Cơ chế lựa chọn khi tăng cường D2D trong cell

MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT i DANH MỤC HÌNH VẼ ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii Giới thiệu Cơ chế lựa chọn Mơ hình hệ thống 3.1 Mơ hình kênh 3.2 Ghép kênh tài nguyên Xây dựng toán Cấp phát chế độ kết hợp 12 5.1 Chia sẻ uplink 12 5.2 Chia sẻ downlink 16 5.3 Xấp xỉ lồi liên tiếp 16 Cấp phát tài nguyên 18 6.1 Phân tách kép Lagrange 19 6.2 Thuật toán giảm độ phức tạp 21 6.3 Triển khai phân tán 23 6.4 Kết mô phân tích hiệu suất 25 6.4.1 Kết cấp phát chế độ 25 6.4.2 Cấp phát nguồn lực chung điều khiển công suất 26 Kết luận 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 I CÁC TỪ VIẾT TẮT 2D (Device to device): Thiết bị tới thiết bị BS (Base station): Trạm gốc CUE (Cellular user equipment): Thiết bị người dùng di động LTE (Long-term evolution): Sự phát triển dài hạn FDD (Frequency division duplex): Song công phân chia theo tần số TDD (Time division duplex): Song công phân chia theo thời gian UE (User equipment): Thiết bị người dùng RB (Resource block): Khổi tài nguyên MRC (Maximal ratio combining): Kết hợp tỷ lệ tối đa SCA (Successive convex approximation): Xấp xỉ lồi liên tiếp CSI (Channel state information): Thông tin trạng thái kênh TDM (Time division multiplexing): Ghép kênh phân chia theo thời gian FDM (Frequency division multiplexing): Ghép kênh phân chia theo tần số I DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Các chế giao tiếp D2D Hình 2: Nhóm tài ngun Hình 3: Cơ chế D-B-D Cơ chế tăng cường D2D Hình 4: Cấp phát cặp khối tài nguyên RB chế lựa chọn Hình 5: Tốc độ D2D tối ưu với tốc độ di động khác Hình 6: So sánh truyền dẫn chế độ kết hợp với chế độ đơn Hình 7: Tổng tốc độ D2D đạt Hình 8: Thời gian mơ II DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Các hàm tỷ lệ Bảng 2: Các bước triển khai phân tán III Cơ chế lựa chọn tăng cường D2D Cell Giới thiệu Sau liên kết D2D thiết lập thành công, việc lựa chọn chế độ khảo sát với tiêu chí, thuật tốn nhằm xác định chế độ truyền thông tốt cho liên kết D2D để tối ưu hiệu hệ thống dựa tải mạng lưới, điều kiện kênh, trạng thái nhiễu Trong hệ thống thông tin di động hỗ trợ kết nối D2D thiết bị người dùng cuối giao chế D2D giao tiếp truyền thống qua BS cho việc truyển tải liệu Trong tài liệu này, giới thiệu chế kết hợp giao tiếp D2D kết nối D2D hoạt động nhiều chế độ thơng qua việc ghép kênh tài nguyên Chúng nghiên cứu để tối đa hóa tỷ trọng giao tiếp D2D so với giao tiếp di động truyền thống cách tối ưu chế kết hợp cấp phát tài nguyên việc thiết lập kênh công suất phát Một tiếp cận hai bước đề xuất cách thay đổi việc phân chia lượng đảm bảo việc cấp phép chế kết hợp cấp phép tài nguyên hệ thống tách tối ưu hóa cách độc lập Kết thuật tốn đưa ra: cần chi phí cho báo hiệu độ phức tạp tính tốn thấp Cơ chế lựa chọn Ta biết giao tiếp từ thiết bị đến thiết bị có khả đạt hiệu cao băng thông, thời gian trễ công suất so với giao tiếp mạng di động truyền thống.Tuy nhiên, khơng có nghĩa ln tối ưu mặt hiệu thiết