Các phương pháp quản lý nhiễu trong truyền thông D2D

Bài viết trình bày việc thực hiện phân tích, đánh giá hai phương pháp quản lý nhiễu: Sử dụng vùng hạn chế nhiễu và sử dụng vùng ngăn chặn nhiễu giữa người dùng D2D và người dùng di động áp dụng cho đường xuống dưới kịch bản mạng di động tái sử dụng tần số một phần (Partial Frequency Reuse - PFR) trên kênh pha-đinh Rayleigh.

Nguyễn Thị Yến, Đinh Thị Thái Mai, Lê Nhật Thăng CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU TRONG TRUYỀN THÔNG D2D Nguyễn Thị Yến*, Đinh Thị Thái Mai**, Lê Nhật Thăng* *Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn Thơng **Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội I GIỚI THIỆU Trong thập kỷ qua, lưu lượng liệu di động tăng lên đáng kể Dự báo vài năm tới đây, gia tăng tiếp tục nhiều gấp nhiều lần [1], điều cho thấy tải mạng di động với kiến trúc truyền thống tăng lên dần không đáp ứng nhu cầu đặt Để đáp ứng tải lưu lượng ngày tăng, truyền thông thiết bị với thiết bị (D2D) [2], [3] đề xuất Truyền thông D2D ngày thu hút quan tâm từ giới học thuật tới ngành công nghiệp lớn nhằm giải loạt vấn đề cấp bách mà mạng di động thông thường gặp phải q tải gia tăng nhanh chóng thiết bị di động hay khơng phù hợp với số đòi hỏi độ trễ dịch vụ Nhiều nghiên cứu chứng minh quan trọng truyền thông D2D mạng hệ (NGNs) [4], [5] Các kết dựa phân tích mơ nghiên cứu cho thấy lợi ích vượt trội cho ứng dụng giảm tải trễ cho mạng Tác giả liên hệ: Nguyễn Thị Yến, Email: nguyenthiyen.nty281182@gmail.com Đến tòa soạn: 7/2019, chỉnh sửa: 8/2019/2019, chấp nhận đăng: 8/2019 SỐ 02 (CS.01) 2019 Về bản, truyền thông D2D chia thành hai hướng truyền thơng D2D sử dụng chung dải tần số với truyền thông di động (In band) truyền thông D2D sử dụng khác dải tần số với truyền thông di động (Out band) Trong đó, truyền thơng D2D Inband chia thành loại Underlay (U-D2D) Overlay (OD2D) Hình miêu tả khác biệt hai phương pháp truyền thông D2D In band Underlay D2D Thời gian Từ khóa: Mạng truyền thông D2D, quản lý nhiễu, phân bổ tài nguyên, U-D2D, SINR tế bào, tăng dung lượng kênh hay mở rộng vùng phủ sóng [6], [7] Out band Tóm tắt: Với gia tăng nhanh chóng số lượng thiết bị cầm tay (đặc biệt điện thoại thông minh), mạng di động truyền thống dần đáp ứng nhu cầu dung lượng tốc độ ngày cao hay độ trễ yêu cầu ngày thấp Trong bối cảnh này, truyền thông thiết bị với thiết bị (D2D) xem công nghệ hiệu việc tăng hiệu phổ giảm tải cách giảm lưu lượng liệu di động mạng di động Tuy nhiên, để đạt nhiều lợi ích, truyền thông D2D phải sử dụng nguồn tài nguyên cách linh hoạt Điều dẫn đến nhiễu truyền thông D2D truyền thông di động Trong báo này, chúng tơi thực phân tích, đánh giá hai phương pháp quản lý nhiễu: sử dụng vùng hạn chế nhiễu sử dụng vùng ngăn chặn nhiễu người dùng D2D người dùng di động áp dụng cho đường xuống kịch mạng di động tái sử dụng tần số phần (Partial Frequency Reuse - PFR) kênh pha-đinh Rayleigh Kết mô cơng cụ Matlab cho thấy tính hiệu phương pháp quản lý nhiễu qua việc cải thiện dung lượng hệ thống so sánh với phương pháp thông thường.1 Overlay D2D D2D Di động Di động Phổ di động Phổ di động Truyền thông di động Truyền thơng D2D Phổ di động Phổ ISM Hình Hai phương pháp truyền thơng D2D Để đạt hiệu suất dung lượng kênh, phương pháp dựa tái sử dụng tần số xem có hiệu Truyền thông D2D Inband-Underlay ngoại lệ Nguồn tài nguyên, cụ thể