Đánh giá hiệu suất mạng LTE sử dụng kỹ thuật TDD linh động

Bài viết đưa ra một kết luận quan trọng cho việc thiết kế mạng: để tăng xác suất phủ sóng của người dùng biên, việc giảm số lượng trạm cơ sở sử dụng cùng một sóng mang tại cùng một thời điểm mang lại hiệu quả cao hơn việc tăng số lượng trạm phát trong mạng.

Các cơng trình nghiên cứu phát triển Cơng nghệ Thơng tin Truyền thông Đánh giá hiệu suất mạng LTE sử dụng kỹ thuật TDD linh động Lâm Sinh Công Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội Liên hệ: congls@vnu.edu.vn Ngày nhận bài: 19/07/2019, ngày sửa chữa: 04/09/2019, ngày duyệt đăng: 06/09/2019 Xem sớm trực tuyến: 09/09/2019, định danh DOI: 10.32913/mic-ict-research-vn.v2019.n1.876 Biên tập lĩnh vực điều phối phản biện định nhận đăng: TS Trương Trung Kiên Tóm tắt: Kỹ thuật tái sử dụng tần số theo tỉ lệ coi kỹ thuật then chốt để tăng dung lượng mạng hệ thống mạng LTE (4G, 5G) Bên cạnh đó, kỹ thuật song cơng phân chia thời gian thích nghi (TDD thích nghi) coi kỹ thuật tiên tiến hệ thông tin di động hệ 5G Tuy nhiên, việc đánh giá hiệu suất hệ thống mạng LTE sử dụng đồng thời hai kỹ thuật chưa nghiên cứu cách đầy đủ Trong báo này, sử dụng mơ hình xác suất thống kê để mơ hình hóa hai kỹ thuật mạng LTE Tham số dùng để đánh giá báo xác suất phủ sóng người dùng biên (cách xa trạm phục vụ) Bài báo đưa biểu thức xác suất phủ sóng người dùng đồng biên thời phân tích ảnh hưởng tham số liên quan đến xác suất Bài báo đưa kết luận quan trọng cho việc thiết kế mạng: để tăng xác suất phủ sóng người dùng biên, việc giảm số lượng trạm sở sử dụng sóng mang thời điểm mang lại hiệu cao việc tăng số lượng trạm phát mạng Từ khóa: Xác suất phủ sóng, TDD linh động, kỹ thuật tái sử dụng tần số, mạng Poisson, LTE Title: Abstract: Keywords: Performance Analysis of LTE Networks Enabling Dynamic TDD Fractional Frequency Reuse is one of the most popular techniques to improve the performance of LTE networks (4G and beyond) Recently, Dynamic Time Division Duplex (dynamic TDD) has been introduced as the potential technique for 5G cellular networks However, the co-existence of these techniques in 5G networks has not been fully investigated In this paper, we ultilize stochastic geometry to model and evaluate the performance of cellular networks which deploy both fractional frequency reuse and dynamic TDD The paper derives the average coverage probability of the cell edge user and then analyze the effects of the network parameters on this coverage probability An interesting fact is found in this paper which states that reducing the number of interfering base stations is more important than increasing the number of base stations in the networks Coverage probability, dynamic TDD, fractional frequency reuse, Poisson point networks, LTE networks I GIỚI THIỆU sử dụng chung dải tần số Tuy nhiên hệ thống trước đây, trạm muốn sử dụng tần số phải vị trí cách xa để tránh gây nhiễu truyền tin trạm Đối với hệ thống LTE, kỹ thuật tái sử dụng tần số cải tiến phép trạm cạnh tái sử dụng tần số Trong hệ thống 5G mật độ trạm phát trở lên dày đặc lớn 100 trạm/km2 [6], kỹ thuật tái sử dụng tần số áp dụng kỹ thuật then chốt để phân chia nguồn tài nguyên cho thiết bị Kỹ thuật TDD linh động cải tiến từ kỹ thuật TDD giới thiệu cho hệ thống mạng 4G LTE thông qua phiên từ đến 14 Trong đó, trạm di động sử dụng sóng mang để trao đổi thơng tin với trạm sở kết nối Khi việc truyền nhận tin diễn sóng mang cách ln phiên Như vậy, với kỹ thuật TDD, Sự bùng nổ số lượng thuê bao lưu lượng liệu mạng năm gần thúc đẩy nhà mạng tổ chức nghiên cứu phát triển hệ thống mạng hệ thứ (5G) LTE [1] Theo hệ tiêu chuẩn công bố phiên (Release) số 15 vào năm 2018 [2] phiên sau này, hệ thống thông tin di động 5G kế thừa