bị người dùng cuối sử dụng chế D2D Trong mạng di động hỗ trợ D2D, hai thiết bị người dùng cuối giao tiếp thơng thường theo chế truyền thống qua BS giao tiếp trực tiếp với giao qua chế D2D.Hơn làm việc chế độ D2D, việc truyền tải liệu chia sẻ qua phổ CUE phổ cấp dành riêng cho giao tiếp mạng di động truyền thống Những thiết bị người dùng cuối chuyển đổi hai chế giao tiếp để đảm bảo chất lượng dịch vụ trình giao tiếp Nói chung, hai thiết bị đầu cuối giao tiếp với hoạt động chế kết hợp hai chế dựa yêu cầu thực tế trình làm việc Phân loại: Về bản, thiết bị người dùng cuối làm việc bốn chế giao tiếp minh họa hình dưới: Hình 1: Các chế giao tiếp D2D - Cơ chế im lặng D2D: Khi tài nguyên cấp phát cho giao tiếp D2D không đủ tái sử dụng phổ nhiễu, người dùng cuối D2D hoạt động chế độ im lặng khơng có khả truyền liệu - Cơ chế tái sử dụng D2D: Thiết bị đầu cuối giao tiếp trực tiếp với qua kết nối D2D cách chia sẻ tài nguyên phổ hướng uplink downlink CUE mạng di động tăng cường D2D - Cơ chế dành riêng D2D: Tài nguyên phổ dành riêng mạng di động cấp phát cho thiết bị đầu cuối giao tiếp trực tiếp với qua kết nối D2D - Cơ chế Cellular: Trong chế độ này, hai thiết bị đầu cuối giao tiếp với thông qua BS mà không chia sẻ tài nguyên phổ đồng kênh theo cách truyền thống Thực tế, Các chế giao tiếp khác lựa chọn dựa theo điều kiện thay đổi kênh yêu cầu dịch vụ Cơ chế tái sử dụng D2D có hiệu suất sử dụng phổ tốt vấn đề nhiễu đồng kênh xảy chia sẻ phổ Mặt khác, chế dành riêng D2D chế giao tiếp di động truyền thống lựa chọn để giảm bớt nhiễu, đạt đánh giá người dùng tốt hiệu sử dụng phổ thấp Bằng cách lựa chọn chế truyền phát phù hợp cho kết nối D2D, hiệu tồn mạng tối ưu hóa đảm bảo chất lượng dịch vụ người dùng cuối Mơ hình hệ thống Chúng ta xem xét mạng di động LTE thiết bị người dùng cuối cấp phát khối tài nguyên cho giao tiếp uplink downlink với BS Như minh họa hình dưới, nhóm tài ngun Cell gồm khối tài nguyên uplink downlink CUE trạng thái giao tiếp ổn định yêu cầu tốc độ liệu thấp Hình 2: Nhóm tài nguyên Xét 𝒯= {1,…,J} tập hợp CUE Nhóm tài nguyên ký hiệu ℛ= {1,2,…, 2j-1,2j,…, K} với 2j-1, 2j khối tài nguyên uplink, downlink tương ứng CUE j K=2J Ký hiệu áp dụng cho FDD TDD hệ thống thông tin di động từ kỹ thuật chống tranh chấp cấp phát tài nguyên CUE đời Ngoài ra, xem xét trạng thái kênh chung nhóm RB cách chọn giá trị đủ nhỏ RB cho nhóm tài ngun 3.1 Mơ hình kênh Để giới hạn nhiễu từ giao tiếp D2D tới hệ thống thống tin di động, giả thiết RB chia sẻ nhiều kết nối D2D Ký hiệu 𝒟 = {1,…,I} tập hợp kết nối D2D Đối với cặp cố định (i,k) tương ứng kết nối D2D nhóm RB, UE BS hoạt động theo chế sau: m= 1, Cellular truyền thống 2, 𝐷 − 𝐵 − 𝐷 3, Dành riêng D2D 4, Tăng cường D2D Với m chế lựa chọn: M = 1: Cơ chế lựa chọn giao tiếp di động truyền thống, khơng có giao tiếp D2D M =2: Cơ chế lựa chọn giao tiếp: Thiết bị - BS- Thiết bị, thiết bị D2D giao tiếp với BS truyền phát không đồng kênh mạng động M = 3: Cơ chế lựa chọn giao tiếp D2D: Thiết bị đầu cuối kết nối trực tiếp với không qua