kênh tần số tận dụng tối đa để cấp phát cho truyền thông D2D Trong thực tế, trường hợp cặp liên kết D2D dùng chung tài nguyên với người dùng mạng di động (CUE) gây nhiễu [8] Trong năm vừa qua, nhiều thuật toán đề xuất để giải vấn đề Các phương pháp chủ yếu sử dụng điều khiển công suất dựa chất lượng kênh truyền [9], [10] Mục đích cuối tối đa thơng lượng hệ thống mà đảm bảo mức SINR cho người dùng di động Một số nhóm tác giả đề xuất giao thức đề cập [11] Trong báo này, nghiên cứu đánh giá hai phương pháp quản lý nhiễu truyền thông D2D xem xét đến ảnh hưởng môi trường truyền lan không gian tự do: phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng hạn chế nhiễu (ILA) phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng ngăn chặn nhiễu (ISA) Hai phương pháp có chung ý tưởng xây dựng vùng hạn TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG 34 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU TRONG TRUYỀN THÔNG D2D chế nhiễu cho thiết bị D2D đầu cuối Điểm khác biệt hai phương pháp mơ hình tính tốn bán kính vùng quản lý nhiễu Sau đó, nguồn tài nguyên sử dụng cho người dùng di động nằm bán kính vùng loại bỏ khỏi danh sách cấp phát cho truyền thông D2D Cuối cùng, hiệu hệ thống đánh giá tác động kênh pha-đinh Reyleigh Phần lại báo tổ chức sau: phần II, miêu tả mô hình, hoạt động hệ thống truyền thơng D2D Trong phần III, IV chúng tơi trình bày cụ thể phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng hạn chế nhiễu (ILA) phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng ngăn chặn nhiễu (ISA) Phần V giới thiệu kết mơ phân tích đánh giá, so sánh hiệu phương pháp quản lý nhiễu Cuối cùng, kết luận báo trình bày phần VI II MƠ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN THƠNG D2D Trong phần này, chúng tơi giới thiệu ngắn gọn mơ hình hệ thống truyền thông D2D sở lý thuyết phương pháp quản lý nhiễu nghiên cứu dùng D2D khu vực Z1 Z Cuối cùng, BS định nguồn tài nguyên thích hợp cho người dùng D2D, nhằm cải thiện thông lượng mạng B Hoạt động hệ thống truyền thông D2D Truyền thông D2D mô kịch mạng tế bào gồm trạm Hình Mạng di động sử dụng OFDMA kết hợp với công nghệ tái sử dụng tần số phần (PFR) [13] PFR nghiên cứu mạng dựa OFDMA để khắc phục vấn đề nhiễu đồng kênh Trong PFR, vùng phủ trạm gốc phân chia thành vùng trung tâm vùng biên, tế bào sử dụng chung tần số cho vùng trung tâm sử dụng tần số đôi khác cho vùng biên khác với vùng trung tâm Trong vùng phủ trạm, người dùng trung tâm sử dụng kênh trung tâm biên, người dùng biên sử dụng kênh ứng với vùng biên Do đó, can thiệp tế bào người dùng di động người dùng D2D gần loại bỏ thơng lượng hệ thống cải thiện A Mơ hình hệ thống truyền thơng D2D Chúng ta xét mơ hình mạng gồm M người dùng di động (CUE) cặp truyền thông D2D Chúng phân bố cách ngẫu nhiên tế bào chịu quản lý BS Như thấy Hình 2, người truyền D2D (TUE) truyền liệu mức lượng Pd tới người nhận D2D (RUE) Khoảng cách từ BS đến TUE RUE d1 d Khoảng cách TUE RUE L TUE đặt vùng phủ Z1 có bán kính r1 , RUE đặt vùng phủ Z có bán kính r2 CUEM CUEK CUE2 Hình Hoạt động hệ thống truyền thông D2D BS Chúng xác định thông lượng cách áp dụng công thức Shannon [12] Đối với mạng di động có chứa cặp truyền thông D2D, dung lượng mạng tổng dung lượng truyền thông di động ( Cc ) truyền thông CUE1 r2 D2D ( Cd ): RUE L r1 Ctotal  Cc  Cd Z2 Truyền liệu Nhiễu TUE Trong đó, Cc Cd tính sau: Z1 K