Nâng cao hiệu suất sử dụng tài nguyên trong mạng tế bào đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao ofdma,luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN THỊ LAN PHƯƠNG NÂNG CAO HIỆU SUẤT SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG TẾ BÀO ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA TREO TẦN SỐ TRỰC GIAO – OFDMA Chuyên ngành: kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN CẢNH MINH TP HCM – 2011 TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên học viên: Nguyễn Thị Lan Phương Năm sinh: 1984 Cơ quan công tác: Trường CĐ Cơng Thương TP.HCM Khố: 17 Chun ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 Cán hướng dẫn: TS Nguyễn Cảnh Minh Bộ môn: Kỹ thuật viễn thông Tên đề tài luận văn: “Nâng cao hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng tế bào đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao - OFDMA” Mục đích nghiên cứu đề tài: nghiên cứu giải pháp cấp phát tài nguyên vô tuyến mạng tế bào đa truy nhập phân chia theo tần số trược giao – OFDMA có chuyển tiếp tăng cường nhằm sử dụng hiệu tài nguyên mạng Phương pháp nghiên cứu kết đạt được: + Đưa mô hình vật lý mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường + Đề xuất đánh giá thuật toán cấp phát tài nguyên hệ thống cấp phát tài nguyên tập trung, hệ thống cấp phát tài nguyên bán phân tán, cấp phát tài nguyên với công suất không đổi + Đề xuất đánh giá phương pháp phân vùng kênh tái sử dụng kênh đối trường hợp khác mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường Điểm bình qn mơn học: Xác nhận cán hướng dẫn: Điểm bảo vệ luận văn: Ngày tháng 12 năm 2011 Học viên Xác nhận Bộ môn: Nguyễn Thị Lan Phương Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu ứng dụng audio video ngày tăng thể rõ trang mạng chia sẻ Skype Youtube ln có hàng triệu người truy cập lúc nơi, điều địi hỏi truyền thơng phải có tốc độ cao vùng phủ rộng lớn Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao mạng tế bào chuyển tiếp tăng cường kết hợp chuyển tiếp đa bước nhảy với tảng OFDMA, trở thành giải pháp triển vọng cho truyền thông không dây hệ Trong ô chuyển tiếp tăng cường, trạm chuyển tiếp (RSs) triển khai nhờ truyền dẫn trạm gốc (BS) trạm (MSs) Tuy nhiên, vấn đề cấp phát tài nguyên trở nên phức tạp định độ lợi dung lượng sẵn có vùng phủ trạm lặp Mặc dù nhiều nghiên cứu thực cấp phát tài nguyên thích nghi mạng truyền thống đơn bước nhảy OFDMA, nghiên cứu khơng thể áp dụng trực tiếp cho mạng OFDMA chuyển tiếp tăng cường, với việc triển khai trạm chuyển tiếp, cấp phát tài nguyên vào bước nhảy khác phải có kết hợp để tránh tình trạng thiếu tràn liệu trạm chuyển tiếp Với mục đích thiết kế thuật tốn hiệu khả thi để phân bổ tài nguyên OFDMA khung-khung đường xuống sở mạng tế bào chuyển tiếp tăng cường, em vào nghiên cứu đề tài: “nâng cao hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng tế bào đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao - OFDMA” Luận văn vào tìm hiểu cấu trúc khung – khung đường xuống mạng tế bào chuyển tiếp tăng cường đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao, giải pháp cấp phát tài nguyên nhằm sử dụng hiệu tài nguyên vô tuyến Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 bao gồm vấn đề như: phân bổ cơng suất, lập lịch trình, phân vùng kênh tái sử dụng kênh Mặc dù cố gắng hạn chế mặt kiến thức thời gian nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót Để luận văn hồn thiện hơn, em mong nhận đóng góp thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Cảnh Minh – Bộ mơn Kỹ thuật viễn thơng tận