Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)

Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)Phân bổ tài nguyên trong mạng vô tuyến hợp tác khả tri (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG - LÊ VĂN TÙNG PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG VÔ TUYẾN HỢP TÁC KHẢ TRI Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật viễn thông 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2017 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ NHẬT THĂNG Phản biện 1: ………………………… Phản biện 2: …………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông LỜI MỞ ĐẦU Truyền thông vô tuyến có số đặc điểm : (1) Tài nguyên vô tuyến hữu hạn ngày khan nhu cầu sử dụng lại ngày tăng cao Để đáp ứng lượng nhu cầu phải sử dụng cách hiệu khai thác triệt để lượng tài nguyên khan (2) Chất lượng truyền dẫn môi trường truyền dẫn vô tuyến bị ảnh hưởng nghiêm trọng phading (chất lượng kém) yêu cầu chất lượng sử dụng ngày tăng dẫn đến phải tối ưu tham số đối lập (3) Môi trường vô tuyến hở dẫn đến an ninh truyền dẫn Điều đồng nghĩa với việc đảm bảo an ninh truyền dẫn vô cần thiết Từ đặc điểm trên, xu hướng phát triển tiến hóa tất yếu mạng thông tin vô tuyến hệ sau phải giải triệt để ấn đề đối lập Điều dẫn đến xu hướng họi tụ công nghệ, kỹ thuật then chốt tinh túy Xét phương diện tài nguyên, sử dụng hiệu tài nguyên vô tuyến khả tri vô tuyến hợp tác hai nhóm giải pháp tiềm năng, then chốt, chủ đạo cho mạng vô tuyến hệ sau nhằm giải vấn đề khan phổ tần Trong dó toán phân bổ tài nguyên tối ưu lại chủ đề then chốt Việc phân bổ tài nguyên hệ thống vô tuyến hợp tác khả tri thực nhiều khía cạnh riêng lẻ bao gồm : phân bổ tài nguyên công suất, lựa chọn chuyển tiếp, lập lịch cho user, định tuyến cho mạng, phân bổ theo chất lượng dịch vụ QoS, phân bổ tài nguyên theo trễ, phân bổ tài nguyên sóng mang Ngoài ta kết hợp nhiều kỹ thuật khác dựa toán tối ưu theo nhiều tham số Trong khuôn khổ luận văn, tác giả tập trung nghiên cứu phân tích toán phân bổ tài nguyên dựa hai kỹ thuật phân bổ tài nguyên công suất phân bổ tài nguyên sóng mang Đây hai kỹ thuật nhận nhiều quan tâm nghiên cứu nhằm tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Chính luận văn lựa chọn chủ đề “Phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến hợp tác khả tri” làm đề tài nghiên cứu với mục đích tối đa hiệu hệ thống Để tiện theo dõi, nội dung chương khái quát lại sau: - Chƣơng 1: Trình bày tổng quát hệ thông vô tuyến khả tri, chức cấu trúc hệ thống vô tuyến khả tri Chƣơng 2: Trình bày vấn đề phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến khả tri nói chung Đồng thời đưa các vấn đề phương pháp phân bổ công suất sóng mang hệ thống vô tuyến khả tri 2 - Chƣơng 3: Trình bày phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến khả tri dựa OFDM Đưa mô hình hệ thống toán phân bổ công suất sóng mang cho mạng vô tuyến khả tri dựa OFDM Mô phỏng, phân tích đánh giá hiệu hệ thống 3 CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ VÔ TUYẾN HỢP TÁC KHẢ TRI 1.1.