M K i 1 j 1 Cc   log 1  SINRci   Hình Mơ hình hệ thống truyền thơng D2D Chúng tơi giả sử có K tổng số M CUE chia sẻ tài ngun cho truyền thơng D2D Tín hiệu từ BS lúc gây nhiễu cho cặp truyền thông D2D Đồng thời, K CUE bị ảnh hưởng nhiễu từ cặp truyền thơng D2D Vì vậy, việc BS quản lý nhiễu truyền thông D2D mạng di động cần thiết Quy trình để hạn chế nhiễu phương pháp mô tả sau Đầu tiên, BS hạn chế nhiễu truyền thông D2D mạng di động cách sử dụng phương pháp vùng hạn chế nhiễu Sẽ khơng có CUEs sử dụng tài nguyên với người SỐ 02 (CS.01) 2019 (1)  log 1  SINR  cj Cd  K log 1  SINRd  (2) (3) Với, SINRci SINR CUEi chia sẻ tài nguyên với người dùng D2D, SINRcj SINR CUE j nhiễu với truyền thơng D2D SINRd SINR TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 35 Nguyễn Thị Yến, Đinh Thị Thái Mai, Lê Nhật Thăng liên kết D2D Theo mơ hình hệ thống SINR liên kết tính theo: SINRci  SINRcj  Pci GB ,ci N  I  I d ,ci Pcj GB ,cj (4) N0  I0 PG SINRd  d d N0  Ic với, Pci công suất truyền từ BS tới CUEi , I nhiễu liên tế bào, I d ,ci nhiễu từ truyền thông D2D tới CUEi tính I d ,ci  Pd Gd ,ci , Gd ,ci độ lợi kênh TUE CUEi , Gd  PL0  L  độ lợi kênh TUE RUE, I c nhiễu từ BS tới RUE tính I c   Pci Gci ,d Với K số người dùng i 1 hệ số suy hao đường truyền ảnh hưởng đến vùng phủ khu vực Z1 BS cần quản lý nguồn tài nguyên phân bổ cho người dùng D2D hạn chế nhiễu nhận tất CUEs để đáp ứng ràng buộc  c Do đó, tài nguyên CUEs nằm bán kính Z1 khơng sử dụng lại cho truyền thơng D2D 2) Hạn chế nhiễu từ truyền thông di động Người nhận D2D (RUE) bị nhiễu nặng từ mạng di động có CUEs sử dụng nguồn tài nguyên gần Để đảm bảo hiệu truyền thông D2D, SINR nhận liên kết D2D phải lớn mức hạn chế tối thiểu SINRdmin Do công suất phát tối đa Pd max áp dụng, SINR liên kết D2D chủ yếu phụ thuộc vào nhiễu từ mạng di động Nhiễu nhận RUE nên hạn chế nghiêm ngặt theo ràng buộc  d SINR nhận RUE phải lớn mức ngưỡng: K chia sẻ kênh tài nguyên cho truyền thông D2D N nhiễu cộng tính III PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU SỬ DỤNG VÙNG HẠN CHẾ NHIỄU Trong phần này, phương pháp quản lý nhiễu truyền thông D2D dựa vùng hạn chế nhiễu trình bày chi tiết A Xây dựng vùng hạn chế nhiễu 1) Hạn chế nhiễu từ truyền thông D2D Vì truyền thơng di động dịch vụ ưu tiên, BS hạn chế nhiễu từ truyền thông D2D để đảm bảo chất lượng liên kết di động Đầu tiên BS ước tính trước nhiễu nhận CUEs Sau đó, CUEs bị ảnh hưởng nhiều TUE loại trừ Do đó, nhiễu nhận CUEs TUE gây hạn chế Vùng phủ khu vực Z1 dựa mức hạn chế nhiễu  c cho truyền thông di động thỏa mãn điều kiện sau: I d ,ci N0  Pd Gd ,ci N0  c (5) Giả sử CUEi phải chịu nhiễu nghiêm trọng nhất, TUEđang truyền liệu với công suất lớn Pd  Pd max Nhiễu từ TUE tới CUEi: I d ,ci  Pd max PL0  r1  1 (6) Với, 1 hệ số suy hao đường truyền liên kết TUE CUEi Thay (5) (6) ta tính bán kính vùng phủ Z1 :  PL P 1 r1   d max   c N  (7) Vùng phủ khu vực Z1 liên quan đến công suất truyền tải tối đa truyền thông D2D ( Pd max ) Ngoài ra, SỐ 02 (CS.01) 2019 Pd max Gd  SINRd I c  N0 SINRd  (8) Mức hạn chế nhiễu  d RUE: d  Pd max Gd 1 SINRd N0 (9) Giả định RUE gặp phải nhiễu nghiêm trọng từ mạng di động để ước tính khu vực hạn chế nhiễu Tất CUEs sử dụng tài nguyên với người dùng D2D nằm xung quanh người nhận D2D (RUE) khoảng cách r2 Mức hạn chế nhiễu RUE phải thỏa mãn mức  d : I c max  d N0 (10) với I c max nhiễu mạnh từ truyền thông di động tới RUE, lượng truyền tối đa Pd max dùng để tính I c max sau: K I c max   Pc max PL0  r2   (11) i 1 với  hệ số suy hao liên kết BS RUE Từ (9), (10) (11), ta tính bán kính Z2 :  SINRd PL0  K Pc max i 1 r2    Pd max Gd  SINRd N  r2 vùng phủ 2    (12) Sau ước lượng vùng phủ Z , BS quản lý nhiễu từ mạng di động đến truyền thông D2D Người dùng D2D sử dụng lại nguồn tài nguyên tương tự với CUEs không nằm khu vực Z Do đó, nhiễu tác động đến RUE giới hạn để đáp ứng ràng buộc  d hiệu suất truyền thơng D2D đảm bảo Do đó, nhiễu từ mạng di động có TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 36 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU TRONG TRUYỀN THÔNG D2D thể kiểm sốt thơng qua khu vực hạn chế nhiễu cho người nhận D2D B Phân bổ tài nguyên Sau vùng hạn chế nhiễu Z1 Z xác định, chiến lược phân bổ tài nguyên cho người dùng áp dụng Các kênh có sẵn cho truyền thơng D2D nhóm lại dựa vùng phủ khu vực hạn chế nhiễu người dùng D2D Vì nhiễu nhận phải giới hạn để đáp ứng ràng buộc  c  d , nguồn tài nguyên sử dụng cho truyền thông D2D bị hạn chế Các nguồn tài nguyên CUEs sử dụng khu vực Z1 Z không phân bổ cho người dùng D2D Giả sử kênh trung tâm đặt Sc , kênh biên tế bào đặt Se kênh phân bổ cho truyền thông D2D sd Các tài nguyên gán cho người dùng D2D xác định theo bước sau: 1) Các kênh chọn theo vị trí người dùng D2D: Người dùng D2D nằm biên tế bào truy cập vào kênh biên để tránh nhiễu liên vùng Mặt khác, người dùng D2D đặt vùng trung tâm, kênh biên tế bào khơng phân bổ cho người dùng D2D để đảm bảo CUEs biên tế bào tránh khỏi nhiễu gây truyền thơng D2D Những kênh sẵn có cho truyền thơng D2D biểu diễn bằng:  s / s   Sc  Se   1     s / s  Se Khi trung tâm (13) Khi biên 2) Loại trừ người dùng di động (CUEs) khỏi vùng hạn chế nhiễu: Để ngăn chặn nhiễu lẫn nhau, người dùng di động (CUEs) có khả gây nhiễu tới người nhận D2D (RUE) người dùng di động bị ảnh hưởng nhiễu từ người truyền D2D (TUE) nên loại trừ Các kênh người dùng di động sử dụng khu vực Z1 Z S Z1 S Z Theo khu vực hạn chế nhiễu người truyền người nhận D2D xác định trên, kênh nằm S Z1 S Z không sử dụng cho người dùng D2D Những kênh sẵn có cho truyền thơng D2D là:  2  s / s  Sc , s  SZ1 , s  SZ2  (14) chọn giao 1  : d  1  2 (15) Sau đó, BS chọn K người dùng di động từ  d sở tối đa hóa tổng dung lượng người dùng di động người dùng D2D: (16) i Một lược đồ phân bổ nguồn tài nguyên đơn giản cho truyền thông D2D dựa chất lượng liên kết di SỐ 02 (CS.01) 2019 sd  max GB ,ci , si d (17) Thông qua phương pháp kiểm soát vùng hạn chế nhiễu, nhiễu từ truyền thơng D2D ngăn chặn hiệu tế bào Đồng thời, CUEs lựa chọn sử dụng nguồn tài nguyên có chất lượng liên kết tốt khơng bị ảnh hưởng nhiều nhiễu từ truyền thông D2D i IV PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU SỬ DỤNG VÙNG NGĂN CHẶN NHIỄU Phương pháp quản lý nhiễu dựa vùng ngăn chặn nhiễu giới thiệu [8] Theo đó, mơ hình áp dụng cho phương pháp khơng xét đến nhiễu liên tế bào tất tài nguyên CUE phép chia sẻ cho người dùng D2D Khi đó, SINR CUE thứ k tính sau: DL SINRUE  k Với, PBS ,UE k PBS ,UEk GBS ,UEk rd  k  PTUEk ,UEk GTUEk ,UEk   (18) công suất truyền từ BS tới CUE thứ GBS ,UEk độ lợi kênh từ BS tới CUE thứ k kênh công suất truyền từ TUE tới P tài nguyên thứ k, TUEk ,UEk CUE thứ k, rd(k) biểu diễn trạng thái chia sẻ kênh tài nguyên cặp D2D liên kết di động đường