Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGHIÊN CỨU CÁC THUẬT TOÁN PHÂN BỔ CÔNG SUẤT Ở MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DỰA TRÊN OFDM Giảng viên hướng dẫn NGUYỄN VĂN VINH S.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGHIÊN CỨU CÁC THUẬT TỐN PHÂN BỔ CƠNG SUẤT Ở MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DỰA TRÊN OFDM Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN VĂN VINH Sinh viên thực : NGUYỄN HỮU NGHI Lớp : 112165.1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, Ngày…Tháng Năm 2019 Giảng viên hướng dẫn THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT TÊN TIẾNG ANH TÊN TIẾNG VIỆT SNR IPW SDR Signal to Noise Ratio Iteractive Partitioned Waterfilling Software defined Radio Tỷ số tín hiệu nhiễu Đổ đầy nước phân chia lặp CR LAN MAN OFDM Cognitive Radio Local Area Network Metropolitan Area Network Orthogonal Frequency Division Multiplexing Primary User Secondary User Đài phát nhận thức Mạng vùng nội hạt Mạng vùng trung tâm Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Người dùng Người dùng vơ tuyến thơng minh Chuyển đổi Fourier nhanh ngược Phân bổ công suất đệ quy Thông tin trạng thái kênh Nối tiếp sang song song PU SU IFFT Inverse Fast Fourier Transform RPA CSI S/P FFT P/S CP FCC Recursive Power Allocation Channel State Information Serial-to-Parallel Fast Fourier Transform Parallel-to-Serial Cyclic Prefix Federal Communications Commission NC-OFDM Non-Contiguous Orthogonal Frequency Division Multiplexing BPSK DFT IDFT Binary Phase Shift Keying Discrete Fourier Transform Inverse Discrete Fourier Transform Vô tuyến định nghĩa phần mềm Chuyển đổi Fourier nhanh Song song sang nối tiếp Tiền tố vòng Ủy ban Truyền thông Liên bang Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao khơng liên tục Khóa dịch pha nhị phân Chuyển đổi Fourier rời rạc Chuyển đổi Fourier rời rạc ngược Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO (OFDM) 1.1 Khái niệm ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) 1.2 Khái niệm OFDM 1.3 Nguyên lý OFDM 1.4 Mơ hình hệ thống OFDM .11 CHƯƠNG II : PHÂN BỔ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC 13 2.1 Định nghĩa vô tuyến nhận thức .13 2.2 Hoạt động vô tuyến nhận thức 14 2.3 Mô hình hệ thống 14 2.3.1 Hệ thống Vô tuyến nhận thức giới hạn công suất nhiễu 14 2.3.2 Vô tuyến nhận thức – OFDM ràng buộc công suất phát kênh 16 2.3.3 Phân bổ công suất cho hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM không xét tới sóng mang lân cận 18 2.3.4 Phân bổ công suất hệ thống OFDM thông thường 18 2.3.5 Phân bổ công suất hệ thống Vô tuyến nhận thức-OFDM .20 2.3.6 Phân bổ công suất hệ thống Vơ tuyến nhận thức – OFDM có xét tới sóng mang bên 21 2.3.7 Phân bổ công suất trường hợp hai ràng buộc bất đẳng thức tuyến tính trọng số khác khơng 22 CHƯƠNG III: MỘT SỐ THUẬT TOÁN PHÂN BỔ CÔNG SUẤT Ở MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC 22 3.1 Thuật toán đổ đầy nước phân chia lặp: Điều kiện công suất phát tổng 22 3.1.2 Phân tích cấu trúc giải pháp tối ưu 22 3.1.3 Đổ đầy nước phân chia lặp 25 3.1.4 Các trường hợp suy biến .27 3.2 Thuật toán cho trường hợp tổng quát .28 3.3 Thuật tốn phân bổ cơng suất đệ quy cho trường hợp tổng quát .30 3.4 Kết mô 33 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐƯA RA HƯỚNG PHÁT TRIỂN 38 LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ vơ tuyến nhận thức (cognitive radio - CR) đời giúp cải thiện hiệu suất sử dụng phổ tần cho phép dịch vụ vơ tuyến sử dụng chung dải phổ Bên cạnh vô tuyến nhận thức, truyền thông đa chặng cho phép hệ thống mở rộng vùng phủ sóng cải thiện chất lượng tín hiệu vùng phủ sóng Tuy nhiên, nhược điểm truyền thơng đa chặng hiệu suất sử dụng phổ tần thấp Để giải vấn đề này, công nghệ vô tuyến nhận thức lựa chọn tốt Phương thức truyền dạng có ưu điểm cho phép mạng sơ cấp mạng thứ cấp đồng thời truyền nhận liệu miễn can nhiễu mạng thứ cấp không lớn mức chịu đựng máy thu sơ cấp Để thực điều này, máy phát thứ cấp thường phải điều chỉnh công suất phụ thuộc vào độ lợi kênh truyền can nhiễu từ máy phát thứ cấp đến máy thu sơ cấp dẫn đến vùng phủ sóng mạng thứ cấp thường giới hạn việc đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS hệ thống thứ cấp vấn đề thử thách Được định hướng hướng dẫn tận tình Thầy giáo Nguyễn Văn Vinh, em hoàn thành đồ án “Nghiên cứu thuật tốn phân bổ cơng suất mạng vô tuyến nhận thức dựa OFDM” CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO (OFDM) 1.1 Khái niệm ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) OFDM phương thức truyền liệu cách chia nhỏ thành nhiều luồng bit sử dụng chúng để điều chế nhiều sóng mang sử dụng cách 30 năm Ghép kênh phân chia theo số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) trường hợp đặc biệt truyền dẫn đa sóng mang, tức chia nhỏ luồng liệu tốc độ cao thành nhiều luồng liệu tốc độ thấp truyền đồng thời kênh truyền OFDM phương thức điều chế lý tưởng cho kênh có đáp tuyến tần số khơng phẳng Đặc biệt, ta phân tích kỹ kỹ thuật truyền dẫn OFDM không liên tục (NC-OFDM) mà ứng dụng Vơ tuyến thơng minh Đồng thời phân tích so sánh hiệu NC-OFDM với phương thức truyền dẫn khác Cuối chương đề cập tới vài ưu nhược điểm hệ thống OFDM 1.2 Khái niệm OFDM OFDM kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM phân toàn băng tần thành nhiều kênh băng hẹp, kênh có sóng mang Các sóng mang trực giao với sóng mang khác có nghĩa có số nguyên lần lặp chu kỳ kí hiệu Vì vậy, phổ sóng mang “không” tần số trung tâm tần số sóng mang khác hệ thống Kết khơng có nhiễu sóng mang 1.3 Ngun lý OFDM Nguyên lý hệ thống OFDM phân chia luồng liệu tốc độ cao (Băng thông W) thành N luồng liệu tốc độ thấp sau truyền chúng đồng thời qua nhiều sóng mang Một giá trị đủ lớn N tạo băng thông đơn lẻ (W/N) sóng mang hẹp băng thơng qn kênh (Bc) Các sóng mang đơn lẻ có fading phẳng điều bù đắp cho việc sử dụng cân phân nhánh đơn lẻ miền tần số thông thường Sự lựa chọn sóng mang đơn lẻ cho chúng trực giao với cho phép sóng mang chồng lấn lên tính trực giao đảm bảo riêng rẽ sóng mang đầu cuối máy thu Phương pháp đem lại hiệu phổ tần tốt so với hệ thống FDM – không cho phép chồng lấn phổ sóng mang Ch Ch 10 Băng tần bảo vệ (a) Tần số Tiết kiệm băng thông (b) Tần số Hình 1.1 Đa sóng mang trực giao (a) đa sóng mang thơng thường (b) Hiệu phổ tần hệ thống OFDM Hình 1.1, minh họa khác kỹ thuật đa sóng mang khơng chồng lấn thơng thường (như FDMA) kỹ thuật điều chế đa sóng mang chồng lấn (như DMT, OFDM, …) Như Hình 1.1 việc sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang chồng lấn đạt hiệu phổ tần cao Tuy nhiên, việc chấp nhận lợi ích kỹ thuật đa sóng mang chồng lấn đồng nghĩa với yêu cầu phải giảm xuyên nhiễu chúng, lý ta sử