Ý tƣởng khái niệm vô tuyến khả tri Thuật ngữ “vô tuyến khả tri” xuất lần đầu vào năm 1999 người ta nhận thấy hệ thống vô tuyến khả tri cải tiến vô tuyến phần mềm : “Vô tuyến khả tri phát triển vô tuyến phần mềm thiết lập thông số băng tần, giao tiếp, giao thức môi trường biến đổi theo không gian thời gian nhằm điều tiết việc sử dụng phổ tần vô tuyến.” Hình 1.1 : Lịch sử hệ thống vô tuyến khả tri Vô tuyến khả tri có chức :     Cảm biến phổ (Spectrum sensing) Quản lí phổ (Spectrum management): Sử dụng phổ linh hoạt (Spectrum mobility): Chia sẻ phổ (Spectrum Sharing): Hình 1.2: Sử dụng phổ linh hoạt 4 1.2.Chu trình hoạt động vô tuyến khả tri 1.2.1 Khái quát mạng vô tuyến khả tri Băng phổ Băng không cấp phép Người dùng xG Bộ phân chia phổ Băng cấp phép I Truy nhập mạng Trạm gốc Các mạng xG khác Người dùng Truy nhập mạng xG Băng cấp phép II Trạm gốc xG Truy nhập ad hoc xG Người dùng xG Trạm gốc Người dùng Các mạng Mạng xG (không cần sở hạ tầng) Mạng xG (có sở hạ tầng) Hình 1.3 Minh họa kiến trúc mạng vô tuyến khả tri CRN 1.2.2 Mô hình kiến trúc hệ thống vô tuyến khả tri Hình 1.4 minh họa, so sánh vô tuyến thông thường vô tuyến định nghĩa phần mềm SDR vô tuyến khả tri CR Vô tuyến thông thường RF Điều chế Mã hóa Tạo khung Phần cứng Vô tuyến định nghĩa phần mềm RF Phần mềm Điều chế Mã hóa Tạo khung Phần cứng Vô tuyến Khả tri RF Xử lí Xử lí Phần mềm Điều chế Mã hóa Tạo khung Xử lí Xử lí thông minh (cảm nhận, định, chia sẻ) Phần cứng Phần mềm Hình 1.4 Minh họa, so sánh, vô tuyến thông thƣờng, vô tuyến đƣợc định nghĩa phần mềm SDR vô tuyến khả tri CR 5 Nhiều anten Anten băng rộng Bộ ghép song công Băng tần = å∆fi Lựa chọn tần số động (DFS) SDR-1 (∆f1) Tự cấu hình SDR-1 (∆f2) Truyền thông/ Đầu Phối hợp lựa chọn SDR-1 (∆fN) Phát lịch sử chiếm dụng tài nguồn tài nguyên vô tuyến (IPD) Cổng định thời Điều khiển công suất phát (TPC) Bộ tổng hợp thích ứng Đầu vào Hình 1.5 Sơ đồ khối thực vô tuyến khả tri CR dựa SDR Các kênh điều khiển nhóm Các lớp cao Giao thức quản lí kết nối Giao thức MAC Lớp liên kết liệu Truyền liệu Quét phổ Lớp hội tụ Giao thức quản lí nhóm Đo đạc kênh Ngăn xếp WWAN Ngăn xếp WLAN Điều khiển công suất truyền Ngăn xếp WPAN Phát người dùng Lớp Vật lí Hình 1.6 Kiến trúc phân lớp tổng quát cho vô tuyến khả tri 1.2.3 Các yêu cầu thực hệ thống vô tuyến khả tri Vô tuyến khả tri phải sử dụng hai giao thức sau:  Lựa chọn tần số động (DFS):  Điều khiển công suất phát (TPC): Ngoài ra, CR phải có khả IPD IPD khả để phát người dùng sơ cấp dựa thông tin phổ đặc biệt 1.2.4 Chức hoạt động hệ thống vô tuyến khả tri Chức hệ thống vô tuyến khả tri Điều khiển ứng dụng Suy hao, trễ chuyển giao Chức Thông tin định tuyến Trễ lớp liên kết Chia sẻ phổ Tự cấu hình Truyền tải Thông tin định tuyến/ tự cấu hình Lớp mạng dịch chuyển phổ Yêu cầu QoS Ứng dụng quản lí phổ Thông tin lập lịch/ tự cấu hình Lớp liên kết liệu Cảm nhận phổ Lớp vật lí Thông tin cảm nhận Chức Thông tin cảm nhận/ tự cấu hình Quyết định chuyển giao, thông