tâm iii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi DANH MỤC CÁC BẢNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi MỞ ĐẦU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ TRUYỀN THÔNG TRONG MẠNG WBAN VÀ KỸ THUẬT HỌC SÂU . . . . . . 8 1.1 Giới thiệu về WBAN và các ứng dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.1 Khái niệm WBAN và chuẩn IEEE 802.15.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.2 Các ứng dụng của WBAN .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.3 Mô hình kênh WBAN .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2 Hệ thống MIMO, MIMO hợp tác và ứng dụng truyền thông trong WBAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.2.1 Hệ thống MIMO .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.2.2 Hệ thống MIMO hợp tác . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.2.3 Hệ thống MIMO và MIMO hợp tác trong WBAN .. . . . . . . . . . 31 1.3 Kỹ thuật học sâu và kỹ thuật Autoecoder trong các hệ thống truyền thông vô tuyến . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.3.1 Giới thiệu về học máy, học sâu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.3.2 Ứng dụng kỹ thuật Autoencoder trong truyền thông vô tuyến 38 1.4 Tham số đánh giá hiệu năng của hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.5 Các hướng nghiên cứu mở về ứng dụng Autoencoder trong WBAN và định hướng phát triển của luận án. . . . . . . 42 1.6 Kết luận chương 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 iv CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG MIMO ỨNG DỤNGKỸ THUẬTAUTOENCODER CHOMẠNG WBAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.1 Mô hình WBAN sử dụng hệ thống truyền thông MIMO ứng dụng kỹ thuật AE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.1.1 Các hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.1.2 Các bộ tách tín hiệu MIMO ứng dụng kỹ thuật học sâu . . . . 53 2.2 Đề xuất hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE dán nhãn theo symbol sử dụng bộ tách RTN cho WBAN . . . . . 60 2.2.1 Hệ thống SWAE-MIMO sử dụng bộ tách RTN.. . . . . . . . . . . . . . 60 2.2.2 Phương pháp huấn luyện hệ thống SWAE-MIMO sử dụng bộ tách RTN .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.3 Đề xuất hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE dán nhãn theo bit sử dụng bộ tách MMSE và MMSEnet cho WBAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2.3.1 Các hệ thống BWAE-MIMO sử dụng các bộ tách MMSE và MMSEnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2.3.2 Phương pháp huấn luyện hệ thống BWAE-MIMO .. . . . . . . . . . 70 2.4 Các kết quả mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 2.5 Kết luận chương 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG MIMO HỢP TÁCỨNGDỤNGKỸ THUẬTAUTOENCODER CHO MẠNG WBAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.1 Mô hình hệ thống WBAN sử dụng truyền thông MIMO hợp tác ứng dụng kỹ thuật AE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.1.1 Hệ thống SISO hợp tác theo phương pháp DF ứng dụng kỹ thuật AE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 v3.1.2 Hệ thống SISO chuyển tiếp theo phương pháp AF ứng dụng kỹ thuật AE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.2 Đề xuất hệ thống MIMO hợp tác theo phương pháp AF ứng dụng kỹ thuật AE cho WBAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 3.2.1 Hệ thống AE-AF sử dụng bộ kết hợp MMSE .. . . . . . . . . . . . . . . 88 3.2.2 Hệ thống AE-AF sử dụng bộ kết hợp RTN .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.2.3 Phương pháp huấn luyện các hệ thống AE-AF. . . . . . . . . . . . . . . 94 3.3 Đề xuất các hệ thống MIMO hợp tác theo phương pháp DF ứng dụng kỹ thuật AE cho WBAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.3.1 Hệ thống AE-DF sử dụng bộ kết hợp MMSEnet . . . . . . . . . . . . . 