dụng tính trực giao sóng mang điều chế Thuật ngữ “trực giao” quan hệ toán học đặc biệt tần số sóng mang hệ thống OFDM sở Trong hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số thông thường, sóng mang tách biệt mặt khơng gian cho tín hiệu thu cách sử dụng lọc giải điều chế thông thường Trong máy thu vậy, băng tần bảo vệ đặt sóng mang khác miền thời gian, dẫn tới lãng phí hiệu phổ tần Tuy nhiên, xếp sóng mang hệ thống OFDM cho cạnh bên phổ chồng lấn lên tín hiệu nhận mà khơng có nhiễu sóng mang lân cận Máy thu OFDM cấu trúc tập giải điều chế, chuyển sóng mang xuống DC sau lấy tích phân chu kỳ ký hiệu để khôi phục liệu phát Những sóng mang tạo độc lập tuyến tính (ví dụ trực giao) khoảng cách sóng mang bội số 1/T (T chu kỳ ký hiệu) Tính trực giao sóng mang trì trường hợp kênh phân tán cách sử dụng tiền tố vòng (CP) CP phần cuối hệ thống OFDM 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Hình 1.2 Phổ sóng mang OFDM đơn lẻ 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 00 -0.2 -0.4 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Hình 1.3 Phổ ký hiệu OFDM Hình 1.2 mơ tả phổ sóng mang đơn lẻ Hình 1.3 mơ tả phổ ký hiệu OFDM Tín hiệu OFDM ghép kênh phổ riêng lẻ với khoảng cách tần số tương đương với băng thơng truyền dẫn sóng mang Hình 1.2 Hình 1.3 tần số trung tâm sóng mang khơng có xun nhiễu từ kênh khác Bởi vậy, máy thu hoạt động tương quan với tần số trung tâm sóng mang con, khơi phục lại liệu truyền mà khơng bị nhiễu Thêm vào đó, việc sử dụng kỹ thuật đa sóng mang dựa DFT, ghép kênh phân chia theo tần số thực việc xử lý băng gốc đơn giản xử lý thơng dải tốn 1.4 Mơ hình hệ thống OFDM Một vấn đề quan trọng hệ thống OFDM việc ứng dụng biến đổi Fourier (FT-Fourier Transform) vào điều chế giải điều chế tín hiệu Kỹ thuật phân chia tín hiệu thành khối N số phức Sử dụng biến đổi Fourier nhanh ngược IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) cho khối truyền nối tiếp Tại phía thu, 10 tin gửi phục hồi lại nhờ biến đổi Fourier nhanh FFT (Fast Fourier Transform) khối tín hiệu lấy mẫu thu FFT dạng biến đổi Fourier rời rạc (DFT) cho hiệu tính tốn cao nên dùng hệ thống thực tế Kỹ thuật điều chế OFDM kết hợp với phương pháp mã hóa (coding) ghép xen (interleaving) thích hợp cho phép truyền liệu tốc độ cao qua kênh vô tuyến với độ tin cậy cao Nguyên lý OFDM chia luồng liệu tốc độ cao từ nguồn liệu thành N luồng liệu tốc độ thấp Các luồng sau điều chế cách độc lập sử dụng MPSK (M-ary Phase Shift Keying) MQAM (M-ary Quadrature Amplitude Modulation) Các luồng truyền đồng thời qua N sóng mang trực giao sử dụng chuyển đổi nối tiếp – song song (S/P) Các liệu qua sóng mang tổng hợp lại thành ký hiệu OFDM Theo định nghĩa toán học, X m,k , k = 0, 1, 2, …, N – 1, ký tự đầu vào phức sóng mang thứ k thời điểm thứ m, N số sóng mang con, T khoảng thời gian ký hiệu, ký hiệu OFDM bắt đầu t ts ký hiệu băng tần sở dạng phức viết thành: Sm (t ) N N1 X k 0 m,k exp( j 2 k (t ts )), ts t t s T T (1) đó, j Tín hiệu OFDM băng tần sở phức định nghĩa công thức (1) tương đương với biến đổi Fourier ngược N ký hiệu đầu vào M-PSK (hoặc MQAM) Tương ứng rời rạc miền thời gian biến đổi Fourier rời rạc ngược 11 (IDFT) Bởi vậy, IDFT biến đổi Fourier rời rạc (DFT) sử dụng cho điều chế giải điều chế chòm liệu sóng mang trực giao CHƯƠNG II : PHÂN BỔ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC 2.1 Định nghĩa vô tuyến nhận thức Vô tuyến nhận thức cơng nghệ cịn mẻ, định nghĩa “Vơ tuyến nhận thức” cá nhân tổ chức vô tuyến giới nhìn nhận theo nhiều cách khác Thuật ngữ “Vô tuyến nhận thức” lần xuất tờ báo năm 1999, Joseph Mitola III định nghĩa sau: “Vô tuyến nhận thức mơ hình vơ tuyến sử dụng suy luận chặt chẽ để đạt mục tiêu cụ thể thiết lập miền vô tuyến liên quan.” Tuy nhiên, khảo sát Vô tuyến nhận thức tờ báo, Simon Haykin định nghĩa Vô tuyến nhận thức sau: “Vô tuyến nhận thức hệ thống truyền thơng khơng dây thơng minh có khả nhận biết mơi trường xung quanh từ học hỏi để thích nghi với thay đổi môi trường cách thay đổi tham số hoạt động cụ thể (ví dụ cơng suất phát, tần số sóng mang, phương thức điều chế) thời gian thực, với hai đặc tính chính: - Truyền thơng độ tin cậy cao thời điểm - Sử dụng hiệu phổ tần số vô tuyến FCC định nghĩa Vô tuyến nhận thức dựa tảng vận hành máy phát sau: “Là vô tuyến mà thay đổi tham số máy phát dựa tương tác với mơi trường mà hoạt động.” Trong trợ giúp FCC nỗ lực đưa định nghĩa vô tuyến nhận thức, IEEE USA đưa định nghĩa sau: “Một phát/thu tần số vô tuyến mà thiết kế để phát cách thông minh phân 12 đoạn riêng lẻ phổ tần sử dụng, từ truy nhập vào phổ tần chưa sử dụng cách nhanh chóng, linh hoạt, khơng gây nhiễu tới người dùng cấp phép.” 2.2 Hoạt động vơ tuyến nhận thức Từ định nghĩa ta thấy vơ tuyến nhận thức có hai đặc điểm sau: - Khả thơng minh: Khả thơng minh khả mà công nghệ vô tuyến nắm bắt cảm nhận thông tin từ môi trường vô tuyến Khả không đơn giản thực giám sát công suất số băng tần số quan tâm mà cịn u cầu nhiều cơng nghệ phức tạp để nắm bắt biến đổi môi trường vô tuyến theo không gian theo thời gian nhằm tránh nhiễu ảnh hưởng tới người dùng khác Thông qua khả này, phần phổ không sử dụng thời điểm vị trí định xác định Từ đó, ta lựa chọn phổ tốt thông số hoạt động phù hợp - Tính tự cấu hình: Tính tự cấu hình cho phép Vơ tuyến khả lập trình tự động theo thay đổi môi trường vô tuyến Đặc biệt, Vô tuyến nhận thức lập trình để truyền nhận tần số khác để sử dụng công nghệ truy nhập truyền dẫn khác phần cứng hỗ trợ Một số thơng số tự cấu hình cần ý là: Tần số hoạt động, Điều chế, Cơng suất phát, Cơng nghệ truyền 2.3 Mơ hình hệ thống 2.3.1 Hệ thống Vô tuyến nhận thức giới hạn công suất nhiễu Một hệ thống Vô tuyến nhận thức điển hình Hình 2.1 Một kênh cụ thể cấp phép tới hệ thống PU Khi hệ thống PU không chiếm giữ kênh nơi thời điểm nào, kênh không tận dụng miền thời gian miền tần số Một kênh coi hội phổ nhiễu tới máy 13 thu PU gây truyền dẫn SU bỏ qua SU chấp nhận cho truy cập kênh kênh phát hội phổ Với tham gia SU, hội phổ nhận dạng tận dụng hiệu phổ toàn hệ thống cải thiện Vùng cảm nhận tin cậy SU PU1 d PU Tx R PU2 Vùng bảo vệ SU Tx PU Rx SU Rx Hình 2.1 Mơ hình hệ thống Vơ tuyến nhận thức Việc đảm bảo nhiễu tới PU bỏ qua toán quan trọng vận hành hệ thống Vô tuyến nhận thức Nhìn chung, SU phải cảm nhận kênh để định vị trí hội phổ trước truyền dẫn SU cho phép truyền kênh cấp phép tín hiệu PU tương ứng vắng mặt Như Hình 2.1, SU phát tín hiệu PU trạng thái tích cực nhiễu tới máy thu PU1 gây truyền dẫn SU tránh Tuy nhiên, tỷ số tín hiệu nhiễu giới hạn, SU phát tín hiệu PU với xác suất phát yêu cầu vùng cụ thể, gọi vùng cảm nhận tin cậy Hình 2.1 Do đó, máy phát PU2 nằm ngồi vùng cảm nhận tin cậy SU, SU phát tín hiệu PU với xác suất