tin phổ tần tương lai Hình 1.7 Các chức truyền thông mạng vô tuyến khả tri CRN 1.Thu thập liệu sử dụng phổ   Quét phổ tần dải rộng, công suất thấp, theo thời gian thực Lưu thông tin quy định sử dụng phổ tần theo thời gian không gian Lựa chọn Thích ứng  Chuyển mạng tới băng tần chọn Phân tích liệu tần số  động  Đánh giá liệu phổ tần theo thời gian thực Xác định dạng sóng truyền Đáp ứng  Định hình đáp ứng với môi trường phổ (chọn tần số dạng sóng thích hợp để sử dụng) Hình 1.8 Các thành phần vô tuyến khả tri để lựa chọn tần số động Hoạt động điển hình mạng vô tuyến khả tri  Trên băng cấp phép Trạm gốc Trạm gốc thứ cấp Mạng Truy nhập phổ tần động Người dùng Mạng xG Người dùng xG Người dùng xG Hình 1.9 Mạng vô tuyến khả tri hoạt động băng cấp phép 7  Trên băng không cấp phép Bộ phân chia phổ Mạng xG (Nhà cung cấp 1) Mạng xG (Nhà cung cấp 2) Người dùng xG (Nhà cung cấp 2) Người dùng xG (Nhà cung cấp 1) Hình 1.10 Mạng vô tuyến khả tri hoạt động băng không đƣợc cấp phép 1.3.Kiến trúc vật lý hệ thống vô tuyến khả tri Các thành phần đầu cuối RF CR là: + Bộ lọc RF: + Bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA): + Bộ trộn: + Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO): + Vòng khóa pha (PLL): + Bộ lọc lựa chọn kênh: Điều khiển (Tự cấu hình) (a) Xử lí băng gốc Từ người dùng Bộ chuyển đổi tương tự-số (A/D) Máy phát Tần số vô tuyến (RF) Tới người dùng Đầu cuối RF  Máy thu + Mạch tự động điều chỉnh độ lợi (AGC): Anten băng rộng Bộ lọc lựa chọn kênh Bộ lọc RF Bộ trộn Mạch tự động Mạch tự động điều chỉnh điều độ lợichỉnh hệ số khuếch đại AGC LNA A/D Bộ chuyển đổi tương tự-số Bộ khuếch đại tạp âm nhỏ VCO PLL (b) Hình 1.11 Kiến trúc vật lí vô tuyến khả tri: (a) Máy thu/phát vô tuyến khả tri; (b) Kiến trúc đầu cuối RF băng rộng 1.4 Vô tuyến định nghĩa mềm (SDR) cho hệ thống vô tuyến khả tri 1.4.1 Khái niệm Software-Defined Radio (SDR) Hình 1.12 mô tả hệ thống thông tin vô tuyến thông thường, chúng bao gồm phận : Hình 1.12 : Sơ đồ khối hệ thống thông tin vô tuyến      Antenna : RF frond-end : Thành phần chuyển đổi tín hiệu digital-analog analog-digital Khối DDC DUC Phần Baseband Processing : 1.4.2 Mối quan hệ SDR vô tuyến khả tri Hình 1.13: Mối quan hệ SDR hệ thống vô tuyến khả tri 1.4.3 Kiến trúc SDR Hình 1.14 : Kiến trúc hệ thống SDR 1.5 Ứng dụng hệ thống vô tuyến khả tri 1.5.1.Đặc điểm vô tuyến khả tri  Khả nhận thức: 10 Môi trường Vô tuyến Các tác nhân Vô tuyến Tín hiệu truyền QUYẾT ĐỊNH PHỔ Thông tin hố phổ Dung lượng kênh Các tác nhân Vô tuyến CẢM NHẬN PHỔ Thông tin hố phổ PHÂN TÍCH PHỔ Hình 1.15 Chu trình nhận thức  Khả tự cấu hình: 1.5.2.