xuống; rd(k) = nghĩa cặp D2D chia sẻ tài nguyên với liên kết di động thứ k rd(k) = nghĩa chúng không chia sẻ kênh tài nguyên  công suất tạp âm k, Xem xét việc phân bổ tài nguyên, SINR RUE kênh tài nguyên thứ k đưa biểu thức đây: DL SINRRUE ,k  PTUEk , RUE GTUEk , RUE rd  k  PBS, RUEk GBS, RUEk   (19) với, PTUEk , RUE công suất phát TUE tới RUE kênh tài nguyên thứ k PBS , RUE công suất phát k BS tới RUE kênh tài nguyên thứ k 3) Phân bổ tài nguyên cho người dùng D2D: Kênh sử dụng cho người dùng D2D  d sd  max Rtotal  si  , si d động xây dựng Người sử dụng D2D định để tái sử dụng kênh người dùng di động CUEs có độ lợi kênh đạt tốt cho BS Do đó, kênh phân bổ cho cặp D2D là: Trong đường lên, CUEs truyền tín hiệu tới BS TUE truyền tín hiệu tới RUE Theo đó, RUE bị gây nhiễu CUEs BS bị gây nhiễu TUE Giả sử mảng ru(M) biểu diễn trạng thái chia sẻ kênh tài nguyên cặp D2D liên kết di động, ru(k) = nghĩa cặp D2D chia sẻ tài nguyên với liên kết di động thứ k ru(k) = nghĩa chúng không chia sẻ tài nguyên SINR BS cho công thức sau: UL BS SINR   M P k 1 UEk , BS   ru  k  P GUEk , BS M k 1 TUEk , BS  GTUEk , BS   TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 37 Nguyễn Thị Yến, Đinh Thị Thái Mai, Lê Nhật Thăng (20) với, PUE , BS công suất truyền CUE thứ k tới BS k kênh tài nguyên thứ k PTUE k công suất truyền , BS TUE tới BS kênh tài nguyên thứ k SINR RUE kênh tài nguyên thứ k cho công thức: UL SINRRUE ,k  PTUEk , RUE GTUEk , RUE ru  k  PCUE , RUEk GCUE , RUEk   (21) Khi đó, dung lượng hệ thống tính cơng thức: C  CUL  CDL    log 1  SINR     log 1  SINR  CDL   k 1 log  SINR M DL UEk CUL  log 1  SINR UL BS DL RUE , k M k 1 UL RUE , k (22) CDL : dung lượng hệ thống đường xuống CUL : dung lượng hệ thống đường lên với với, dTUE ,UEk khoảng cách TUE CUE thứ k  độ dài bước sóng tần số phát RDL bán kính ISA đường xuống ( ISADL ) hao đường truyền  hệ số suy Sau đó, bán kính vùng ngăn chặn nhiễu đường lên tính bởi: RDL    P  4  DL   PTUE  (24) với PUL mức lượng ngưỡng xác định trước tín hiệu nhận từ CUE tới RUE Để đảm bảo truyền thông D2D, công suất phát TUE ( PTUE ) nên kiểm soát nhiều tốt Mặt khác, công suất phát TUE ( PTUE ) nhỏ truyền thơng D2D bị gây nhiễu mạng di động, ngược lại, công suất phát TUE ( PTUE ) lớn gây nhiễu nghiêm trọng cho truyền thơng di động Do đó, PTUE nên kiểm soát mức hợp lý Để định công suất truyền tải TUE ( PTUE ), BS thiết lập mức SINR ngưỡng công suất truyền tải tối đa TUE ( PTUEMAX ) Để đảm bảo chất lượng truyền thông D2D, PTUE nên đáp ứng mức SINR ngưỡng  nhiều tốt sở không vượt mức công suất truyền tải tối đa TUE SINR RUE kênh tài nguyên thứ k phải thỏa mãn điều kiện: SINRRUE ,k   (26) V KẾT QUẢ MÔ PHỎNG A Thiết lập thí nghiệm Mơ hình đưa vào mơ mơ hình mạng di động dựa OFDMA đa tế bào sử dụng công nghệ tái sử dụng tần số phần (PFR) [13] Hình cho nhìn tổng quan kịch mơ Trong đó, mơ hình gồm tế bào, tế bào quản lý BS Vị trí người dùng mạng di động tuân theo phân bố thể dấu cộng Tại trung tâm tế bào người dùng sử dụng tần số (thể dấu cộng màu xanh lam); biên tế bào, người dùng sử dụng tần số khác (thể dấu cộng màu hồng, màu đen màu đỏ) Cặp D2D phân bổ cách ngẫu nhiên với khoảng cách không thay đổi (thể hai dấu x màu xanh đỏ) Các tham số mô chi tiết giới thiệu Bảng với PDL mức lượng ngưỡng xác định trước tín hiệu nhận từ cặp D2D đến CUEs Tương tự, bán kính ISA đường lên ( ISAUL ) Vùng hạn