97 3.3.2 Hệ thống AE-DF sử dụng bộ kết hợp RTN.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.3.3 Phương pháp huấn luyện các hệ thống AE-DF. . . . . . . . . . . . . . . 102 3.4 Các kết quả mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 3.4.1 Kết quả mô phỏng các hệ thống AE-AF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 3.4.2 Kết quả mô phỏng các hệ thống AE-DF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.5 Kết luận chương 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 KẾT LUẬN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ. . .119 TÀI LIỆU THAM KHẢO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT a Một biến số a Một véc-tơ A Một ma trận aij Phần tử hàng thứ i cột thứ j của ma trận A AH Chuyển vị liên hợp phức của ma trận A AT Chuyển vị của ma trận A A−1 Phép lấy đảo ma trận A Cm×n Tập các số phức là các ma trận có kích thước m× n Rm×n Tập các số thực là các ma trận có kích thước m× n log (·) Logarit cơ số tự nhiên loga (·) Logarit cơ số a exp{·} Hàm mũ min{·} Lấy giá trị cực tiểu max{·} Lấy giá trị cực đại N (ν, σ2) Phân bố chuẩn (Normal) có giá trị trung bình ν và phương sai σ2 tr{A} Lấy tổng các phần tử trên đường chéo chính của ma trận A Onehot{·} Dán nhãn Onehot De-onehot{·} Giải dán nhãn Onehot argmax k∈K {F} Lấy k thuộc tập K khi hàm F đạt cực đại tại k ∂F ∂f Đạo hàm từng phần hàm F theo biến f lim k→∞ {F} Lấy giới hạn biểu thức F khi k →∞ E {·} Toán tử kỳ vọng Q{·} Toán tử quyết định vii Pr {·} Hàm xác suất Re { a } Lấy lấy phần phực của số phức a Im { a } Lấy lấy phần ảo của số phức a∑L l=1 xl Tổng các phần tử xl, với l = 1, 2, · · · , L ∥a∥2 Chuẩn Euclid của véc-tơ a ∥a∥22 Bình phương chuẩn Euclid của véc-tơ a AE Bộ mã hóa tự động (Autoencoder) AE-AF Hệ thống MIMO hợp tác khuếch đại chuyển tiếp dựa trên mã hóa tự động (Autoencoder Amplify-and-Forward) AE-DF Hệ thống MIMO hợp tác giải mã chuyển tiếp dựa trên mã hóa tự động (Autoencoder Decode-and-Forward) AF Khuếch đại và chuyển tiếp (Amplify-and-Forward) AIC Tiêu chuẩn thông tin Akaike (Akaike Information Criterion ) ANN Mạng nơ-ron nhân tạo (Artificial Neural Network ) AWGN Tạp âm trắng, chuẩn, cộng tính (Additive White Gaussian Noise) BCE Entropy chéo nhị phân (Binary cross-entropy) BIC Tiêu chuẩn thông tin Bayes (Bayesian Information Criterion ) BER Tỷ số lỗi bit (Bit Error Rate) BLER Tỷ số lỗi khối (Block Error Rate) BP Lan truyền ngược (Back Propagation) BPSK Khóa dịch pha nhị phân (Binary Phase Shift Keying) MPSK Khóa dịch pha M mức (M -ary Phase Shift Keying) BWAE Bộ mã hóa tự động dán nhãn theo bit (Bit-Wise Autoencoder) viii CC Hợp tác mã hóa (Coded Cooperation) CCE Entropy chéo phân loại (Categorial Cross-Entropy) CF Nén và chuyển tiếp (Compress-and-Forward) CFO Sai lệch tần số sóng mang (Carrier Frequency Offset) CM Mô hình kênh (Channel Model) CNN Mạng tích chập (Convolution Neural Network) CSI Thông tin trạng thái kênh (Channel State Information) DEMUX Bộ phân chia kênh (Demultiplexing) DF Giải mã và chuyển tiếp (Decode-and-Forward) DL Học sâu (Deep Learning) ECG Điện tâm đồ (Electrocardiogram) EEG Điện não đồ (Electroencephalogram) FC Kết nối đầy đủ (Fully-connected) FM Điều chế tần số (Frequency Modulated) FNN Mạng nơ-ron kết nối đầy đủ (Fully-connected Neural Network) ICI Nhiễu xuyên kênh (InterChannel Interference) IEEE Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ISI Nhiễu xuyên dấu (InterSymbol Interference) ISM Công nghiệp, khoa học và y tế (Industrial, Scientific and medical) IR Xung vô tuyến (Impulse Radio) IoT Internet kết nối vạn vật (Internet of Thing) HBC Truyền thông trên cơ thể (Human Body Communication) LOS Tia truyền