SỰ KẾT HỢP GIỮA KỸ THUẬT ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO và ANTEN ĐA NGÕ VÀO ĐA NGÕ RA QUY MÔ LỚN

 Mạng di động thế hệ 5G được dự đoán sẽ chiếm đến 45% tổng lưu lượng thông tin toàn cầu vào năm 2025 mặc dù mạng này mới bắt đầu được thương mại hoá từ cuối năm 2020. Việc lưu lượng thông tin tăng lên xuất phát từ sự tăng kỷ lục số lượng người dùng, các thiết bị đầu cuối có kết nối Internet và đặc biệt là sự xuất hiện ngày càng nhiều điện thoại thông minh với nhiều ứng dụng đòi hỏi lưu lượng truyền lớn. Điều này đang đặt ra một thách thức rất lớn cho các mạng thông tin di động thế hệ mới về việc đảm bảo đồng thời dung lượng truyền và hiệu năng. Cụ thể, các mạng thông tin di động thế hệ sau 5G (beyond 5G) phải đạt các tiêu chí quan trọng như sau:

- Dung lượng dữ liệu tăng 1000 lần

- Số lượng người dùng tăng 10 lần

- Mức tiêu thụ năng lượng giảm 10 lần

- Độ trễ xử lý giảm 10 lần

Do vậy, để đáp ứng được các yêu cầu của mạng di động thế hệ mới, nhiều kỹ thuật tiên tiến đã được đề xuất. Trong đó, kỹ thuật antenna đa ngõ vào đa ngõ ra quy mô lớn (massive Multiple Input Multiple Output – MIMO) và kỹ thuật đa truy cập phi trực giao (Non Orthogonal Multiple Access – NOMA) là hai kỹ thuật hiện đang thu hút sự quan tâm đáng kể của cộng đồng các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực viễn thông vì những ưu điểm nổi bật của chúng. Trong khi các nghiên cứu về NOMA đang được xem xét để trở thành chuẩn hoá ở các thế hệ mạng di động tiếp theo thì massive MIMO đã là một công nghệ trong bộ tiêu chuẩn của 5G và được xem là một trong những công nghệ cốt lõi ở các thế hệ sau. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào một trong hai kỹ thuật và có rất ít công trình nghiên cứu kết hợp hai kỹ thuật này trong một hệ thống hoàn chỉnh.

Trong một nghiên cứu hợp tác gần đây có sự tham gia của Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng, một hệ thống thông tin tích hợp các kỹ thuật NOMA và massive MIMO trong các điều kiện kênh truyền thực tế cho mạng di động băng rộng như mạng 5G và sau 5G đã được đề xuất, giúp khai thác các ưu điểm của hai kỹ thuật trên.

Cụ thể, nghiên cứu này trình bày mô hình toán học và xây dựng biểu thức tính toán dung lượng kênh truyền cực đại của hệ thống NOMA – massive MIMO và phát triển các thuật toán tối ưu hóa hiệu năng của hệ thống đa người dùng trong trường hợp kênh truyền không lý tưởng. Kết quả nghiên cứu của đề tài có tính cấp thiết và thực tiễn trong việc khai thác hệ thống, giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng phổ, cung cấp đa truy cập đồng thời đến một số lượng lớn người dùng / thiết bị trong bối cảnh nguồn tài nguyên vật lý (tần số, thời gian..) hạn hẹp.

Kết quả của nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY (vol. 70, no. 5) tháng 5, 2021 [https://bit.ly/3NmoDmD]. Đây là tạp chí được xếp hạng Q1 (Scimago/ISI) và thuộc top 2% của ngành Viễn thông. Tác giả chính của bài báo là TS. Lê Thị Phương Mai, giảng viên khoa Điện tử Viễn thông thuộc trường.

[Giải thích từ ngữ]

NOMA: là kỹ thuật thay đổi cách thức truyền dẫn so với các thế hệ mạng trước (từ 1G đến 4G) bằng cách phân bố mức công suất khác nhau hoặc gán các bộ mã hoá có mật độ thấp hoặc ít tương quan chéo với nhau (low-density or low cross-correlation codes) cho các người dùng khác nhau. Nhờ vậy, kỹ thuật truyền dẫn này có khả năng đáp ứng được nhu cầu kết nối quy mô lớn (massive connectivity), cho phép tăng khả năng cung cấp truy cập đến nhiều người / thiết bị mà không làm ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên vật lý vốn rất hạn chế, đặc biệt trong bối cảnh của kỷ nguyên Internet vạn vật (IoT).

Massive MIMO: là kỹ thuật cho phép thiết kế số lượng lớn antenna ở các trạm phát (từ 64 antenna trở lên), được coi là công nghệ đột phá cho mạng di động trong việc gia tăng cực lớn dung lượng kênh truyền (dung lượng kênh truyền của hệ thống sử dụng massive MIMO trong điều kiện lý tưởng có thể tăng không giới hạn, tỉ lệ thuận với số antenna tại trạm phát).

[Tiểu sử]

TS. Lê Thị Phương Mai tốt nghiệp Tiến sĩ chuyên ngành Viễn thông tại Đại học Sapienza University of Rome năm 2019 và hiện đang nghiên cứu, giảng dạy tại khoa Điện tử Viễn thông, trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng. Là tác giả của trên 20 bài báo quốc tế, trong đó có các bài thuộc tạp chí khoa học uy tín (Q1/Scimago, ISI), chủ nhiệm 01 đề tài cấp Bộ [https://bit.ly/3yNpTLr].

TS. Lê Thị Phương Mai vinh hạnh là 1 trong 30 nhà khoa học được nhận học bổng sau tiến sĩ tại Việt Nam của Quỹ VINIF năm 2021, là một trong những sự kiện khoa học công nghệ thuộc 10 dấu ấn, sự kiện nổi bật trong năm 2021 của Đại học Đà Nẵng.