tình hướng dẫn quý thầy cô khoa Điện – Điện tử truyền dạy kiến thức quý báu chương trình cao học giúp đỡ kinh nghiệm cho luận văn hoàn thành thuận lợi TP.HCM, ngày tháng năm 2011 Người viết luận văn Nguyễn Thị Lan Phương Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 MỤC LỤC TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 11 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 13 1.1 Nền tảng 13 1.2 Động lực 16 1.3 Các công việc liên quan 19 1.4 Cấu trúc luận văn 22 CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG MẠNG TẾ BÀO CHUYỂN TIẾP TĂNG CƯỜNG 24 2.1 Kiến trúc mạng 24 2.2 Cấu trúc khung 26 2.3 Cấp phát tài nguyên khung – khung 27 2.3.1 Kênh khoảng cách kênh 28 2.3.2 Hệ thống tập trung bán phân tán 29 2.3.3 Lưu lượng chờ vô hạn lưu lượng chờ hữu hạn 30 2.3.4 Tối ưu hóa phương pháp thực nghiệm 31 2.4 Kết luận chương 32 CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HÓA CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN VỚI TỶ LỆ CÂN BẰNG 32 3.1 Giới thiệu 33 3.2 Xây dựng toán 34 3.3 Thuật toán cấp phát tài nguyên với độ phức tạp thấp 37 3.3.1 Cấp phát công suất không đổi 37 3.3.2 Chèn khe 37 3.3.3 Thuật toán đề xuất 40 3.4 Thuật toán ghép nối tối ưu 41 3.4.1 Phân tích kép 41 3.4.2 Điều chế lặp lại tràn 44 3.4.3 Thuật toán đề xuất 46 2.5 Kết luận chương 47 Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN TẬP TRUNG VÀ BÁN PHÂN TÁN 49 4.1 Giới thiệu 49 4.2 Hệ Thống cấp phát tài nguyên tập trung 51 4.2.1 Hệ thống mẫu 51 4.2.2 Biểu đồ cấp phát tập trung đề xuất 52 4.2.2.1 Cấp phát tập trung với chèn khe 52 4.2.2.2 Bốn thuật toán phân bố 54 4.2.2.3 Tính tốn tham số 56 4.3 Hệ thống cấp phát tài nguyên bán phân tán 58 4.3.1 Hệ thống mẫu xây dựng toán 58 4.3.1.1 Hệ thống mẫu 58 4.3.1.2 Xây dựng toán 59 4.3.2 Hệ thống cấp phát tài nguyên đề xuất 63 4.3.2.1 Kiến trúc hệ thống bán phân tán 63 4.3.2.2 Thuật tốn cấp phát khung thích ứng 65 3.3.2.3 Thuật tốn lập lịch trình gói tin 68 4.3.3 Đánh giá chất lượng 72 4.3.3.1 Chất lượng hệ thống cấp phát khung thích ứng 76 4.3.3.2 Chất lượng hệ thống cấp phát theo liên kết đường truyền sở (link-based) liên kết điểm cuối - đến - điểm cuối (end – to – end) 77 4.4 Kết luận chương 82 CHƯƠNG 5: PHÂN KÊNH VÀ TÁI SỬ DỤNG KÊNH 85 5.1 Giới thiệu 85 5.2 Mạng OFDMA đa tế bào 86 5.3 Giản đồ phân kênh tái sử dụng kênh 87 5.3.1 Giản đồ PF7 90 5.3.2 Giản đồ PF4 90 5.3.3 Giản đồ PR 91 5.3.4 Giản đồ FR 91 5.4 Phân tích đặc tính 91 5.4.1 Tính SINR 92 5.4.2 Phân tích giao thoa đồng kênh 93 5.4.3 Hiệu sử dụng tài nguyên 98 5.5 Kết luận chương 98 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN 100 Kết luận 100 Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 Hướng phát triển luận văn 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Third Generation Partnership Đề án đối tác hệ thứ Project ba AWGN Additive white Gaussian noise Tạp âm Gauss trắng cộng AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa điều chế thích 3GPP ứng ASP Adaptive Subframe Partitioning Phân vùng khung thích ứng BS Base Station Trạm gốc C/I Carrier-to-Interference ratio Tỷ số sóng mang nhiễu CNR Carrier-to-Noise power Ratio Tỷ số công suất sóng mang tạp âm CDF Cumulative Density Function Hàm mật độ tích lũy CS-VF Centralized Scheduling with Void Lập lịch trình tập trung với Filling chèn khe DF Decode-and-Forward Giải mã gửi DL Downlink Đường xuống DL-MAP Downlink Mapping Bản đồ đường xuống e2e-PF end-to-end Proportional Fairness Cân tỷ lệ liên kết điểm cuối – tới – điểm cuối FIFO First-In-First-Out Truy nhập hàng đợi vào trước – trước HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động lai Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 IEEE LOS Institute of Electrical and Hiệp hội kỹ sư điện Electronics Engineers điện tử Line of Sight Đường truyền tầm nhìn thẳng LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MS Mobile Station Trạm di dộng NLOS Non-Line of Sight Đường truyền tần nhìn khơng thẳng Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo Multiple Access tần số trực giao PF Proportional Fairness Cân tỷ lệ PHY Physical Lớp vật lý RR Round-Robin Thuật toán quay vòng OFDMA Robin R-RTG Relay Receive/Transmit transition Khoảng trống chuyển đổi Gap trạng thái nhận / truyền chuyển tiếp RS Relay Station Trạm chuyển tiếp RSS Received Signal Strength Cường độ tín hiệu nhận SINR SNR Signal-to-Interference-plus-Noise Tỷ số tín hiệu nhiễu Ratio cộng tạp âm Signal-to-Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 UL Uplink Đường lên UL-MAP Uplink Mapping Bản đồ đường lên VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua IP Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 97 4) Sắp xếp theo hệ thống FR Trong hệ thống FR, hệ số tái sử dụng 2, tồn nhiễu nội tế bào Trong kịch hàng đợi đầy, nhiễu nội tế bào kênh sử dụng liên kết từ BS tới nút j phân vùng thứ k kênh sử dụng liên kết từ RS thứ k tế bào tính tương ứng cơng thức (5.15) (5.16) I (n, RS 0,k 3 , j ),  k  I int (n, BS (k ), j )   I (n, RS 0,k 3 , j ),  k  (5.15) (5.16) I int (n, RS 0, k , j )  I (n, BS , j ) Nhiễu liên tế bào xấu kênh n sử dụng j phân vùng k khoảng truyền dẫn RS thứ k tế bào tính tốn công thức (5.17) (5.18):  18  I (n, BS q , j )  I (n, RS q , k  , j ) I int er (n, BS ( j ), n)   q181  I (n, BS q , j )  I (n, RS q, k 3 , j )  q1   18     k  (5.17)  k  I int er (n, RS 0, k , j )   I (n, RS q ,k , j )  I (n, RS q , j )  (5.18) q 1 Trong hai hệ thống đầu tiên, PF7 PF4, khơng có nhiễu nội tế bào, nhiễu tế bào tương tự Trong kịch hàng đợi đầy, nhiễu đồng kênh hai hệ thống nhỏ hệ thống PR FR mà có hệ số tái sử dụng kênh cao Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 98 5.4.3 Hiệu sử dụng tài nguyên Với AMC, SINRijn  0dB , tốc độ liệu Hz liên kết AWGN thứ hai từ i đến j sử dụng kênh n thể hàm SINR ijn tỷ lệ lỗi bit BER mục tiêu thể công thức (5.19) [38] Công thức (5.19) cung cấp cách thuận tiện để xếp chất lượng tài nguyên hiệu theo theo chất lượng kênh yêu cầu QoS người sử dụng Đối với trường hợp SINRijn  0dB , định nghĩa hàng Các hệ thống PR FR tăng hiệu sử dụng tài nguyên cách sử dụng hệ số tái sử dụng kênh cao nơi mà phí tổn nhiễu đồng kênh tăng Đánh giá trực giác cải thiện thông lượng hàng hệ thống khó Vì tiến hành điều tra so sánh hiệu suất hệ thống cách sử dụng mô Rijn  f ( BER, SINRijn )    rf  1.5 log 1  n B/ N  ln(5.BER).SINRij  (5.19) 5.5 Kết luận chương Nghiên cứu bốn đại diện phân vùng kênh hệ thống tái sử dụng kênh cho mạng OFDMA chuyển tiếp tăng cường đa tế bào Các phân tích hàng đợi đầy sử dụng để xác định SINR người sử dụng trường hợp xấu nhất, thông lượng hệ thống, tỷ lệ hàng có giới hạn thấp Lợi việc truyền tải hai bước nhảy so sánh với truyền đơn bước nhảy thông thường đưa đến việc giảm suy hao đường truyền liên kết ngắn gây bất lợi tài nguyên vô tuyến Hai hệ thống (PF7 PF4) giảm thiểu can nhiễu cách sử dụng phân vùng không gian, cải thiện tỷ lệ hàng Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 99 Trong hai hệ thống sau (PR FR), gây thêmsự can nhiễu, thông lượng hai hệ thống cải thiện thông qua việc tái sử dụng không gian Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 100 