thẳng (Line Of Sight) MAC Điều khiển truy nhập (Medium Access Control) ix MIMO Đa đầu vào đa đầu ra (Multiple Input Multiple Output) ML Học máy (Machine Learning) MLD Tách sóng hợp lẽ cực đại (Maximum Likelihood Detection) MMSE Sai số bình phương trung bình nhỏ nhất (Minimum Mean Square Error) MMSEnet Mạng tách dựa trên sai số bình phương trung bình nhỏ nhất (Minimum Mean Square Error network) MI Thông tin tương hỗ (Mutual Information) MICS Dịch vụ truyền thông y tế xâm lấn (Medical Implant Communication Service) MSE Sai số bình phương trung bình (Mean Square Error) MQAM Điều chế biên độ cầu phương M mức (M -ary Quadrature Amplitude Modulation) MRC Kết hợp tỷ số cực đại (Maximal Ratio Combining) MUX Bộ ghép kênh (Multiplexing) NLOS Không có tia truyền thẳng (Non Line Of Sight) PDF Hàm mật độ xác suất (Probability Density Function) PHY Vật lý (Physical) QPSK Khóa dịch pha cầu phương (Quadature Phase Shift Keying) QoS Chất lượng dịch vụ (Quality of Service) RNN Mạng hồi quy (Recurrent Neural Network ) RTN Mạng biến đổi vô tuyến (Radio Transformer Network) SC Kết hợp lựa chọn (Selection Combining) SDM Ghép kênh không gian (Spatial Division Multiplexing) SER Tỷ số lỗi symbol (Symbol Error Rate) SGD Giảm dần độ dốc ngẫu nhiên (Stochastic Gradient Descent) SISO Đơn đầu vào đơn đầu ra (Single Input Single Output) xSNR Tỷ số tín trên tạp (Signal to Noise Ratio) STBC Mã khối không gian thời gian (Space-Time Block Code) SVD Phân tách giá trị riêng (Singular Value Decomposition) SWAE Bộ mã hóa tự động dán nhãn theo symbol (Symbol-Wise Autoencoder) UWB Băng tần siêu rộng (Ultra Wideband) WBAN Mạng không dây trên cơ thể (Wireless Body Area Network) WMTS Dịch vụ y tế từ xa không dây (Wireless Medical Telemetry Services) WSN Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) ZF Cưỡng bức bằng không (Zero Forcing) xi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Các liên kết truyền thông trong WBAN [26] . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Bảng 1.2 Các mô hình kênh pha đinh ở tần số 2,45 GHz [42] . . . . . . . . . 25 Bảng 1.3 Các kiểu lớp nơ-ron trong mạng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Bảng 1.4 Một số hàm kích hoạt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Bảng 2.1 Cấu trúc hệ thống SWAE-MIMO-RTN .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Bảng 2.2 Phép dãn nhãn các tín hiệu phát thành véc-tơ one-hot . . . . . 65 Bảng 2.3 Cấu trúc hệ thống BWAE-MIMO sử dụng bộ tách MMSE . 68 Bảng 2.4 Phép dán nhãn các tín hiệu phát theo bit với Nt = 2 và k = 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Bảng 2.5 Tham số huấn luyện và đánh giá các hệ thống MIMO .. . . . . 72 Bảng 3.1 Cấu trúc hệ thống AE-AF-MMSE .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Bảng 3.2 Cấu trúc một bộ tách RTN .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Bảng 3.3 Cấu trúc của các máy phát (TxS, TxR) và máy thu (RxR, RxD) của hệ thống AE-DF-MMSEnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Bảng 3.4 Tham số huấn luyện và đánh giá các hệ thống MIMO hợp tác . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 xii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Mô hình mạng WBAN điển hình. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Hình 1.2 Biểu đồ phân bổ băng tần của WBAN ở các quốc gia [26].. 10 Hình 1.3 Ứng dụng mạng WBAN trong quân sự. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Hình 1.4 Hệ thống MIMO.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Hình 1.5 Hệ thống MIMO hợp tác. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Hình 1.6 Mô hình học máy điển hình. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Hình 1.7 Mô hình toán học của một nơ-ron. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Hình 1.8 Cấu trúc mạng nơ-ron sâu FNN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Hình 1.9 Hệ thống thông tin ứng dụng AE trên kênh AWGN [91]. . . . 39 Hình 1.10 Các liên kết truyền tin trên cơ thể của WBAN. . . . . . . . . . . . . . 43 Hình 2.1 Hệ thống MIMO truyền thống (hình trên) và hệ thống MIMO ứng dụng kỹ thuật AE (hình dưới). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Hình 2.2 Hệ thống AE-MIMO vòng kín với CSI ở máy phát [39]. . . . . 50 Hình 2.3 Hệ thống AE-MIMO vòng kín [110].. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Hình 2.4 Cấu trúc một lớp của mạng FullyCon [102]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Hình 2.5 Cấu trúc một lớp của mạng DetNet [102]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Hình 2.6 Cấu trúc mạng OAMP-Net2 [52]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Hình 2.7 Hệ thống SWAE-MIMO sử dụng bộ tách RTN. . . . . . . . . . . . . . 61 Hình 2.8 Hệ thống BWAE-MIMO sử dụng bộ tách MMSE. . . . . . . . . . . 67 Hình 2.9 Cấu trúc bộ tách tín hiệu MMSEnet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Hình 2.10 Phẩm chất hệ thống SWAE-MIMO-RTN với N = 2, 3, 4. . . . 73 Hình 2.11 Phẩm chất hệ thống BWAE-MIMO-RTN với N = 4 . . . . . . . . 74 Hình 2.12 Chòm sao tín hiệu trên một ăng-ten phát của SWAE- MIMO-RTN và BWAE-MIMO-RTN với N = 4 được gắn nhãn. . . 75 xiii Hình 2.13 Chòm sao tín hiệu phát trên 4 ăng-ten phát của hệ thống BWAE-MIMO-RTN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Hình 2.14 Phẩm chất hệ thống BWAE-MIMO-MMSE với N = 2, 4, 8 và M = 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Hình 2.15 Phẩm chất hệ thống BWAE-MIMO-MMSE với N = 2 và M = 2, 4, 8, 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Hình 2.16 Phẩm chất hệ thống BWAE-MIMO-MMSEnet với N = 4 và M = 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Hình 2.17 Phẩm chất hệ thống BWAE-MIMO-MMSEnet. . . . . . . . . . . . . . 78 Hình 3.1 Hệ thống MIMO hợp tác tổng quát (hình trên) và hệ thống MIMO hợp tác ứng dụng kỹ thuật AE (hình dưới). . . . . . . . . . . . . . . . 81 Hình 3.2 Hệ thống SISO hợp tác theo phương pháp DF ứng dụng AE [73]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Hình 3.3 Hệ thống chuyển tiếp AE-RSISO-AF dán nhãn theo bit [47]. 85 Hình 3.4 Hệ thống AE-AF-MMSE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Hình 3.5 Cấu trúc nút đích của hệ thống AE-AF sử dụng bộ kết hợp RTN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Hình 3.6 Hệ thống AE-DF sử dụng bộ kết hợp MMSEnet. . . . . . . . . . . . 98 Hình 3.7 Hệ thống AE-DF sử dụng bộ kết hợp RTN. . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Hình 3.8 Phẩm chất hệ thống AE-AF-MMSE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Hình 3.9 Phẩm chất hệ thống AE-AF-RTN với N = 2, 3. . . . . . . . . . . . . . 108 Hình 3.10 Giá trị sai lệch BCE theo số vòng huấn luyện. . . . . . . . . . . . . . . 108 Hình 3.11 Phẩm chất của AE-AF-RTN không có đường trực tiếp với N = 2 và LR = 1, 2, 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Hình 3.12 Phẩm chất hệ thống AE-DF-MMSEnet khi tăng số lớp L. . 110 Hình 3.13 Phẩm chất hệ thống AE-DF-MMSEnet với N = 2, L = 0. . 111 xiv Hình 3.14 So sánh phẩm chất BER của AE-DF-MMSEnet với DF- MMSE với N = 2, 3, 4 và L = 0, 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Hình 3.15 So sánh phẩm chất BER của AE-DF-MMSEnet với DF- MMSE với N = 2, L = 0, 4 và σ2E = 0,005; 0,01.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Hình 3.16 Phẩm chất BER của AE-DF-MMSEnet có CSI không hoàn hảo phụ thuộc SNR với N = 2, L = 0, 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Hình 3.17 Phẩm chất hệ thống AE-DF-RTN với N = 2. . . . . . . . . . . . . . . . 114 Hì