CẤP PHÁT tài NGUYÊN CHO v2v TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ hệ 5 (có code)

CẤP PHÁT tài NGUYÊN CHO v2v TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ hệ 5 (có code) CẤP PHÁT tài NGUYÊN CHO v2v TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ hệ 5 (có code) CẤP PHÁT tài NGUYÊN CHO v2v TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ hệ 5 (có code) CẤP PHÁT tài NGUYÊN CHO v2v TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ hệ 5 (có code) CẤP PHÁT tài NGUYÊN CHO v2v TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ hệ 5 (có code)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 3GPP 3rd Generation Partnership Project 4G Fourth-Generation 5G 5th-Generation Wireless Systems AWGN BS Additive White Gaussian Noise Base Station CELLM Cellular Mode CoMP Coordinated MultiPoint CP Cyclic Prefix D2D Device-to-Device DFT Discrete Fourier transform DL Down Link FSL Free-Space Loss Hybrid ARQ Hybrid Automatic Repeat Request IDFT Inverse Discrete Fourier transform IEEE Institute _of_ Electrical and Electronics Engineers ITU International Telecommunication Union LTE Long Term Evolution LTE-A MIMO Long Term Evolution Advanced Multiple-Input And Multiple-Output _OF_DMA Orthogonal Frequency-Division Multiple Access PRB Physical Resource Block SCCPCH SC-FDMA Secondary Common Control Physical Channel Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access TTI Transmission Time Interval UE User Equipment UL Up Link V2I Vehicular-to-intrastructure V2V Vehicular-to-Vehicular ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 7/47 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE ADVANCED 1.1 Giới thiệu chung - 1.1.1 Công nghệ LTE ADVANCED LTE ADVANCED (viết tắt cụm từ Long Term Evolution- Advanced) chuẩn truyền thông kết nối không dây tốc độ cao cho thiết bị di động, thức đệ trình tổ chức 3GPP tới ITU-T năm 2009 phát hành vào năm 2012 Mục tiêu 3GPP LTE Advanced đạt vượt qua yêu cầu ITU (Tổ chức viễn thông quốc tế thuộc Liên hiệp - quốc) LTE-A Release 10 phiên phát triển lên từ mạng 4G LTE Release 8,9 nhằm đáp ứng tiêu chuẩn yêu cầu tổ chức IMT-Advanced LTE-A - - giữ lại kỹ thuật _OF_DMA, SC-FDMA, Hybrid ARQ, MIMO… Điểm bật công nghệ LTE-A: + Carrier Aggregation : Kết hợp cộng gộp sóng mang + MIMO-Multiple Input Multiple Output: Sử dụng đa Antenna đầu vào, đa Antenna đầu + Relay Node : Trạm chuyển tiếp + Coordinated Multipoint – CoMP: Phối hợp đa điểm Thông tin đặt tính LTE –A thể bảng bên dưới, so với 4G LTE LTE đạt tốc độ DL đạt ~300Mbps, UL ~75Mbps, độ trễ truyền liệu ~10ms Bảng 1.1 So Sánh thông số LTE LTE-A CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 8/47 LTE LTE Advanced Release FDD Release Release 10 and Enhanced voice Carrier Release 11 Release 12 and Beyond Realizes full LTE Direct, TDD fallback Aggregation, benefits _of_ HetNets Support (CSFB),VoLTE, relays, HetNets enhancements, (eICIC/IC) Multiflow, LTE Broadcast HelNets (eMBMS) (eICIC/IC), Wifi CoMP, interwoking MIMO Bảng 1.2 So Sánh phiên LTE LTE-A - 1.1.2 Kỹ thuật kết hợp cộng gộp sóng mang Kỹ thuật kết hợp cộng gộp sóng mang (carrier aggregation): Cho phép sóng mang thành phần - cộng gộp vào băng tần khác tạo thành kênh sóng mang lớn có tốc độ băng thơng lớn lên đến 100 Mhz - Trong chuẩn LTE-A, băng thơng thành phần sóng mang là: 1.4, 3, 5, 10, 15Mhz 20 Mhz Sóng mang thành