phát yêu cầu, Hình 2.1 Trong tình này, PU2 xác định vùng bảo vệ bán kính R u cầu cơng suất nhiễu máy thu tiềm vùng phải 14 thấp giá trị cụ thể Do đó, tín hiệu PU vắng mặt, cơng suất phát SU kênh cấp phép PU Ptx phải tuân theo điều kiện, cho công thức: Ptx (2.1) (d - R)β d khoảng cách máy phát SU máy phát PU phát gần (máy phát PU vùng cảm nhận tin cậy), công suất nhiễu lớn cho phép β hệ số suy giảm đường Để đơn giản quan tâm tới tổn hao đường theo khoảng cách, SU biết trước d Nếu SU khơng biết vị trí PU, phải sử dụng vài kế hoạch dự phòng để ước tính Ptx Ví dụ, d thiết lập bán kính vùng cảm nhận tin cậy, tức là, máy phát PU giả sử rìa vùng cảm nhận tin cậy 2.3.2 Vô tuyến nhận thức – OFDM ràng buộc công suất phát kênh Để tận dụng hiệu hội phổ hệ thống PU khác tạo ra, hệ thống Vô tuyến nhận thức cần linh hoạt việc tạo dạng phổ tín hiệu phát Điều chế OFDM ứng viên hứa hẹn cho hệ thống linh hoạt cấu trúc sóng mang cấu hình lại Hơn nữa, thành phần FFT máy thu OFDM sử dụng phát lượng SU để phát kênh, đồng thời giảm mào đầu việc thực thi khả thông minh Kênh Kênh 12 … Kênh j mj Kênh M N Hình 2.2 Phổ SU hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM 15 Như Hình 2.2, hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM, phổ sử dụng SU chia thành M kênh Mỗi kênh tương ứng với băng tần cấp phép PU Tổng số sóng mang giả sử N mj số sóng mang kênh thứ j Trước truyền dẫn, SU cảm nhận vị trí kênh bị chiếm giữ, phương pháp cảm nhận phổ tần thích hợp Sau đó, dựa theo kết cảm nhận CSI sóng mang liên kết truyền dẫn SU, SU định chiến lược phân bổ công suất, loại điều chế tham số cho truyền dẫn SU khác phù hợp Do đó, lược đồ thu phát tổng Hình 2.3 Tại máy phát Hình 2.3, tham số truyền dẫn định trước qua chuyển đổi S/P, hoạt động IFFT, chuyển đổi P/S, chèn CP lọc Theo đó, máy thu, thơng tin tham số truyền dẫn liên kết phải có thơng qua báo hiệu để nhận giải điều chế tín hiệu OFDM Sau tín hiệu nhận sóng mang thứ i với ký hiệu OFDM mơ tả sau đây: yi = hi xi + ni (2.2) xi tín hiệu phát sóng mang thứ i máy phát SU, hi độ lợi kênh ni nhiễu Gauss trắng cộng với trung bình phương sai Nếu máy phát PU tương ứng phát kênh con, tồn sóng mang kênh điều chế suốt trình truyền, tức cơng suất tổng sóng mang kênh thiết lập Trường hợp khác SU sử dụng kênh với điều kiện công suất cụ thể miêu tả mục 2.2.1 Giả sử Gj ràng buộc công suất kênh thứ j sau cảm nhận, ta có phát ngược lại mức cơng suất nhiễu lớn cho phép PUj, Rj bán kính vùng bảo vệ PUj, dj khoảng cách máy phát SU máy phát PUj phát gần nhất, βj hệ số suy giảm 16 Hình 2.3 Lược đồ thu phát SU hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM 2.3.3 Phân bổ công suất cho hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM khơng xét tới sóng mang lân cận Trong hệ thống OFDM thông thường, cho điều kiện công suất phát tốc độ mục tiêu, việc tối ưu phân bổ công suất với mục đính tối đa tốc độ tổng tối thiểu cơng suất u cầu đạt thuật tốn đổ đầy nước biết Trong hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM, phân bổ cơng suất cịn phải thỏa mãn điều kiện công suất phát kênh đưa giới hạn công suất nhiễu PU Do đó, thuật tốn đổ đầy nước cần sửa đổi 2.3.4 Phân bổ công suất hệ thống OFDM thơng thường Mơ hình tín hiệu hệ thống OFDM (2.2) Bài tốn phân bổ cơng suất hệ thống OFDM thơng thường phân thành hai loại Loại thứ tối ưu phân bổ công suất sóng