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN Kết luận Trong luận văn này, em nghiên cứu việc phân bổ tài nguyên mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường, giải pháp đầy hứa hẹn cho truyền thông không dây hệ Với triển khai trạm chuyển tiếp mạng truyền thống OFDMA, làm để phân bổ nguồn lực hiệu tính khả thi trở nên phức tạp vấn đề để đạt dạng chuyển tiếp liên kết quan trọng Thứ nhất, ta xem xét tế bào đơn mà không tái sử dụng kênh, đơn vị tài nguyên giao cho người sử dụng thời gian lập lịch Hơn nữa, đơn vị lập lịch tài nguyên kênh lưu lượng truy cập người sử dụng hàng đợi vô hạn Các vấn đề tối ưu phân bổ tài nguyên tức thời bao gồm lựa chọn đường dẫn, phân bổ công suất lập lịch kênh đạt cân tỷ lệ dài hạn Tuy nhiên, toán NPhard kết hợp tối ưu hóa vấn đề với ràng buộc đặc tính phi tuyến vấn đề Để giải vấn đề tối ưu hóa, thuật tốn cấp phát tài nguyên có độ phức tạp thấp có tên 'VF w PF’ với phân bổ công suất đồng không đổi Trong ’VF w PF’ phương pháp chèn khe sử dụng để làm đầy tài nguyên lãng phí gây tốc độ liệu không cân hai bước nhảy đường chuyển tiếp Sau đó, phương pháp phân tích kép sử dụng để đạt lựa chọn đường nối tùy ý, phân bổ công suất lập lịch kênh miền Lagrange nằm hai phạm vi vấn đề ban đầu Việc đề xuất thuật toán tối ưu hóa giúp cải thiện thơng lượng người dùng biên tế Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 101 bào, đạt cân thông lượng hệ thống tối đa cân số lượng người dùng Giả định đơn vị để lập lịch tài nguyên khe thời gian lưu lượng người sử dụng hàng chờ vô hạn Giả định thực tế hơn, tối ưu cấp phát tài nguyên khơng dễ dàng Vì thế, hai đề án gồm hệ thống lập lịch trình tập trung với chèn khe (CS-VF) hệ thống lập lịch trình bán phân tán đề xuất để cấp phát tài nguyên cách hiệu mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường Dựa CS-VF, bốn thuật tốn lập lịch trình bao gồm round-robin, tối đa tỷ lệ sóng mang nhiễu (Max C/I), cân max-min, cân tỷ lệ (PF) mở rộng cho trường hợp đa bước nhảy CS-VF thích nghi hiệu với kịch khác so với hệ thống lập lịch trình tập trung hai bước có mà gọi lập lịch trình tập trung mà khơng cần chèn khe (CSw/o VF) Trong số bốn thuật toán lập lịch trình mở rộng, thuật tốn tối đa C/I mở rộng mang lại lợi ích thơng lượng hệ thống nhiều nhất, thuật toán cân max-min mở rộng có tác dụng quan trọng cân bằng, thuật tốn lập lịch trình cân tỷ lệ mở rộng dường hấp dẫn để đạt cân tối thông lượng đa hóa cân hệ thống Thực tế thuật tốn lập lịch trình mở rộng đạt mục đích thiết kế phần mở rộng thành công Trong hệ thống cấp phát tài nguyên bán phân tán, thuật toán phân vùng khung thích nghi (ASP) sử dụng để bố trí tài nguyên trạm chuyển tiếp đường xuống hệ thống bán phân phối Không chiều dài hàng đợi người sử dụng mà tốc độ liệu người dùng đạt ASP Hơn liên kết link-based end – to - end phát triển cho hai thuật toán Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 102 lập lịch trình Max C/I PF để đạt mục tiêu tối ưu hóa với hiệu suất khác Các thuật toán ASP chứng minh để cải thiện thông lượng hệ thống cân Các thuật tốn lập lịch trình sử dụng thông số liên kết end-to-end thực tốt thông lượng so với sử dụng thông số liên kết link-based tiêu phí phần đầu hệ thống lớn Hệ thống cấp phát tài nguyên mà có kết hợp ASP với end-to-end PF (E2E-PF) làm tăng thông lượng hệ thống trì cân số lượng người dùng, làm giảm liệu cách giảm số lượng liệu đệm điểm chuyển tiếp Cuối cùng, kịch đa tế bào với tái sử dụng không gian tài nguyên xem xét bốn Phương án phân vùng tái sử dụng kênh so sánh Kết so với truyền đơn bước nhảy, truyền dẫn