phần ký hiệu CC (Component Carrier) - Mỗi kênh tần số phép cộng gộp thành phần sống mang Do kỹ thuật đêm lại băng thơng cao gấp lần băng thơng LTE thơng thường Hình 1.1 Thành phần sóng mang CC [1] CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 9/47 1.1.3 Kỹ thuật MIMO-Multiple Input Multiple Output - Ở trạm thu phát sóng thiết bị đầu cuối di động MIMO cho phép sử dụng kết hợp nhiều ăng-ten để gửi nhận dự liệu - Trong chuẩn LTE-A sử dụng cặp ăng-ten tải xuống cặp ăng-ten tải lên Điều có khác biệt rõ so với số lượng ăng-ten LTE mô tả bảng dưới: Bảng 1.3 So sánh Ăng-ten LTE LTE-A Downlink Uplink Ăng ten LTE 4x4 8x8 Ăng ten LTE -A 2x4 4x4 Chức MIMO: + Tại rìa cell, lúc xe cộ di chuyển với tốc độ cao thường hay xảy nhiễu tín hiệu Vì ăng-ten thu phát MIMO tập trung tín hiệu đường truyền vơ tuyến vào hướng cụ thể điều giúp khả thu tín hiệu mạnh + Ở mơi trường tín hiệu xảy nhiễu người dùng gần trạm phát, đứng yên, ăng-ten MIMO thực kỹ thuật Ghép kênh không gian, ăng-ten phát luồng tín hiệu song song đến CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10/47 ăng-ten thu, điều giúp cho việc nhận liệu có tốc độ nhanh, gấp lần 1.1.4 Cơng nghệ chuyển tiếp (Relay node) Hình 1.3 Cơng nghệ chuyển tiếp [1] Hình 1.2 Sử dụng đa Ăng – ten MIMO [1] - Công nghệ chuyển tiếp dùng để mở rộng vùng phủ sóng tới nơi - có tín hiệu yếu Chế độ Relay node bật lên trạm thu phát gặp cố khơng hoạt động, nơi có vùng phủ tín hiệu yếu thông qua liên kết Backhaul, Relay node lúc nhận thơng tin tín hiệu từ trạm BS sau giải mã - liệu chuyển phát đến thiết bị đầu cuối người dùng kết nối Hiệu quả: Mở rộng vùng phủ sống, hạn chế nhiễu, tăng số lượng kết nối người dùng đến Trạm BS, Relay node sử dụng chung phổ tần số trạm thu phát để liên lạc với trạm thu phát với thiết bị đầu cuối dễ dàng - 1.1.5 Kỹ thuật điều khiển giảm can nhiễu tăng cường tế bào eICIC eICIC (enhanced Inter-Cell Interference Coordination) Kỹ thuật enhanced Inter-Cell Interference Coordination gọi mạng phức hợp CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 35/47 Hình 4.4, hình 4.5, mô tả tăng khoảng cách D2D từ – 100m, tốc độ BitRates_ D2D, CUE giảm dần theo khoảng cách chế độ Randoms Hình 4.4 Capacity CUE khoảng cách thay đổi Hình 4.5 Capacity D2D khoảng cách thay đổi 1.1.17 Kết mô Outage D2D SingleCell chế độ CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 36/47 Randoms Hình 4.6 Outage CELL Hình 4.7 Outage D2D CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 37/47 Kết mơ hình 4.6, hình 4.7 thể Outage D2D, CEL Khi tăng công xuất D2D Outage D2D giảm, chế độ randoms có kết tối ưu chế độ CELLM Hình 4.8 Thể q trình tăng cơng xuất D2D chế độ Randoms Outage CUE tăng Hình 4.8 Outage CUEs CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 38/47 1.1.18 Kết mơ tối ưu hóa tài nguyên lượng cho CUE DUE Capacity SingleCell V2V Hình 4.9 Tối ưu hóa tài ngun, lượng Cell Hình 4.10 Tối ưu hóa tài ngun, lượng CUEs CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 39/47 Hình 4.9, hình 4.10, hình 4.11: Khi tăng cơng xuất D2D BitRates_ DUE CUE tăng chế độ Randoms, đồng thời BitRates_ chế độ Randoms tốt chế độ CELLM Hình 4.11 Tối ưu hóa tài nguyên, lượng DUE Hình 4.12, hình 4.13, khoảng cách V2V tăng, Birate CUE DUE giảm theo khoảng cách CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 40/47 Hình 4.12 Tối ưu hóa tài ngun lượng CUE tốc độ DUEs