chế nhiễu xác định công thức: (23) RUL tính cơng thức: RUL  SỐ 02 (CS.01) 2019  P 4  UL  PUE  k Hình Kịch mô    (25) TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 38 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU TRONG TRUYỀN THƠNG D2D Bảng Các tham số mơ Thơng số Bán kính cell Bán kính trung tâm tế bào Khoảng cách TUE RUE Số lượng người dùng động/tế bào Công suất phát tối đa BS Công suất phát tối đa TUE Công suất tạp âm Hệ số suy hao đường truyền (PL) SINR ngưỡng (η) Bước sóng (LTE 1900 MHz) Phương sai biến ngẫu nhiên Rayleigh Nhiễu Giá trị 200 m 150 m 20 m 80 46 dBm 15 dBm -174 dBm 10 dB 0.158 m Ngẫu nhiên B Kết thí nghiệm đánh giá 1) Thí nghiệm 1: So sánh hiệu phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng hạn chế nhiễu (ILA) với phương pháp phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên kịch Hình người dùng D2D để đảm bảo CUE biên tế bào tránh khỏi nhiễu gây truyền thông D2D Từ Hình 5, thấy, mức ngưỡng nhiễu thấp -60dBm, trường hợp phân bổ tài nguyên sử dụng ILA không tốt trường hợp phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên Tuy nhiên, mức ngưỡng đạt giá trị lớn -60dBm, dung lượng hệ thống tăng lên đạt trạng thái bão hòa mức ngưỡng -35dBm Khi đó, dung lượng hệ thống ổn định khơng có thay đổi hay chênh lệch lớn mức lượng Duy trì mức lượng giúp hệ thống đạt dung lượng cao hiệu tốt 2) Thí nghiệm 2: So sánh hiệu phương pháp ILA, ISA phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên kịch ISA Giả sử xét cho đường xuống, đường lên để cố định, cách thay đổi ngưỡng nhiễu dung lượng hệ thống thay đổi Hình Hình So sánh dung lượng hệ thống (đường xuống) ngưỡng nhiễu thay đổi sử dụng hai phương pháp ISA ILA Hình Dung lượng hệ thống (đường xuống) ngưỡng nhiễu c thay đổi Để đánh giá hiệu hệ thống dựa phương pháp ILA, báo xem xét mô dung lượng hệ thống cho đường xuống thay đổi mức ngưỡng nhiễu c cho truyền thông di động Kênh sử dụng mô kênh chịu ảnh hưởng suy hao không gian tự pha-đinh Rayleigh Đại lượng đưa để đánh giá dung lượng hệ thống Thực mô với phân bổ tài nguyên dựa vào vùng hạn chế nhiễu ILA phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên Thông qua kết mô phỏng, trường hợp quản lý nhiễu dựa vùng hạn chế nhiễu chứng minh giúp hệ thống đạt dung lượng tốt Khi thay đổi mức ngưỡng nhiễu  c , bán kính r1 vùng phủ Z1 thay đổi Từ đó, xác định kênh tài nguyên mà cặp D2D sử dụng chung với người dùng di động cách loại bỏ tất CUE nằm vùng phủ Z1 Tương tự, ta xác định kênh tài nguyên mà cặp D2D sử dụng chung với người dùng di động cách loại bỏ tất CUE nằm vùng phủ Z Phương pháp ILA xem xét đến vị trí người dùng D2D người dùng D2D nằm biên tế bào truy cập vào kênh biên để tránh nhiễu liên vùng, người dùng D2D vùng trung tâm, kênh biên tế bào khơng phân bổ cho SỐ 02 (CS.01) 2019 Trong Hình 6, đường màu xanh biểu diễn dung lượng hệ thống sử dụng phương pháp ISA, đường màu đỏ biểu diễn dung lượng hệ thống sử dụng phương pháp ILA, đường màu đen phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên Kết cho thấy, mức ngưỡng nhiễu thấp 78dBm (ISA) thấp -15dBm (ILA) dung lượng hệ thống hai trường hợp không tốt trường hợp phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên Tuy nhiên, dung lượng hệ thống tăng lên đạt trạng thái bão hòa mức ngưỡng nhiễu đạt đến giá trị Có thể phân tích, trình bày phương pháp ILA có nhiều ràng buộc nên mức ngưỡng