mạng di động M=4: Cơ chế lựa chọn tăng cường D2D: Kết nối trực tiếp D2D thiết bị, đống thời kết nối truyền phát qua mạng di động minh họa hình Hình 3: Cơ chế D-B-D Cơ chế tăng cường D2D Chúng ta ký hiệu M = {1,…,4} tập hợp tất chế Hơn tập (i,k,m) sử dụng tài liệu biến chế lựa chọn m khối tài nguyên k cấp phát cho kết nối D2D thứ i Ký hiệu rikm(C) rikm(D) tương ướng tỷ lệ kết nối D2D di động truyền thống Phụ thuộc khối tài nguyên k tài nguyên uplink downlink, hàm tỷ lệ thể bảng 1, với: thể biểu diễn 𝑟 ( ) = 𝑤 𝑙𝑜𝑔(1 + 𝑝 𝑐 ), 𝑤 = 𝑤 = 𝑤 = 1, 𝑤 = 0.5 𝑐 ’s hệ số đạt kênh D2D cho bởi: Hơn nữa, 𝑟 ( ) = except that 𝑟 ( ) ( = 𝑙𝑜𝑔(1 + 𝑃 (‖ℎ ‖) ), 𝑟 ) = 𝑙𝑜𝑔(𝑏 + ) Gán hàm tỷ lệ đơn giản sử dụng thay biến 𝑒 = 𝑥 𝑝 , viết lại phương trình tốn (4.6) thành dạng sau: Vì r(𝑥 , 𝑒 ) = 𝑥 𝑙𝑜𝑔(1 + 𝐶 ) chức phối cảnh 𝑟 (𝑒 ) = log(1+𝑒 𝑐 ), chức mục tiêu Eq (4.18a) phần lõm 𝑥 𝑟 ( ) 𝑒 Tuy nhiên, is jointly convex in 𝑥 and 𝑒 Do đó, phương trình (4.18) khơng phải vấn đề lồi Chúng tiếp cận vấn đề cách sử dụng xấp xỉ lồi liên tiếp Trước đó, thảo luận phương trình tốn (4.6) cho kịch chia sẻ downlink 15 5.2 Chia sẻ downlink Trong chia sẻ downlink, hàm tỷ lệ 𝑟 ( ) ,𝑟 ( ) ,𝑟 ( ) thay đổi hàm tỷ lệ khác giữ nguyên phương trình (4.18) Tối ưu w bắt nguồn tương tự phương trình (4.12) Tương ứng Chúng ta thấy w4 Ảnh hưởng đến tỷ lệ di động 𝑟 𝑟 ( ) ( ) tỉ lệ D2D Do đó, khó để tìm w4 tối ưu cho phương trình tốn (4.6) Vì liên kết di động có mức độ ưu tiên cao hơn, sử dụng giải pháp tối ưu cách chọn w = ‖ vectơ kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC) tối đa hóa 𝑟 ( ) ‖ Do đó, Thay hàm tỷ lệ vào phương trình (4.6), tốn viết lại thành mẫu tương tự phương trình (4.18) Trong phần phụ sau, tập trung thảo luận phương trình (4.18) lưu ý áp dụng cho hai kịch chia sẻ uplink downlink 5.3 Xấp xỉ lồi liên tiếp Trong tiểu mục này, thảo luận giải pháp cho phương trình tốn (4.18) Để giải độ lõm toán, sử dụng xấp xỉ lồi liên tiếp (SCA) chuyển đổi phương trình (4.18) loạt tốn xấp xỉ lồi Cụ thể, phía bên tay 16 trái phương trình (4.18b) thay việc khai triển thứ tự Taylor ( ) điểm khác lặp lặp lại Hãy ký hiệu (𝑥 , 𝑒 lần lặp SCA thứ t Sau 𝑟 Trong 𝑑 𝑟 ( ) ( ) (𝑥 , 𝑒 ( ) ( ) 𝑑 ( ) ( ) )=𝑥 𝑑 ( ) ( ) ( ) ) điểm cho việc khai triển Taylor xấp xỉ biểu diễn (4.24) Đẳng thức thứ hai sau theo từ − 𝑒 ( ) ( ) 𝑑 Thay 𝑟 ( ) với 𝑟 ( ) phương trình toán (4.18), toán xấp xỉ lồi biểu diễn bằng: Phương trình (4.23) giải hiệu cách sử dụng công cụ tối ưu hóa lồi có sẵn tối ưu sử dụng cho việc khai triển Taylor lần lặp lại SCA Do đó, cách lặp lặp lại sử dụng việc khai triển Taylor giải toán xấp xỉ lồi tương ứng, thuật toán SCA hội tụ tới cực đại phương trình (4.18) 17 Nhắc lại việc thảo luận Phần 4.3, giá trị mục tiêu phương trình (4.18) hàm Eik sử dụng cho cấp phát tài nguyên phương trình tốn (4.7) Từ phân tích trên, khó để mơ tả Qik(Eik) tốn (4.18) lõm Ký hiệu giá trị mục tiêu thu thuật tốn SCA Qik(Eik) Chúng tơi sử dụng để thay Qik(Eik) tốn phương trình (4.7) Cấp phát tài nguyên Trong phần này, tối ưu hóa Eik ik cho phương