Ứng dụng vô tuyến khả tri Hình 1.16 : Phân loại ứng dụng vô tuyến khả tri 11 CHƢƠNG : PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG VÔ TUYẾN HỢP TÁC KHẢ tri 2.1 Khái quát phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến khả tri Bảng 2.1: Các tham số chuẩn IEEE 802.22 Parameters Frequency range Bandwidth Modulation Transmit power Specification 54-862 MHz 6MHz, 7MHz, 8MHz QPSK 16QAM 64QAM 4W Multiple access OFDMA Hình 2.1 (a) phổ tần lớp phủ Hình 2.1 (b) phổ tần lớp dƣới Remarks TV Band Band of each channel Fixed and adaptive modulation For USA, may vary in other regulatory domains 12 Hình 2.1(c) kết hợp phổ tần lớp phủ phổ tần lớp dƣới 2.2 Phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến hợp tác khả tri Hình 2.2 : Thành phần phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến hợp tác khả tri 2.3 Phân bổ tài nguyên công suất sóng mang vô tuyến hợp tác khả tri 2.3.1 Phân bổ tài nguyên sóng mang Đối với tất cac ngưỡng nhiễu ràng buộc công suất để đáp ứng, ta phân bổ công suất ngang sau   (1) (2) ( L)   I I I  Pt  Peq   , K Nth , K Nth , , K Nth  (2) ( L)   N åå Fk(1) F F åå , n åå k , n k ,n   k 1 n 1 k 1 n 1 k 1 n 1   (2.1) K k   j   k  j,  k  A k 1 i) MaxR-SAA Bài toán MaxR-SAA hệ thống vô tuyến khả tri dựa OFDM xây dựng: K max ååR k k 1, , K k 1 nk k ,n  hkss,n Pk ,n  max å å log 1  k    å L J (l ) k 1, , K k 1 nk l 1 k , n  K     (2.2) 13 K ååP k 1 nk theo điều kiện k ,n K ååP k 1 nk k ,n Fk(,ln)  I th(l ) , l  1, 2, , L  Pt , Pk ,n  Ωk thu cách thực bước sau: 1)Khởi tạo a) Rk,n = với k=1, …,K; n = 1,…,N; b) Ωk = ∅ với k=1,…,k; c) Cho n=1,…, N 2) Tìm người sử đụng CR k = arg max hkss,n   å l 1 J k(l,n) L , với k=1,…,K 3) Phân bổ sóng mang n tìm thấy cho người dùng CR k, k  k  n ; 4) Cập nhật Rk,n theo (2.36) ii) Minl-SAA Bài toán Minl-SAA hệ thống CR dựa OFDMA xây dựng L K åå å I k(l,n)  Pk , n K k k 1, , K l 1 k 1 nk l 1 k 1 nk K ååP Với giả thiết L åå å F k 1 nk k ,n K ååP k 1 nk k ,n (l ) k ,n * Pk ,n (2.3) Fk(,ln)  I th(l ) , l  1, 2, , L  Pt , Pk ,n  Ωk thu cách thực bước sau: 1)Khởi tạo a) Rk,n = với k=1, …,K; n = 1,…,N; b) Ωk = ∅ với k=1,…,k; 2)Cho n=1,…,N a) Tìm người dùng CR k=argmin å l 1 Fk(,ln) , cho k=1,…,K (l ) b) Phân bổ sóng mang n tìm cho người dùng k, k  k  n ; 14 c) Cập nhật Rk,n theo (2.36) iii) FairR-SAA Sk ,n   hkss,n  (2.4)   å l 1 J k(l,n) * å l 1 Fk(,ln) L L 1) Khởi tạo: a) Rk,n = với k=1,…,K; n=1,…,N; b) Ωk = ∅ với k=1,…,K; c) A={1,2,…,N}; 2) Với k=1,…,K a) Tìm sóng mang n=argmaxSk,n, cho n∈A; b) Phân bổ sóng mang n vừa tìm cho người dùng vô tuyến khả tri k, k  k  n , A=A-{n}; c) Cập nhật Rk,n theo (2.36) 3) Trong A≠∅ a) Tìm người dùng vô tuyến khả tri k=argmin åR nk k ,n ; b) Với người dùng vô tuyến khả tri k vừa tìm được, tìm sóng mang n-argmax Sk,n, cho n∈A; c) Phân bổ sóng mang n vừa tìm cho người dùng vô tuyến khả tri k, k  k  n , A=A-{n}; d) Cập nhật Rk,n theo (a) 2.3.2 Phân bổ tài nguyên công suất i) Phân bổ công suất tối ưu  hkss,n Pk ,n max å å log 1  Pk , n    å L J (l ) k 1 nk l 1 k , n  K Với điều kiện K ååP k 1 nk k ,n K ååP k 1 nk k ,n     (2.5) Fk(,ln)  I th(l ) (2.6)  Pt , Pk ,n  (2.7) 15 Bằng cách giới thiệu nhân tử Lagrange điều kiện Karush-Kuhn-Tucker, ta có giải pháp tối ưu như: L    å l 1 J k(l,n)   , n  k , P   wk ,n  ss   h k ,n   * k ,n Trong wk ,n    å l 1 l Fk(,ln) L (2.8) , β l nhân tử Lagrange xác định theo điều kiện bắt buộc ii) Phân bổ công suất bước  Scheme A (Dựa khoảng cách): Công suất phân bổ cho sóng mang thứ n viết: PnA  p * n (2.9) p cỡ bước Sau đó, theo ngưỡng nhiễu người dùng chính, p trình bày: N åK n 1 n * PnA  I th  p  I th (2.10) N åK n 1 n *n L K n  å Fk(,ln) biểu thị nhiễu tổng bị gây sóng mang thứ n phân bổ l 1 cho người dùng CR k cho tất người dùng Sau đó, theo ràng buộc công suất tổng phân bổ cho người dùng CR, cỡ bước p thể hiện: N åP A n n 1  Pt  p  Pt (2.11) N ån n 1 Sử dụng giải pháp tính toán (2.10) (2.11) cỡ bước cuối cùng, thay đến (2.8) để có giả trị PnA  Scheme B (Dựa nhiễu): PnB  p / K n (2.12) p cỡ bước Sau đó, theo, theo ngưỡng nhiễu người dùng chính, p trình bày: N åK n 1 n * PnB  I th  p  I th N (2.13) 16 Sau đó, theo ràng buộc công suất tổng phân bổ cho người dùng CR, cỡ bước p viết: N åP n 1 B n  Pt  p  Pt (2.14) N å (1 / K n 1 n ) Sử dụng giải pháp tính toán (2.13) (2.14) cỡ bước cuối cùng, thay đến (2.12) để có giả trị PnB iii) Phân bổ công suất bình đẳng biến đổi     (1) (2) ( L) I th I th I th  PT   Peq   , K , K , , K  (2) ( L)   N å å Fk(1) å å Fk ,n  , n å å Fk , n  k 1 n k k 1 n k k 1 n k  (2.15) 17 CHƢƠNG : PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN SÓNG MANG CON VÀ TÀI NGUYÊN CÔNG SUẤT CHO CÁC HỆ THỐNG VÔ TUYẾN HỢP TÁC KHẢ TRI DỰA VÀO OFDMA 3.1 Giới thiệu phân bổ tài nguyên sóng mang tài nguyên công suất 3.2 Mô hình hệ thống phát biểu toán Đáp ứng tần số kênh chọn lọc tần số (không phẳng-băng rộng) Đáp ứng biên độ kênh a) Kênh (phẳng-băng hẹp) Sóng mang tần số Người dùng b) Người dùng Tần số Người dùng K Trạm gốc: Phân bổ sóng mang con, tốc độ, công suất Mỗi người dùng giả định có độ lợi kênh độc lập thống kê, trạm gốc phân bổ tập sóng mang khác c) b1 X1 b2 X2 Phân bổ sóng mang công suất bK Kênh ngƣời dùng Phát OFDMA XN x Mỗi người dùng trạm gốc BS phân bổ tập sóng mang khác y1 Kênh ngƣời dùng y2 Kênh ngƣời dùng K yK Thu OFDMA ngƣời dùng Thu OFDMA ngƣời dùng Thu OFDMA ngƣời dùng K Thông tin kênh Hình 3.1 Mô hình phân bổ tài nguyên OFDMA, N kênh cho K ngƣời dùng Hình 3.2 Phân bố ngƣời dùng (PU) ngƣời dùng CR (SU) không gian 18 i) Nhiễu gây tín hiệu người dùng vô tuyến khả tri lên PU  sin  fTs   Pk ,nTs     fTs  k ,n I (l ) k ,n sp k ,n h (3.2)  sin  fTs  Pk ,nTs    df dnl  Bl /2  fT s   dnl  Bl /2 (3.3) Trong dnl biểu thị khoảng cách phổ sóng mang thứ n băng PU thứ l Sau đó, phương trình (2.38) trở thành: I k(l,n)  Pk ,n * Fk(,ln) (3.4) ii) Nhiều gây tín hiệu người dùng lên SU Mật độ phổ công suất tin hiệu người dùng sau xử lý biến đổi Fourier nhanh (FFT) diễn tả: E I N ( w)  2 M   J k(l,n)  hkps,n  sin( w  ) M /  d  sin( w  ) /  PU (e jw )   dnl f /2 dnl f /2 (3.5) E I N ( w)dw (3.6) iii) Nhiều gây tín hiệu người dùng vô tuyến khả tri Nhiễu qua lại sóng mang thứ n người dùng thứ m sóng mang thứ i người dùng thứ k xác định M ( m ,k ) n ,i d ( m ,k ) n ,i ( m) n ,P  h ss ( m ,k ) n ,i  sin  fTs   ( m ) ( m ,k ) P Tx    df  Pn An ,i  fTs  ,k ) d n( m f /2  ,i ,k ) d n( m f /2 ,i ( m) n