thay đổi Hình 4.13 Tối ưu hóa tài nguyên lượng DUE tốc độ DUEs thay đổi CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 41/47 1.10 Đánh giá kết - Trong chế độ CELLM (Cellular mode) đường truyền lên giá trị - thời điểm số chúng nằm đường thằng Trong chế Randoms D2D: Các giá trị D2D Capacity tăng dần theo công xuất phát CUE Capacity giảm dần theo công xuất phát Đều - chứng minh biểu thức tính tốn cơng thức theo lý thuyết Khi khoảng cách D2D thay đổi, khoảng cách tốt D2D CUE - hoạt động từ 0-60 m Tương tự V2V, kết chứng cơng thức lý thuyết Tối ưu hóa tài nguyên lượng CUE DUE V2V: Thực cách tăng dần công xuất phát DUE đồng thời giảm số nhiễu Điều làm cho BitRates_ DUE CUE tăng Kết - lý thuyết Khi thay tốc độ DUE, tốc độ phù để sử dụng V2V: – - 60km/h So sánh kết chế độ Randoms Cellular Mode chế độ Randoms tốt CELLM 1.11 Hướng phát triển đề tài - Tăng số lượng CUE, D2D, DUE kênh truyền sử dụng - SingleCell, tăng số vòng lặp tạo randoms, tối ưu hóa code Thiết kết hệ thống MultiCells đa người dụng, thiết kế hệ thống nhiễu từ cell lân cận, tối ưu hóa tài nguyên công xuất phát CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 42/47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] http://tec.gov.in/pdf/Studypaper/LTE-Advance.pdf https://www.cs.ucy.ac.cy/courses/ https://vntelecom.org/diendan/showthread.php?t=11084 [2], [3], [4] http://www.cuctanso.vn/UserControls/Publishing/News/BinhLuan/pFormPri nt.aspx? UrlListProcess=/content/tintuc/Lists/News&ListId=&SiteId=&ItemID=1995 &SiteRootID=&isEn=False Tiếng Anh [1] LTE Advanced An evolution built for the long-haul - Qualcomm, Inc [2] Device-to-Device Communications Underlaying Cellular Networks Daquan Feng, Lu Lu, Yi Yuan-Wu, Ge_of_frey Ye Li, Gang Feng, and Shaoqian Li [3] https://ieeexplore.ieee.org/Xplore/home.jsp [4] https://www.mathworks.com Improving Device-to-Device Communications Pairing for Underlay Cellular Networks Giovanni Giambene, Tran Anh Khoa CNIT - Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione e Scienze Matematiche, Università degli Studi di Siena, Via Roma 56, 53100 Siena, Italy, email: giambene@unisi.it and tran@diism.unisi.it Resource Allocation for D2D-Enabled Vehicular Communications Le Liang, Student Member, IEEE, Ge_of_frey Ye Li, Fellow, IEEE, and Wei Xu, Senior Member, IEEE [5] CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 43/47 PHỤ LỤC Randoms_Starts = 1; Randoms_Ends = 15; tti = 500; sChanel = 20; R = 500; d = R*sqrt (3); d1 = d/2 + 100 ; eNB_of_Powers = 46; d2d_of_Powers = 21; cue_of_Powers = 24; BWith = 10; Bchanel = 180000; h_eNBs = 40; Ncell_centrals = 1; Nu_centrals = 20; Nd2d_centrals = 20; d_mins = 0; d_maxs = 2.5*70; sinr_of_CUE_r = zeros(Nu_centrals,randoms_Ends); sinr_of_D2D_r = zeros(Nd2d_centrals,randoms_Ends); sinr_of_CUE_t_r_rd = zeros(Nu_centrals,tti,randoms_Ends); sinr_of_D2D_t_r_rd = zeros(Nd2d_centrals,tti,randoms_Ends); CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 44/47 outage_of_CUE_r = zeros(1,randoms_Ends); outage_ of_D2D_r = zeros(1,randoms_Ends); outage_ of_CEL_r = zeros(1,randoms_Ends); bitRates_ of_CUE_r = zeros(1,randoms_Ends); bitRates_ of_D2D_r = zeros(1,randoms_Ends); bitRates_ of_CEL_r = zeros(1,randoms_Ends); for randoms = randoms_Starts:1:randoms_Ends rng (randoms); User_x of centrals = []; User_y of centrals = []; System_Generations; Users_Pathloss; Sinr_of_CUE_t = zeros(Nu_centrals,tti); Sinr_of_D2D_t = zeros(Nd2d_centrals,tti); bitRates_of_CUE_t = zeros(Nu_centrals,tti); bitRates_of_D2D_t = zeros(Nd2d_centrals,tti); for t = : tti CUE = : Nu_centrals; nRow of CUE = t; nCol of CUE = sChanel CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 45/47 matrixs of CUE = zeros(nCol of CUE, nRow of CUE); nRepeat of CUE = ceil(numel(matrixs of CUE)/numel(CUE)); resources_central of CUE = repmat(CUE, 1, nRepeat of CUE); matrixs of CUE(1:end)=resources_central of CUE(1:numel(matri xs of CUE)); cue of resource_rd = matrixs of CUE; cue of centrals_rd = cue of resource_rd(t,:); D2D = : Nd2d_centrals; nRows of D2D = t; nCols of D2D = sChanel; matrixs of D2D = zeros(nCols of D2D, nRows of D2D); nRepeat of D2D = ceil(numel(matrixs of D2D)/numel(D2D)); resources_central of D2D = repmat(D2D, 1, nRepeat of D2D); matrixs of D2D(1:end) =resources_central of_D2D(1:numel(matrixs of D2D)); d2d of resource_rd = matrixs of D2D; d2d of centrals_rd sub of channel cue of centrals = d2d of resource_rd(t,:); = [1:sChanel]; = zeros(1,Nu_central); CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 46/47 cue_central_resources = cue of centrals_rd; d2d of centrals = zeros(1,Nd_central); d2d of central_resources = d2d of centrals_rd; cu = randperm(sChanel); d2 = randperm(sChanel); for k = : numel(cue of central_resources(1,:)) cue of centrals(1,cue of central_resources(1,k)) = cu(1,k) ; end for k = : numel(d2d of central_resources(1,:)) d2d of centrals(1,d2d of central_resources(1,k)) = d2(1,k) ; end [xi_n_ks, om_n_ms] = resources_allocations_matrixs(cue_centrals, sub_channels, d2d of central,sChannel, Nu_centrals, Nd2d_centrals); Sinr_ of_CUE = zeros(Nu_centrals,cue of Powers,d2d of Powers); bitRates of_CUE = zeros(Nu_centrals,cue of Powers,d2d of Powers); sinr_ of_D2D = zeros(Nd_centrals,cue of Powers,d2d of Powers); bitRates zeros(Nd_centrals,cue of Powers,d2d of Powers); CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ of_D2D = ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 47/47 for ccs = 21 : 24 for dds = 21 : 24 for j = : sChanel k = cue of centrals(1,j); if (cue of centrals(1,j) ~= ) sinr_of_CUE(ccs,dds,j) = sinrCUE_upds(ccs,dds,Nd2d_centrals,xi_n_ks,h_m_ns,D_k_ns,k,j); bitRates of_CUE(ccs,dds,j) = bitRates_(sinr_ of_CUE(ccs,dds,j)); else continue; end end sinr_ of_CUE_t(:,t) = sinr_ of_CUE(ccs,dds,j) ; sinr_ of_CUE_t_r_rd(:,t,randoms)= sinr_ of_CUE(ccs,dds,j) bitRates of_CUE_t(:,t) = bitRates of_CUE(ccs,dds,j) end end bitRates of_CUE; for ccs = 21 : 24 for dds = 21 : 24 for j = : sChanel k = d2d_centrals(1,j); if (d2d_centrals(1,j) ~=0) sinr_of_D2D(ccs,dds,j) sinrD2D_upd(ccs,dds,Nu_centrals,om_n_ms,h_k_ns,C_m_ns,Ncell_centrals,k,j); CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CHO V2V TRONG MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ = ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 48/47 bitRates of_D2D(ccs,dds,j) = bitRates_(sinr_ of_D2D(ccs,dds,j)); else continue; end end sinr_ of_D2D_t(:,t) = sinr_ of_D2D(ccs,dds,j) ; sinr_ of_D2D_t_r_rd(:,t,randoms) = sinr_ of_D2D(ccs,dds,j) ; bitRates of_D2D_t(:,t) = bitRates of_D2D(ccs,dds,j) ; end end bitRates of_D2D; end power_matri = (bitRates CUE + bitRates D2D); tts = max(power_matri); for j = : 20 powermax = max (tts(:,:,:)); end outage_of_CUE = (numel(find(sinr_ of_CUE_t(:,:)