chuyển tiếp đa bước nhảy tăng cường thuận lợi cho cải thiện thông lượng giảm hàng, đặc biệt cải thiện hiệu suất người sử dụng biên tế bào Trong số bốn đề án, phân vùng - phần (PF7) phân vùng - phần (PF4) giảm thiểu nhiễu đồng kênh phân vùng kênh chuyển tiếp tế bào, hai chương trình khác tái sử dụng kênh phần (PR) tái sử dụng kênh đầy đủ (FR) lại cải thiện thông lượng cách phân vùng kênh chuyển tiếp tái sử dụng kênh Trong kết luận, vấn đề cấp phát tài nguyên đường xuống mạng OFDMA chuyển tiếp tăng cường nghiên cứu theo giả định khác bao gồm: 1) Dơn vị cấp phát tài nguyên kênh hay khe thời gian, 2) Lưu lượng người sử dụng hàng đợi vô hạn hàng đợi hữu hạn Các vấn đề cấp phát tài nguyên tối ưu xây dựng theo giả định khác với giải pháp đa thức thời gian hiệu lý thuyết thực tế Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 103 Các thuật toán sử dụng để đạt cân việc tối đa hóa thơng lượng mạng cân số lượng người sử dụng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường Bằng cách kết hợp PR với ASP E2E-PF, chình giải pháp tối ưu cho phân bổ tài nguyên mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường đa tế bào Hướng phát triển luận văn Mặc dù chuyển tiếp đa bước nhảy dùng để mở rộng vùng phủ mạng không dây khái niệm cũ, sử dụng chuyển tiếp đa bước nhảy mạng tế bào OFDMA trở thành nghiên cứu quan trọng nhiều tranh luận nửa thập kỷ qua Em nghiên cứu việc phân bổ tài nguyên mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường, nhiên việc cung cấp vùng phủ tốc độ liệu cao khắp nơi sử dụng chuyển tiếp đa bước nhảy thực tế có số vấn đề cịn để nghiên cứu Trước hết, ứng dụng khác có yêu cầu QoS khác Các ứng dụng có trễ VoIP có yêu cầu độ trễ tối đa tỷ lệ lỗi bit tối thiểu Chuyển tiếp kết hợp làm tăng tốc độ liệu cho người sử dụng biên tế bào, nhiên lúc làm tăng trễ truyền dẫn Trong mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường, lập lịch trình BS RS nên đưa tham số QoS khác cho ứng dụng khác kê khai Vì thuật tốn cấp phát tài nguyên thông minh cần thiết để đảm bảo yêu cầu QoS khác từ người dùng Hơn nữa, ba loại chuyển tiếp định nghĩa tiêu chuẩn IEEE 802.16j, cụ thể suốt, không suốt chuyển tiếp kết hợp Nếu có BS phát quảng bá tin điều khiển tế bào, tất điểm Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 104 chuyển tiếp không cần phải phát tin điều khiển, lúc chuyển tiếp chuyển tiếp suốt, nhiên chuyển tiếp cần phải phát tin điều khiển chúng số người dùng giải mã tin điều khiển từ BS, chuyển tiếp gọi chuyển tiếp không suốt Trong chuyển tiếp suốt khơng suốt, người sử dụng truyền / nhận liệu tới / từ BS RS đơn vị tài nguyên (một kênh khe thời gian), nhiên, chuyển tiếp kết hợp, kết hợp đa tài nguyên, kết hợp dạng truyền dẫn, kết hợp dạng lai đạt cách mã hóa chải tín hiệu mã hóa khơng gian - thời gian Các thuật tốn cấp phát tài nguyên tập trung sử dụng chuyển tiếp suốt chuyển tiếp khơng suốt, thuật tốn cấp phát tài nguyên bán phân tán thích hợp cho chuyển tiếp không suốt Tuy nhiên, xem xét đơn vị tài nguyên phân bổ cho người sử dụng suốt thời kỳ lập lịch trình, thuật tốn không sử dụng cho chuyển tiếp kết hợp Các thuật toán cấp phát tài nguyên cho dạng hệ thống khác cần nghiên cứu Ngoài ra, cấp phát tài nguyên linh động mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường với kết hợp liên tế bào khó khăn vơ quan trọng vấn đề giảm thiểu can nhiễu Ví dụ, cấp phát tài nguyên phải giảm thiểu can nhiễu tin điều khiển từ BS cách chế độ khơng suốt Trong chế độ suốt, truyền dẫn đường xuống BS RS tần số trực giao, việc tái sử dụng tần số nghèo lập lịch trình gây