trình tốn (4.7) Xét ik  có giá trị nhị phân, có mệnh đề sau đây: Mệnh đề 4.1 Ký hiệu { ik , Eik } giải pháp tối ưu phương trình tốn (4.7) Nó cho rằng: Eik  ik Eik (4.25) cho tất i ϵ D; k ϵ R Chứng minh Chúng ta chứng minh mệnh đề cho giá trị  ik* Khi  ik* = 1, chắn cho Eik* =  ik* Eik* 18 Khi  ik* =0,  ik* Qik ( Eik ) = Kết là, Eik giảm tăng Eik cho k ' với ' ik  , điều dẫn đến giá trị mục tiêu lớn phương trình tốn (4.7) ' tính đơn điệu Qik ( Eik ) Do đó, Eik* = =  ik* Eik* Dựa mệnh đề 4.1, định nghĩa biến  ik = ik Eik Hơn nữa, việc  thay Qik ( Eik ) Qik ( Eik ) phương trình tốn (4.7) trở thành  maximize   i  ik Qik ( ik / ik ) { ik , ik }F I K i 1 k 1 K Tùy thuộc vào  k 1 ik  Ei ∀i∈D (4.26b)  Trong chúng tơi định nghĩa ik Qik ( ik / ik ) (4.26a) ik  0 I   F  {ik ,  ik }:  ik  1, k  R,ik  {0,1},  ik  0, i  D, k  R  i 1   Chúng ta nghiên cứu phương trình toán (4.26) cách bớt ràng buộc nhị phân ik  Giải pháp nhị phân sau thực dựa nghiên cứu toán giảm thiểu 6.1 Phân tách kép Lagrange Sau giảm ràng buộc nhị phân { ik } hàm Lagrange phương trình tốn (4.26) L({ ik ,  ik },{ ik }) I K      Q (  /  )   E       i ik ik ik ik i i ik   = i 1 k 1 i 1 k 1   I K 19 K =  k 1 I    i ik Qik ( ik / ik )  i ik    i Ei I i 1 (4.27a) i 1 Đạo hàm phần liên quan đến  ik tương đương  L  Q ' ( ik / ik )  i  ik (4.28) Từ phương trình (4.28),  ik / ik đơn giản phương trình (4.27a) biểu diễn hàm i , mà ký hiệu g( i ) Kết là, phương trình (4.27a) viết sau: K  L({ ik ,  ik },{ ik })= Vì ik  I  i 1 ik k 1 I   ik  iQik ( g (i ))  i g (i )    i Ei I i 1 i 1  , i tối ưu với k cố định chọn sau:  ik  arg max i Qik ( g (i ))  i g (i ) i (4.29)   (4.30) Tương ứng, i k  ik  với i  ik Điều cho thấy mảng RB k k cấp phát cho liên kết D2D với số lượng lớn phương trình (4.30) Nếu ik với tất k  R ràng buộc nhị phân ik tự động thỏa mãn Khi ik nhất,  i k lấy giá trị phân số, dẫn đến quan hệ k Khi mối quan hệ xảy ra, giá trị {  i k } xác định ràng buộc nguồn, k nhiên, có độ phức tạp tính tốn cao Hơn nữa, việc tính tốn biến số kép tối ưu i  quan trọng số lượng liên kết D2D lớn Trong phần tiếp theo, chúng tơi tìm hiểu mảng RB thực tế phương pháp cấp phát lượng phân phối thực hiện, thể độ phức tạp tính tốn thấp chi phi tín hiệu 20 6.2 Thuật tốn giảm độ phức tạp  Hàm tỷ lệ chấp nhận mẫu đóng, đánh giá giá trị hàm Qik (.) tốn u cầu lặp lại SCA Do đó, hệ số quan trọng để giảm độ phức tạp tính tốn phương  trình tốn (4.26) để giảm thiểu số lượng ước lượng Qik (.) Theo đó, chúng tơi đề xuất Thuật tốn Fitting sau: Ban đầu, giả sử cấp phát lượng không đổi qua tất mảng RB Xét mức lượng phụ thuộc vào số lượng mảng RB cấp phát cho liên kết D2D, định việc cấp phát mảng RB cách kiểm tra giá trị mục tiêu phương trình tốn (4.26) Cụ thể, mảng RB k cấp phát cho liên kết D2D i đạt mức tăng ích lớn với tỷ lệ tổng trọng số D2D Cho Si biểu thị tập mảng RB cấp phát cho liên kết D2D i Si yếu tố tập hợp nó, độ tăng ích tỷ lệ tổng trọng số D2D mảng RB k đến liên kết D2D i    Ei    Ei    i   i   Qik '   Q   ik '    ' S  S k  S  