s iv) Xây dựng toán  hkss,n Pk ,n max åå k ,n log 1  Pk , n , k , n    å L J (l ) k 1 n 1 l 1 k , n  K N K åå Với điều kiện k 1 nk K ååP k 1 nk K å k 1 k ,n k ,n  1,     P Fk(,ln)  I th(l ) , l  1, 2, , L k ,n k ,n  Pt , Pk ,n  k ,n  0,1 (3.7) 19  hkss,n Pk ,n Rk  å  k ,n log 1     å L J k(l,n) n 1 l 1  N     (3.8) 3.3 Phân bổ tài nguyên sóng mang phân bổ tài nguyên công suất 3.3.1.Phân bổ sóng mang công suất tối ƣu 3.3.2.Phân bổ sóng mang công suất cận tối ƣu 3.3.2.1 Cấp phát kênh cận tối ƣu Khởi tạo Đặt Rk=0, k   với k=1,2,…,K A={1,2,…,N} Cho k chạy từ đến K (a) tìm n thoả mãn H k , n  H k , j với j  A (b) cho k  k  n , A=A-{n} cập nhật Rk theo (3.8) Khi A   (a) tìm k thoả mãn Rk /wk  Ri /wi với i,  i  K (b) với k tìm được, tìm n thoả mãn H k ,n  H k , j với j  A (c) với k n tìm được, cho k  k  n , A=A-{n} cập nhật Rk theo (3.8) 3.3.2.2 Phân bố công suất tối ƣu cho ngƣời dùng SU đƣợc cấp phát kênh Để cấp phát kênh tất định, toán tối ưu công thức hóa sau K max å å pk ,n k 1 nk  hkss,n pk ,n   log 1     å L J k(l,n)  l 1   K với ràng buộc: åå k 1 nk P Fk(,ln)  I th(l ) , l  1, 2, , L k ,n k ,n K å åp k 1 n k k ,n  Ptotal pk , n  với k,n (3.9) 20  k rời rạc với k 1  2   k  1,2, , N  đó:  k tập kênh cho người dùng thứ k; k & l loại trừ tương hỗ k l 1) Phân bố công suất cho người dùng cụ thể: Bằng cách định nghĩa Pk ,tot công suất tổng phân bổ cho người dùng thứ k dùng (3.14), Pk ,tot biểu diễn Nk Nk H k ,n  H k ,1 n 1 n2 H k ,n H k ,1 Pk ,tot  å pk ,n  N k pk ,1  å (3.15) với k = 1, 2, ,K 2) Phân bố công suất nhiều người dùng: i) Trường hợp tuyến tính: ii) Trường hợp tỉ lệ kênh tạp âm lớn: 3.4 Mô hiệu phân bổ tài nguyên sóng mang công suất 3.4.1.Các tham số đặc trƣng mô hình mô Hình 3.4 Đáp ứng xung kim CIR đáp ứng tần số ngƣời dùng 21 Hình 3.5 Phân bổ kênh công suất ngƣời dùng Hình 3.6 Phân bổ kênh dung lƣợng ngƣời dùng 3.5.Kết luận Từ kết mô ta thấy với thuật toán phân bổ sóng mang tìm kênh có đáp ứng kênh tốt người dùng Từ phân bổ sóng mang cho người dùng Sau người dùng phân bổ sóng mang con, thuật toán “Water-filling” thực phân bổ lại công suất cho người dùng cho đáp ứng yêu cầu tổng dung lượng nhiễu ảnh hưởng đến người dùng (PU) 22 KẾT LUẬN Luận văn trình bày tổng quan hệ thống vô tuyến khả tri toán phân bổ tài nguyên công suất sóng mang cho mạng vô tuyến khả tri Các kiến thức tảng kết nghiên cứu, tìm hiểu trình bày luận văn với bố cục ba chương sau : (1) Tổng quan vô tuyến khả tri; (2) Phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến hợp tác khả tri (3) Phân bổ tài nguyên sóng mang công suất mạng vô tuyến hợp tác khả tri dựa vào OFDMA Dựa vào kiến trúc hệ thống, tính cấp thiết lý thuyết mô phỏng, luận văn đưa toán cho việc phân bổ tài nguyên công suất tài nguyên sóng mang cho hệ thống vô tuyến khả tri cần xây dựng thuật toán phân phổ tài nguyên cho người dùng vô tuyến khả tri điều kiện ràng buộc nhiễu không ảnh hưởng tới người dùng (PU) vượt mức nhiễu yêu cầu hệ thống đảm bảo tối đa dung lượng chất lượng cho người