nhiễu khơng thể chấp nhận tới nút chuyển tiếp xung quanh Chương nghiên cứu đề án phân vùng kênh tái sử dụng kênh, nhiên vấn đề cần phải xem xét với Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 105 phân bổ công suất , lựa chọn đường dẫn lập lịch trình kênh khe thời gian Hơn phân bổ tài nguyên lên đoạn nối đường xuống chủ đề thú vị thực tế mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường Cuối việc thực chuyển tiếp khơng phải cách để mở rộng vùng phủ sóng nâng cao lực hệ thống, trở thành phương pháp có chi phí hiệu sử dụng rộng rãi Vì thuật tốn phân bổ tài nguyên nên xem xét đến chi phí chuyển tiếp Ví dụ chuyển tiếp khơng suốt sử dụng chế độ phân bổ tài nguyên bán phân tán có độ phức tạp BS, chuyển tiếp suốt không suốt chế độ phân bổ tài nguyên tập trung đơn giản nhiều tốn BS lại địi hỏi phức tạp Phân tích chi tiết chi phí cho thuật tốn phân bổ tài nguyên khác cần phải thực cho trình triển khai chuyển tiếp đa bước nhảy mạng tế bào OFDMA Hiện mạng Việt Nam chủ yếu sử dụng theo chuẩn IEEE 802.16g Mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường dựa tiêu chuẩn IEEE 802.16j Khái niệm chuyển tiếp đa bước nhảy giới thiệu để cung cấp mức che phủ tốc độ liệu cao phổ biến IEEE 802.16j phê duyệt công bố IEEE vào năm 2009 sửa đổi để IEEE Std 802,16-2.009 [22] Mục đích IEEE 802.16j khơng phải để tiêu chuẩn hóa mạng bao gồm khả đa bước nhảy, thay để mở rộng tiêu chuẩn đơn bước nhảy 802.16 Việc triển khai mạng tế bào OFDMA chuyển tiếp tăng cường mạng viễn thông Việt Nam giải pháp hứa hẹn nhằm cung cấp dịch vụ liệu tốc độ cao vùng phủ rộng lớn mà kế thừa hạng tầng sở mạng Chỉ việc triển khai trạm lặp tăng cường với chi phí hợp lý với giải pháp tối ưu nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 106 tế bào đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao Đây giải đầy hứa hẹn cho nhà khác thác Việt Nam thời gian tới Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 3GPP LTE, http://www.3gpp.org/article/lte [2] IEEE 802.16’s Relay Task Group, http://www.ieee802.org/16/relay/ [3] J G Andrews, A Ghosh, and R Muhamed, Fundamentals of WiMAX: Understanding Broadband Wireless Networking, Prentice Hall, 2007 [4] C Bae and D Cho, Fairness-aware adaptive resource allocation scheme in multihop OFDMA systems, IEEE Comm Letters, 11 (Feb 2007), pp 134– 136 [5] R Berezdivin, R Breinig, and R Topp, Next-generation wireless communications concepts and technologies, IEEE Communication Magzine, 40 (Mar 2002) [6] S Boyd, L Xiao, and A Mutapcic, Subgradient method, in in lecturenotes EE3920 [7] J Cai, X Shen, J.W.Mark, and A S Alfa, Semi-distributed user relaying algorithm for amplify-and-forward wireless relay networks, IEEE Trans Wireless Communications, (Apr 2008), pp 1348–1357 [8] B Can, H Yanikomeroglu, F A Onat, E D Carvalho, and H Yomo, Efficient cooperative diversity schemes and radio resource allocation for IEEE 802.16j, in Proc.IEEE WCNC 2008 [9] C Chang, C Yen, F Ren, and C Chuang, Qos gte: A centralized qos guaranteed throughput enhancement scheduling scheme for relay-assisted wimax networks, in Proc IEEE ICC 2008 [10] J Cho and Z Haas, On the throughput enhancement of the downstream channel in cellular radio networks through multihop relaying, IEEE J Sel Areas Comm., 22 (Sept 2004), pp 1206–1219 [11] K Etemad, Overview of mobile WiMAX technology and evolution, IEEE Communications Magazine, 46 (2008), pp 31–40 [12] I.