k 'Si k i i      i (4.31)  Giả sử Qik ( Eik )  log(1  cik Eik ) cik độ tăng ích kênh đạt hiệu liên kết D2D i mảng RB k, có  E Qik  i  n    log  Qik ( Ei )  n  Do đó,   i   i Qik ( Ei )   ( Si )  đó, 21 (4.32) ( n )  nn   log  n 1   (n  1)    Định nghĩa Qk  max i Qik ( Ei ) Trong giai đoạn cấp phát mảng RB, trước tiên chúng  ta xếp mảng RB theo thứ tự giảm dần Qk , sau gán mảng RB cách  Đối với mảng RB, liên kết D2D với i Qik ( Ei )   ( Si )  lớn  chọn làm liên kết tối ưu Vì liên kết D2D cần ước lượng Qik ( Ei ) cho mảng  RB, độ phức tạp tổng thể cấp phát mảng RB giới hạn số ước lượng Qik (.) IK Sau tất mảng RB cấp phát, cấp phát lượng liên kết D2D i tối ưu hóa cách giải tốn tiếp theo:  maximize  Qik ( Eik ) Eik kSi (4.33a) kSi Tùy thuộc vào E  Ei (4.33b) k  Si (4.33c) ik kSi Eik  Sử dụng công cụ tối ưu hóa chung để giải phương trình toán (4.33)  tiêu thụ cách tính tốn Qik (.) cần ước lượng thường xuyên Nhắc     lại xấp xỉ Qik ( Eik )  log(1  cik Eik ) lấy cik  exp Qik ( Ei )   / Ei Do đó, phương trình tốn (4.33) giải thuật toán điền nước túy với 1  Eik      i cik   (4.34) 22 Trong i thu cách sử dụng tìm kiếm phân đơi cho  Eik  Ei kSi Thuật toán Fitting chủ yếu dựa giả thiết phù hợp đường cong   Qik ( Eik )  log(1  cik Eik ) Biểu thức xác Qik ( Eik ) phụ thuộc vào tham số phương trình tốn (4.18) khơng theo mẫu có nhiều chế độ góp phần vào tốc độ liên kết D2D Tuy nhiên, giảm thiểu lẫn can thiệp đạt cách cấp phát mảng RB tối ưu, chế độ tăng cường D2D chiếm ưu cấp phát chế độ tối ưu Do đó, phù hợp đường cong gần với đường cong hàm xác Trong phần tiếp theo, chúng tơi trình bày thuật tốn đề xuất thực đủ tốt hệ thống tăng cường D2D thực tế Đồng thời, chi phí tính tốn thấp dễ ứng dụng cho việc triển khai mạng theo thời gian thực Bảng 2: Các bước triển khai phân tán BS gửi r1(C ) , b1 , b2 , b3 Rk mảng RB đến liên kết D2D  Mỗi liên kết D2D tính toán Qik ( Ei )kR  báo cáo kết cho BS BS định cấp phát mảng RB gửi kết lại cho liên kết D2D Các liên kết D2D thực độc lập thuật toán điền nước để xác định mức lượng tối ưu mảng RB cấp phát Mỗi liên kết D2D tối ưu hóa cấp phát chế độ dựa mức lượng thu (4) Kết phần tài nguyên báo cáo lại cho BS BS tiếp tục thông báo cho CUE phần tài nguyên liên kết D2D ghép đôi 6.3 Triển khai phân tán Trong tiểu mục này, thảo luận bước thực Thuật toán Fitting đề xuất Vì BS trì kiểm sốt liên kết D2D, thuật tốn 23 thực phân phối với chi phí tín hiệu thấp cách sử dụng kênh LTE downlink uplink thông thường Chúng liệt kê bước Bảng  Trong giai đoạn cấp phát mảng RB, BS thu Qik ( Ei ) kK từ liên kết   D2D, xác định cục cách giải phương trình tốn cấp phát chế độ (4.18) Trong thông tin trạng thái kênh liên kết D2D (CSI) cm  ước tính đầu phát D2D cục bộ, thông số CSI liên kết di động r1( C ) , b1 , b2 , b3 , Rk mảng RB thu từ BS kênh LTE downlink thơng thường Tổng chi phí  tín hiệu tổng thể để tính tốn thu thập Qik ( Ei ) 6IK dạng số lượng thực tế truyền Giá trị chi phí tín hiệu giảm môi trường truyền thông di động ổn định BS cần báo hiệu thơng tin CSI