mang cách tối đa tốc độ 17 tổng cho công suất phát Loại thứ hai tối ưu phân bổ công suất sóng mang việc tối thiểu cơng suất phát yêu cầu thỏa mãn tốc độ mong muốn đặt Trong đồ án giới thiệu tốn phân bổ cơng suất theo loại thứ Giả sử ràng buộc công suất phát tổng khối OFDM Pt, cơng suất tín hiệu phân bổ sóng mang thứ i Pi số sóng mang L Sự phân bổ cơng suất tối ưu cho Pi w , i 1, 2, L hi (•)+ max{•, 0}, hi độ lợi kênh i, (2.3) mức nước xác định L i 1 w Pi h i Đây giải thuật đổ đầy nước biết, mức nước (2.4) tính theo (2.4) Một kết ví dụ thuật tốn đổ đầy nước thơng thường Hình 2.4 đây, số sóng mang L = 15 Ta thấy sóng mang đổ đầy nước tới mức nước chung Sóng mang thứ 10 có vùng đổ đầy nước vượt q điều kiện cơng suất phát nên lượng cơng suất phân bổ tới sóng mang khơng 18 Pi Cơng suất 1/|h i|2 ŵ 10 11 12 13 14 15 Sóng mang Hình 2.4 Tối ưu phân bổ cơng suất hệ thống OFDM thông thường 2.3.5 Phân bổ công suất hệ thống Vơ tuyến nhận thức-OFDM Bài tốn phân bổ công suất Vô tuyến nhận thức – OFDM bên cạnh điều kiện công suất phát tổng tốc độ đích cịn cần xét thêm điều kiện công suất phát m kênh Giả sử 1 Fj i jm1 Pi j công suất phân bổ tới kênh thứ j, với Pi công suất tín hiệu phân bổ sóng mang thứ i Bài tốn phân bổ cơng suất tối ưu với điều kiện cơng suất phát tổng Pt tính tốn tốn tối ưu hóa sau đây: N P* arg max i 1 log(1 hi Pi ) Với Pi 0 i = 1, 2, 3, …, N N i 1 F j ≤ Gj (2.5) Pi Pt j = 1, 2, 3, …, M 19 arg max f ( x) : x y : f ( y ) f ( x) x Trong đó, hàm tức tập hợp giá trị x mà f(x) đạt giá trị lớn Chú ý SU chịu nhiễu gây PU Nhiễu coi nhiễu trắng SU – gây mức nhiễu khác kênh khác Mặc dù công suất nhiễu kênh thiết lập cân với nhiên, điều không ảnh hưởng tới cơng thức tính ta thay đổi tỷ lệ độ lợi kênh Rõ ràng tốn tối ưu hóa tốn tối ưu hóa lồi với ràng buộc tuyến tính 2.3.6 Phân bổ công suất hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM có xét tới sóng mang bên Thuật toán đổ đầy nước phân chia lặp (IPW) đưa đạt phân bổ công suất tối ưu hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM trường hợp có nhiễu tới PU gây sóng mang bên kênh tương ứng xem xét Tuy nhiên, rõ ràng PU chịu nhiễu gây sóng mang bên cạnh kênh lân cận Do vậy, việc ta giả sử phần thực tế ý nói có băng tần bảo vệ hiệu hai kênh nên ảnh hưởng sóng mang cạnh bên loại trừ Trong phần này, mở rộng kết phần xác định toán phân bổ công suất hệ thống Vô tuyến nhận thức – OFDM tổng quát Ta đề xuất thuật toán phân bổ công suất mà tối đa dung lượng thỏa mãn điều kiện công suất tổng công suất phát kênh Trong phần tiếp theo, ta viết lại cơng thức mơ hình hệ thống tốn tối ưu hóa có xét tới sóng mang lân cận Sau đưa thuật tốn trường hợp cụ thể với hai điều kiện bất đẳng thức tuyến tính trọng số khác khơng Cuối thuật toán đề cập mở rộng trường hợp tổng quát 20 ... tốn phân bổ công suất mạng vô tuyến nhận thức dựa OFDM? ?? CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO (OFDM) 1.1 Khái niệm ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) ... THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO (OFDM) 1.1 Khái niệm ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) 1.2 Khái niệm OFDM 1.3 Nguyên lý OFDM ... niệm OFDM OFDM kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM phân toàn băng tần thành nhiều kênh băng hẹp, kênh có sóng mang Các sóng mang trực giao với sóng mang khác có nghĩa có số