-K F and et al, Reverse link performance of relay-based cellular systems in manhattan-link scenario [13] K Fazel and S Kaiser, Multi-carrier and spread spectrum systems: from OFDM and MC-CDMA to LTE and WiMAX, John Wiley & Sons, 2008 [14] I B W A W Group, Harmonized contribution on 802.16j (mobile multihop relay) usage models, Sep 2006 IEEE 802.16j-06/015 [15] A Host-Madsen and J Zhang, Capacity bounds and power allocation for wireless relay channels, IEEE Transaction on Information Theory, 51 (June 2005), pp 2010– 2040 Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 108 [16] C Hoymann, K Klagges, and M Schinnenburg, Multihop communication in relay enhanced ieee 802.16 networks, in Proc IEEE PIMRC, Helsinki, Finland, Sep 2006 [17] H Hu, H Yanikomeroglu, D Falconer, and S Periyalwar, Range extension without capacity penalty in cellular networks with digital fixed relays, in Proc IEEE GLOBECOM 2004 [18] L Huang and et al., Resource allocation for ofdma based relay enchanced cellular networks, in Proc IEEE VTC-Spring 2007 [19] , Resource scheduling for ofdma/tdd based relay enhanced cellular networks, in Proc IEEE WCNC 2007 [20] IEEE 802.16j-06/013r3, Multi-hop relay system evaluzaion methodology (Channel model and performance metric), Feb 2007 [21] IEEE S802.16j-08/050, Maximum number of hops for centralized scheduling mode, Jan 2008 [22] IEEE Std 802.16-2009, IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Broadband Wireless Access Systems, 2009 [23] IEEE Std 802.16j, Amendment to IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Broadband Wireless Access Systems – Multihop Relay Specification, Jun 2009 [24] Y Jin and et al., Average rate updating mechanism in proportional fair scheduler for hdr, in Proc IEEE GLOBECOM 2004 [25] K Jitvanichaphaibool, R Zhang, and Y Liang, Optimal resouce allocation for twoway relay-assisted OFDMA, in Proc IEEE Globecom 2008 26] M Kaneko and P Popovski, Adaptive resource allocation in cellular ofdma systems with multiple relay stations, in Proc IEEE VTC-Spring 2007 [27] R Kwak and J Cioffi, Resource-allocation for OFDMA multi-hop relaying downlink systems, in Proc IEEE Globecom 2007 [28] H L, H Luo, X Wang, C Lin, and C Li, Fairness-aware resource allocation in OFDMA cooperative relaying network., in Proc IEEE ICC 2009 [29] J Lee and et al., Qos-guaranteed transmission scheme selection for ofdma multi-hop cellular networks, in Proc IEEE ICC 2007 [30] G Li and H Liu, Dynamic resource allocation with finite buffer constraint in broadband OFDMA networks, in Proc IEEE WCNC’03 Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 109 [31] G Li and H Liu, Resource allocation for OFDMA relay networks with fairness constraints, IEEE Journal on Selected Area in Communications, 24 (Nov 2006), pp 2061–2069 [32] P Li and et al., Spectrum partitioning and relay positioning for cellular system enhanced with two-hop fixed relay nodes, IEICE Trans Comm., E90-B (Nov 2007), pp 3181–3188 [33] B Lin, P Ho, L Xie, and X Shen, Optimal relay station placement in ieee 802.16j networks, in Proc IWCMC 2007 [34] W Nam, W Chang, S Chaung, and Y Lee, Transmit optimization for relay-based cellular OFDMA systems, in Proc IEEE ICC 2007 [35] E Oh, M.