CUE gần vào dải tài nguyên thay đổi đáng kể Sau cấp phát mảng RB, BS cần chuyển kết tới liên kết D2D, liên kết sau thực độc lập thuật toán điền nước để tối ưu hóa cấp phát lượng qua mảng RB cấp phát Tổng chi phí tín hiệu tổng thể kết cấp phát RB qua K, thực thông qua kênh LTE downlink thông thường Với mức lượng tối ưu qua mảng RB cấp phát, liên kết D2D định thêm phần tài nguyên tối ưu công suất truyền chế độ Kết phần tài nguyên sau chuyển tới BS, người tiếp tục chuyển thông tin đến CUE tương ứng, cho chúng phối hợp ghép kênh tài nguyên cho hoạt động chế độ kết hợp BS hoạt động chuyển tiếp để truyền thông tin liên kết D2D CUE Tổng chi phí tín hiệu tổng thể 6K có ba phần tài nguyên cần thông báo dựa vào ràng buộc tổng thể (4.18d) So với việc thực tập trung, BS tối ưu hóa tất biến, việc triển khai phân tán đòi hỏi chi phí tín hiệu cách tận dụng ưu điểm xử lý cục liên kết D2D Hơn nữa, thay đổi tải tính tốn cấp phát chế độ tối ưu 24 hóa cấp phát lượng từ BS đến liên kết D2D I, cho phép tối ưu nhanh thông số hệ thống 6.4 Kết mô phân tích hiệu suất Trong phần này, chúng tơi trình bày kết số học để chứng minh hiệu suất chế độ phối hợp đề xuất phương pháp cấp phát tài nguyên Đầu tiên minh họa ưu điểm truyền thông D2D chế độ kết hợp việc cải thiện tốc độ di động ràng buộc tốc độ liên kết D2D Hiệu suất mảng RB đề xuất thuật toán cấp phát lượng đánh giá tốt so với thuật toán khác 6.4.1 Kết cấp phát chế độ Đầu tiên đánh giá kết toán cấp phát chế độ cho liên kết D2D cho mảng RB cho Chúng giả sử BS trang bị bốn ăng-ten Các vectơ kênh tạo ngẫu nhiên từ phân tán Gaussian phức tạp CN(0, d ik /2 I ) d ij khoảng cách từ phát i đến thu j α số mũ tổn thất đường truyền Trong mơ phỏng, đặt α = Hình cho thấy tốc độ D2D tối ưu hóa với tốc độ di động khác Do ràng buộc tốc độ di động, tốc độ D2D giảm tự nhiên tăng rC ,1 Các kết chứng minh tầm quan trọng ảnh hưởng ràng buộc QoS di động hiệu suất liên kết D2D Hình cho thấy kết tối ưu hóa theo chiến lược lựa chọn chế độ khác nhau, chế độ tăng cường D2D liên kết D2D hoạt động chế độ chế độ kết hợp cho phép tối đa bốn chế độ Các đường cong hiển thị rõ ràng ưu điểm chiến lược truyền tải chế độ kết hợp theo phương pháp tăng tốc độ D2D ràng buộc tốc độ động 25 Hình 5: Tốc độ D2D tối ưu với tốc độ di động khác Hình 6: So sánh truyền dẫn chế độ kết hợp với chế độ đơn 6.4.2 Cấp phát nguồn lực chung điều khiển cơng suất Trong hình 8, hiển thị kết mô thuật toán giảm độ phức tạp giới thiệu phần 6.2 Chúng so sánh hiệu suất thuật tốn với Thuật tốn Greedy tìm kiếm đầy đủ Hình cho thấy việc giảm tốc độ thuật toán 26 giảm độ phức tạp đề xuất chúng tơi nhỏ 2%, Hình cho thấy thời gian giảm 37% Do đó, thuật tốn đề xuất thực tế dựa hiệu suất cân độ phức tạp Kết luận Trong chương này, chúng tơi nghiên cứu tốn chế độ chung cấp phát tài nguyên cho D2D kết hợp cho phép mạng di động, nơi liên kết D2D ghép tài nguyên có sẵn cho chúng hoạt động chế độ khác để đáp ứng nhiều yêu cầu đa QoS thi hành hệ thống Chúng tiếp cận tốn tối ưu hóa chung thơng qua hai bước