dùng Cuối cùng, luận văn tìm hiểu, tham khảo phân tích, đưa phương án lý thuyết mô cho toán phân bổ tài nguyên công suất tài nguyên sóng mang theo điều kiện ràng buộc Phương án chia thành hai toán : Bài toán tối ưu đồng thời cho ràng buộc công suất sóng mang Tuy nhiên tốn tài nguyên độ phức tạp tương đối cao Vì luận văn đưa phương án thứ hai toán cận tối ưu xây dựng theo giai đoạn : (1) Thực phân bổ sóng mang cho người dùng vô tuyến khả tri coi công suất phân bổ cho người dùng (phân bổ đều) (2) Sau phân bổ sóng mang cho người dùng, thuật toán “Water-filling” sử dụng để phân bổ công suất cho người dùng Kết cho thấy toán yêu cầu giải với độ phức tạp thuật toán yêu cầu tài nguyên xử lý tốt 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Muhammad Naeem, Alagan Anpalagan, Muhammad Jaseemuddin, Daniel C.Lee, 2013, “Resource Allocation Techniques in Cooperative Cognitive Radio Networks”, IEEE communications surveys & tutorials, Vol 16, 11-09 [2] Pei Zhang, Longxiang Yang, Xu Liu, 2010, “Subcarrier and Power Allocation in OFDM-based Congnitive Radio Systems”, I.J Computer Network and Information Security, 1, 24-30 [3] Xiaoxia Zhang, Xuemin (Sherman) Shen, Liang-Liang Xie, 2014, “Joint Subcarrier and Power Allocation for Cooperative Communications in LTE-Advanced Networks”, Vol 13, No [4] Tao Jiang, Zhiqiang Wang, Yang Cao, 2015, “Cognitive Radio Networks”, Efficient Resource Allowcation in Cooperative Sensing, Cellular Communications, High-Speed Vehicles, and Smart Grid [5] Soren Anderson, 2009 “Optimizing wireless communication systems” [6] Shaolei Ren, Mihaela van der Schaar, 2009, “Revenue Maximization and Distributed Power Allocation in Cognitive Radio Networks” [7] F W.-Jiang, J W.-Heng; W R Ru, 2010 “Joint Resource Allocation in Cluster-Based Cognitive Radio Networks,” Proc IEEE Int Conf Commun and Mobile Computing [8] Y Zhang, J Zheng and H H Chen, 2010 “Cognitive radio networks: architectures, protocols, and standards” ,CRC Press [9] https://en.wikipedia.org/wiki/Cognitive_radio [10] Joanna Guenin, 2008, "IEEE SCC41 Standards for Dynamic Standards for Dynamic Spectrum Access Networks", IEICE Software & Cognitive Radio IEICE Software & Cognitive Radio Expo & Technical Conference [11] O.Simeone, J.Gambini , Y.Bar-Ness, 2013, "Cooperation and Cognitive radio", Vol 32 ... 2.1(c) kết hợp phổ tần lớp phủ phổ tần lớp dƣới 2.2 Phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến hợp tác khả tri Hình 2.2 : Thành phần phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến hợp tác khả tri 2.3 Phân bổ tài nguyên. .. Khả tự cấu hình: 1.5.2.Ứng dụng vô tuyến khả tri Hình 1.16 : Phân loại ứng dụng vô tuyến khả tri 11 CHƢƠNG : PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG VÔ TUYẾN HỢP TÁC KHẢ tri 2.1 Khái quát phân bổ tài nguyên. .. chương sau : (1) Tổng quan vô tuyến khả tri; (2) Phân bổ tài nguyên mạng vô tuyến hợp tác khả tri (3) Phân bổ tài nguyên sóng mang công suất mạng vô tuyến hợp tác khả tri dựa vào OFDMA Dựa vào