-G Cho, S Han, C Woo, and D Hong, Performance analysis of reusepartitioning-based subchannelized OFDMA uplink systems in multicell environments, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 57 (2008), pp 2617–2621 [36] W Park and S Bahk, Resource management policies for fixed relays in cellular networks, in Proc IEEE GLOBECOM 2006 [37] S W Peters and R W Heath Jr, The future of WiMAX: multihop relaying with ieee 802.16j, IEEE Communications Magazing, 47 (Jan 2009), pp 104–111 [38] X Qiu and K Chawla, On the performance of adaptive modulation in cellular systems, IEEE Trans Comm., 47 (Jun 1999), pp 884–895 [39] T S Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice (2nd edition), Prentice Hall, 2001 [40] N Ruangchaijatupon and Y Ji, Simple proportional fairness scheduling for ofdma frame-based wireless systems, in Proc IEEE WCNC 2008 [41] S Sesia, I Toufik, and M Baker, LTE, The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice, John Wiley & Sons, 2009 [42] L Shan, L Wang, F Liu, and Y Ji, Predictive group handover scheme with channel borrowing for mobile relay systems in Proc IEEE IWCMC’08 [43] Z Tang and G.Wei, Resource allocation with fairness cosideration in OFDMA-based relay networks, in Proc IEEE WCNC 2009 [44] S Toumpis and A J Goldsmith, Capacity regions for wireless ad hoc networks, IEEE Trans on Wireless Comm., (July 2003), pp 736–748 [45] L Wang and et al., Optimal relay location in multi-hop cellular systems, in Proc IEEE WCNC 2008 Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 110 [46] L.Wang, Y Ji, and F Liu, Joint optimization for proportional fairness in ofdma relayenhanced cellular networks, in submitted to Proc IEEE WCNC’10 [47] , A novel centralized resource scheduling scheme in ofdma-based two-hop relayenhanced cellular systems, in in Proc of the 4th IEEE International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob’08) [48] , Resource allocation for OFDMA relay-enhanced system with cooperative selection diversity, in Proc IEEE WCNC’09 [49] , A semi-distributed resource allocation scheme for ofdma relay-enhanced downlink systems, in in Proc of the 4th IEEE Broadband Wireless Access workshop (BWA’08) [50] , Adaptive subframe partitioning and efficient packet scheduling in ofdma cellular systems with fixed decode-and-forward relays, IEICE Transactions on Communications, E92-B (2009), pp 755–765 [51] T.Wang, A Cano, G Giannakis, and J Laneman, High-performance cooperative demodulation with decode-and-forward relays, IEEE Trans on Comm., 55 (Jul 2007), pp 1427–1438 [52] L Weng and R D Murch, Cooperation strategies and resource allocations in multiuser OFDMA systems, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 58 (2009), pp 2331–2342 [53] I C Wong and B L Evans, Optimal downlink OFDMA resource allocation with linear complexity to maximize ergodic rates, IEEE Transactions onWireless Communications, (2008), pp 962–971 [54] H Yin and S Alamouti, OFDMA: A broadband wireless access technology, in 2006 IEEE Sarnoff Symposium,March 2006 [55] W Ying, W Tong, H Jing, S Chao, Y Xinmin, and Z Ping, Adaptive radio resource allocation with novel priority strategy considering resource fairness in OFDMA-relay system, in Proc IEEE VTC-Fall 2007 [56] L You, M Song, and J Song, Cross-layer optimization for fairness in OFDMA cellular networks with fixed relays, in Proc IEEE Globecom 2008 [57] W Yu, A dual decomposition approach to the sum power Gaussian vector multiple access channel sum capacity problem, in Conference on Information Sciences and Systems 2003 [58] Y Zhang and K Letaief, Multiuser adaptive subcarrier-and-bit allocatiob with adaptive cell selection for ofdm systems, IEEE Transactions on wireless communications, (Sept 2004), pp 1566–1575 Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17 111 [59] N Zhou, X Zhu, Y Huang, and H Lin, Adaptive resource allocation for multidetination relay systems based on OFDM modulation, in Proc IEEE ICC 2009 Nguyễn Thị Lan Phương – Cao học Kỹ thuật điện tử K17