Trong bước đầu tiên, phần tài nguyên tối ưu cấp phát nguồn cho chế độ khác tối ưu hóa cho ghép nối cố định liên kết D2D tài nguyên di động Trong bước thứ hai, nghiên cứu vấn đề mảng RB chung toán cấp phát lượng, sử dụng tốn cấp phát tài nguyên chuẩn cho đường uplink di động, hàm tốc độ khơng có dạng khép kín Hình 7: Tổng tốc độ D2D đạt 27 Hình 8: Thời gian mơ Phương pháp phân tách kép Lagrange sử dụng để giải tốn hai bước, xấp xỉ lồi áp dụng cho toán cấp phát chế độ không lồi bước thuật toán giảm phức tạp đề xuất phép cấp phát tài nguyên phân tán thực tế khả thi bước thứ Kết số học chúng tơi chứng minh tính thực tiễn mơ hình cấp phát tài nguyên chế độ đề xuất chung Nghiên cứu cho thấy hoạt động D2D chế độ kết hợp thuận lợi việc cải thiện hiệu suất mạng D2D không đồng Hơn nữa, điều khiển tập trung vốn có hệ thống tăng cường D2D cho phép triển khai tài nguyên toàn mạng hiệu nhiều 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO L Wang, H Tang, Device-to-Device Communications in Cellular Networks, SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering (2016) pp 17-18, 41-57 K Doppler, C.H Yu, C.B Ribeiro, P Janis, Mode selection for device-to-device communication underlaying an LTE-advanced network, inIEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC)(2010), pp 1–6 Z Liu, T Peng, S Xiang, W Wang, Mode selection for device-to-device (D2D) communication under LTE-advanced networks, inIEEE International Conference on Communications (ICC) (2012), pp 5563–5567 K Akkarajitsakul, P Phunchongharn, E Hossain, V.K Bhargava, Mode selection for energy-efficient D2D communications in LTE-advanced networks: a coalitional game approach, inIEEE International Conference on Communication Systems (ICCS)(2012), pp 488–492 S Sesia, I Toufik, M Baker,LTE: The UMTS Long Term Evolution(Wiley Online Library, 2009) J Huang, V.G Subramanian, R Agrawal, R Berry, Joint scheduling and resource allocation in uplink OFDM systems for broadband wireless access networks IEEE J Sel Areas Commun.27(2), 226–234 (2009) C.B Chae, I Hwang, R.W Heath, V Tarokh, Interference aware-coordinated beamforming in a multi-cell system IEEE Trans Wirel Commun.11(10), 3692– 3703 (2012) S.P Boyd, L Vandenberghe,Convex Optimization(Cambridge University Press, Cambridge, 2004) M Chiang, C.W Tan, D.P Palomar, D O’Neill, D Julian, Power control by geometric programming IEEE Trans Wirel Commun.6(7), 2640–2651 (2007) 29 ... HÌNH VẼ Hình 1: Các chế giao tiếp D2D Hình 2: Nhóm tài ngun Hình 3: Cơ chế D-B-D Cơ chế tăng cường D2D Hình 4: Cấp phát cặp khối tài nguyên RB chế lựa chọn Hình 5: Tốc độ D2D tối ưu với tốc độ... kênh mạng động M = 3: Cơ chế lựa chọn giao tiếp D2D: Thiết bị đầu cuối kết nối trực tiếp với không qua mạng di động M=4: Cơ chế lựa chọn tăng cường D2D: Kết nối trực tiếp D2D thiết bị, đống thời... hình Hình 3: Cơ chế D-B-D Cơ chế tăng cường D2D Chúng ta ký hiệu M = {1,…,4} tập hợp tất chế Hơn tập (i,k,m) sử dụng tài liệu biến chế lựa chọn m khối tài nguyên k cấp phát cho kết nối D2D thứ i