nhiễu để phương pháp ILA có hiệu so với phân bổ ngẫu nhiên cao Điều dẫn đến, để dung lượng hệ thống đạt đến trạng thái bão hòa phương pháp ILA khơng nhanh phương pháp ISA Nhưng thực tế cho thấy phương pháp ILA lại xem xét điều kiện, phản ảnh thực tế hơn, phương pháp ISA xem xét điều kiện lý tưởng VI KẾT LUẬN Trong báo này, chúng tơi tiến hành phân tích đánh giá hiệu hệ thống truyền thông D2D sử dụng phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng hạn chế nhiễu (ILA) phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng ngăn chặn nhiễu (ISA) áp dụng cho đường xuống truyền thông D2D Dựa vào khu vực ngăn chặn/vùng hạn chế nhiễu xác định tài ngun sử TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 39 Nguyễn Thị Yến, Đinh Thị Thái Mai, Lê Nhật Thăng dụng cho truyền thơng D2D, từ giúp cải thiện dung lượng hệ thống Đặc biệt, hệ thống khảo sát kênh chịu ảnh hưởng suy hao không gian tự pha đinh Rayleigh, kênh thực tế thiết bị di động hệ thống thông tin di động Các kết mô cho thấy, dung lượng hệ thống truyền thông D2D cải thiện đáng kể có sử dụng phương pháp quản lý nhiễu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cisco, Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2015–2020 White paper, February 2016 [2] A Asadi, Q Wang, and V Mancuso, A Survey on Deviceto-Device Communication in Cellular Networks, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol 16, no 4, pp 1801–1819, April 2014 [3] J Liu, N Kato, J Ma, and N Kadowaki, Device-to Device Communication in LTE-Advanced Networks: A Survey, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol 17, no 4, pp 1923–1940, December 2014 [4] J Kim, G Caire, and A F Molisch, Quality-aware streaming and scheduling for device-to-device video delivery, IEEE/ACM Trans Netw., vol 24, no 4, pp 2319–2331, Aug 2015 [5] J Liu and N Kato, Device-to-device communication overlaying twohop multi-channel uplink cellular networks, in Proc ACM MobiHoc, 2015, pp 307–316 [6] J Jiang, S Zhang, B Li, and B Li, Maximized cellular traffic offloading via device-to-device content sharing, IEEE J Sel Areas Commun., vol 34, no 1, pp 82–91, Jan 2016 [7] M Ji, G Caire, and A F Molisch, Wireless device-to device caching networks: Basic principles and system performance, IEEE J Sel Areas Commun., vol 34, no 1, pp 176–189, Jan 2016 [8] Bin Guo, Shaohui Sun, Shaohui Sun, Qiubin Gao Interference Management for D2D Communications Underlying Cellular Networks at Cell Edge, the Tenth International Conference on Wireless and Mobile Communications, June 2014 [9] Rui Zhang, Yongzhao Li, Yuhan Ruan, Hailin Zhang, Wenhuan Wang, Wenyan Wang, CQI-Based interference management scheme for D2D communication underlaying cellular networks, IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshops, 2015 [10] Serveh Shalmashi, Guowang Miao, Slimane Ben Slimane, Interference management for multiple device-to-device communications underlaying cellular networks, IEEE 24th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), 2013 [11] Rna Ghallab, Mona Shokair, Proposed protocols for interference managements and interference cancellation with AAF relay in D2D communication, 35th National Radio Science Conference (NRSC), 2018 [12] A Goldsmith, Wireless University Press, 2005 communications, Cambrige [13] X Chen, L Chen, M Zeng, X Zhang, and D Yang, Downlink Resource Allocation for Device-to-Device Communication Underlaying Cellular Networks, IEEE 23rd International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications - (PIMRC), Sydney, NSW, Australia, 2012 SỐ 02 (CS.01) 2019 EVALUATING INTERFERENCE MANAGEMENT METHODS IN D2D COMMUNICATIONS Abstract: Due to the dramatic increase in amount of portable devices, especially, in smartphones, conventional mobile networks could not meet the demand on higher and higher data rate or lower and lower latency In this context, device to device (D2D) communications is being considered as a promising technology to increase spectrum efficiency and to reduce data traffic load in the mobile networks However, D2D communications should utilize the spectrum resource flexibly This leads to interference between D2D communications and mobile communications In this paper, we analyze and evaluate two interference management methods including Interference Limited Area and Interference Suppression Area between D2D users and mobile users Two methods are investigated in the downlink of a Partial Frequency Reuse based mobile network under Rayleigh fading channel Matlab simulations show that the two investigated methods is better than the conventional method in terms of capacity performance Keywords: D2D communications networks, interference management, resource allocation, U – D2D, SINR Nguyễn Thị Yến, tốt nghiệp đại học ngành điện tử - viễn thông năm 2006, Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Hiện học viên cao học khóa 2017-2019 chun ngành kỹ thuật viễn thơng Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Lĩnh vực nghiên cứu: Công nghệ viễn thông, bảo mật, an ninh an tồn cho hệ thống viễn thơng, truyền thông D2D Đinh Thị Thái Mai, tốt nghiệp đại học ngành điện tử - viễn thông năm 2006, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Nhận học vị thạc sĩ ngành công nghệ thông tin truyền thông (ICT) năm 2008 Trường Đại học Paris-Sud (Paris XI) – Cộng hòa Pháp; tiến sĩ chuyên ngành kỹ thuật viễn thông năm 2017 Đại học Quốc Gia Hà Nội Hiện giảng viên Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội Lĩnh vực nghiên cứu: Mạng thông tin di động 5G, Vơ tuyến có ý thức, truyền thơng thiết bị tới thiết bị, Định vị tìm đường nhà Lê Nhật Thăng, tốt nghiệp đại học chuyên ngành vô tuyến điện thông tin liên lạc năm 1995, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nhận học vị thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật viễn thông năm 2000 Học viện Công nghệ Châu Á (AIT), Bangkok, Thailand; tiến sĩ ngành công nghệ thông tin truyền thông (ICT) năm 2006 Trường Đại học Trento – Cộng hòa Italia; TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 40 ... nguyên cho truyền thơng D2D N nhiễu cộng tính III PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU SỬ DỤNG VÙNG HẠN CHẾ NHIỄU Trong phần này, phương pháp quản lý nhiễu truyền thông D2D dựa vùng hạn chế nhiễu trình... thống truyền thông D2D sử dụng phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng hạn chế nhiễu (ILA) phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng ngăn chặn nhiễu (ISA) áp dụng cho đường xuống truyền thông D2D Dựa...CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU TRONG TRUYỀN THÔNG D2D chế nhiễu cho thiết bị D2D đầu cuối Điểm khác biệt hai phương pháp mơ hình tính tốn bán kính vùng quản lý nhiễu Sau đó, nguồn