số kỹ thuật tiêu biểu 4G LTE (LongTerm Evolution) [3] kỹ thuật tái sử dụng tần số theo tỉ lệ, hay gọi tắt kỹ thuật tái sử dụng tần số, tích hợp số kỹ thuật kỹ thuật song công phân chia theo thời gian linh động (Dynamic TDD: Dynamic Time Division Duplexing) Kỹ thuật tái sử dụng tần số [4, 5] kỹ thuật truyền thống mạng thông tin di động cho phép trạm khác 19 Các cơng trình nghiên cứu phát triển Công nghệ Thông tin Truyền thông truyền thẳng không xuất đường truyền thẳng Các kết cho thấy kỹ thuật TDD linh động hoàn tồn mang lại lợi ích tối ưu hóa hiệu suất phổ, nâng cao hiệu suất người dùng s s s s Các tài liệu đưa nhiều phương pháp phân tích hệ suất kỹ thuật TDD linh động Tuy nhiên, tài liệu chưa đề cập chi tiết đến kỹ thuật tái sử dụng tần số Trong mô hình phân tích, tác giả giả thiết kỹ thuật tái sử dụng tần số toàn phần (hệ số tái sử dụng ∆ = 1) sử dụng Với hệ số tái sử dụng tần số ∆ = 1, tất người dùng phục vụ với mức công suất Tuy nhiên, phương pháp gây nhiễu nghiêm trọng cho người dùng gây suy hao mạnh hiệu suất hệ thống [5] Đặc biệt phương pháp không đáp ứng mục tiêu kỹ thuật tái sử dụng tần số theo theo khuyến nghị 3GPP làm tăng hiệu suất người dùng có kênh truyền bị suy hao mạnh môi trường Trạm sở Trạm di động s Tín hiệu nhiễu Tín hiệu truyền tin Hình Chia sẻ sóng mang trạm di động trạm sở sóng mang chia sẻ trạm sở người dùng Điều có nghĩa sóng mang sử dụng cho đường xuống trạm phát tái sử dụng cho đường lên trạm phát lân cận Như vậy, người dùng mạng chịu ảnh hưởng nhiễu từ trạm sở trạm di động Trong báo này, mơ hình hóa mạng di động sử dụng đồng thời kỹ thuật TDD linh động kỹ thuật tái sử dụng tần số với hệ số tái sử dụng ∆ > Hiệu suất mạng phân tích thơng qua xác suất phủ sóng người dùng biên, người dùng có tỉ số tín hiệu nhiễu cộng ồn (SINR: Signal-to-Interference-plusNoise) thấp Bài báo đưa biểu thức tính xác suất phủ sóng người dùng đồng thời phân tích ảnh hưởng tham số ngưỡng phủ sóng, mật độ trạm phát tỉ lệ trạm sở/trạm di động sử dụng sóng mang lên hiệu suất mạng Các phiên giới thiệu kỹ thuật TDD bán linh động (semi-dynamic) để lựa chọn cấu hình tỉ lệ số khe thời gian đường lên đường xuống Tuy nhiên tỉ lệ số khe thời gian thường cố định kỹ thuật bộc lộ nhiều hạn chế lượng tải đường lên đường xuống biến đổi nhanh Do đó, kỹ thuật TDD linh động [7, 8] giới thiệu thu hút nhiều quan tâm Với kỹ thuật này, việc cấp phát khe thời gian thay đổi cách linh hoạt theo lưu lượng tải đường lên đường xuống, đề từ tăng dung lượng hệ thống [9, 10] Hình ví dụ kỹ thuật TDD II MƠ HÌNH MẠNG Trong báo này, mơ hình trạm phát theo thơng số sau: • Hiện tại, có nhiều báo khoa học nghiên cứu tính khả thi kỹ thuật TDD linh động mạng 5G Các tác giả tài liệu [11] dựa mơ hình xác suất thống kê để đánh giá hiệu suất kỹ thuật TDD linh động Tuy nhiên, biểu thức đưa chưa rõ ràng ảnh hưởng kỹ thuật tới hiệu suất hệ thống Các kết phân tích cụ thể đạt dựa mơ hình mơ Tài liệu [12] phân tích tính khả thi việc áp dụng kỹ thuật TDD linh động hệ thống LTE hệ mới, cụ thể mạng thông tin di động 5G Trong tài liệu [7, 8], hiệu suất kỹ thuật TDD linh động phân tích hệ thống mạng siêu dày đặc, mơ hình mạng hệ thơng tin di động 5G Ngồi ra, tài liệu [10] cịn so sánh hiệu suất kỹ thuật TDD linh động TDD bán linh động điều kiện truyền tin có xuất đường • • Mật độ trạm phát biến ngẫu nhiên tn theo tiến trình Poisson khơng gian (Spatial PPP: Spatial Point Poisson Process), hình 2, có tham số giá trị trung bình λ; Vị trí trạm phân bố ngẫu nhiên theo phân bố chuẩn; Người dùng giả thiết kết nối với trạm gần khoảng cách r Hàm mật đô (PDF: Probability Density Function) khoảng cách người dùng trạm kết nối fR (r) = 2πλre−πλr (1) Trọng tâm báo phân tích hiệu suất người dùng phục vụ sóng mang (sub-carrier) s Ta giả thiết tất trạm lân cận cấp phát sóng mang s phát sóng mang Trên thực tế, trạm phát ni khơng phát sóng mang s xuất trạm ni không ảnh 20 Tập 2019, Số 1, Tháng 1000 Công suất 900 CEU 800 CCU Trạm phát Khoang cach (m) 700 600 500 CEU CCU 400 Trạm phát 300 CCU 200 Trạm phát 100 Tần số 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 CEU 1000 Khoang cach (m) Hình Ví dụ mơ hình mạng PPP Hình Mơ hình kỹ thuật tái sử dụng tần số cứng hưởng đến hiệu suất người dùng sóng mang Khi đó, trạm phát ni khơng thuộc phạm vi xem xét báo mật độ trạm phát tuân theo phân bố Poisson với tham số giá trị trung bình ρλ (0 < ρ < 1) khiển, kênh điều khiển chịu ảnh hưởng nhiễu từ tất trạm lân cận Công suất nhiễu thu kênh điều khiển đường xuống người dùng CEU u Ta giả thiết phương pháp truyền TDD linh động kết hợp với phương pháp tái sử dụng tần số cứng sử dụng I (o) = Pd g j l j−α, (2) j ∈θ Pd cơng suất phát kênh điều khiển đường xuống, g j r j độ lợi công suất kênh truyền khoảng cách từ trạm nhiễu thứ j đến người dùng u, α hệ số suy hao môi trường truyền tin, θ tập hợp chứa tất trạm phát sở gây nhiễu lên kênh điều khiển Kỹ thuật tái sử dụng tần số Ý tưởng kỹ thuật tái sử dụng tần số cứng chia người dùng số sóng mang cấp thành nhóm với mục đích nhóm người dùng phục vụ nhóm sóng mang Hình Thông thường người dùng phân chia thành người dùng trung tâm (CCU: CellCenter User) người dùng biên (CEU: Cell-Edge User) Trong đó, người dùng có tỉ số SINR lớn ngưỡng SINR định trước phân loại thành CCU, người dùng lại phân loại thành CEU Do CCU chia sẻ toàn nguồn tài nguyên với nên mật độ trạm phát sử dụng sóng mang s để phục vụ CCU λ(c) = λ Ngược lại, CEU nhóm ∆ trạm khơng chia sẻ sóng mang với nên mật độ trạm sử dụng sóng mạng s để phục vụ CEU λ(e) = λ/∆, ∆ gọi hệ số tái sử dụng tần số Khi tỉ số SINR kênh điều khiển Pd gl −α , (3) SINR(o) = (o) I + σ2 l khoảng cách từ CEU u đến trạm kết nối σ công suất ồn Gauss Đối với pha truyền tin, CEU thường phục vụ với công suất cao công suất phát kênh điều khiển, ta đặt công suất phát CEU φPd , với (φ > 1) Quá trình truyền tin thực kênh liệu sử dụng kỹ thuật TDD linh động Cơng suất tín hiệu nhận SINR giai đoạn phân tích phần Song cơng phân chia thời gian linh động Theo phương pháp TDD linh động, sóng mang sử dụng cho đường xuống tái sử dụng cho đường lên trạm lân cận Như trường hợp mạng đạt tải cao tất trạm phát cấp phép sử dụng sóng mang s (bao gồm trạm sở thiết bị di động) phát sóng mang Khi số lượng trạm nhiễu tới CEU số lượng trạm phát mạng trừ (trừ trạm phục vụ CEU đó) Tiếp theo tập trung xây dựng biểu thức SINR người dùng pha thiết lập pha truyền tin Đối với pha thiết lập, tương tự giả thiết nghiên cứu trước khuyến nghị 3GPP, tỉ số SINR kênh điều khiên sử dụng để phân loại người dùng thành CCU CEU Do trạm phát hệ thống mạng sử dụng sóng mang mức cơng suất để truyền thơng tin điều 21 Các cơng trình nghiên cứu phát triển Công nghệ Thông tin Truyền thông III HIỆU SUẤT HỆ THỐNG Ta đặt tỉ lệ số trạm phát sóng mang s trạm sở, tỉ lệ số trạm phát sóng mang trạm di động − Đặt θ (s) θ u(s) tập hợp d trạm nhiễu sở trạm nhiễu di đơng CEU u sóng mang s pha truyền tin Khi mật độ trạm phát θ (s) θ u(s) tương ứng λ(s) (1− )λ(s) d Đối với mơ hình mạng tn theo phân bố Poisson khơng gian, thông số phổ biến sử dụng để đánh giá hiệu suất hệ thống xác suất người dùng nằm vùng phủ sóng mạng, hay gọi tắt xác suất phủ sóng Trong tài liệu trước đây, định nghĩa xác suất phủ sóng cho CEU cụ thể sau Lưu ý θ tập hợp chứa tất trạm phát sở gây nhiễu lên kênh điều khiển người dùng CEU u pha thiết lập nên θ (s) tập θ Tuy nhiên, θ u(s) θ d hai tập hoàn toàn độc lập Sự kiện phủ người dùng phân loại thành CEU (SINR(o) < T), T ngưỡng SINR dùng để phân loại người dùng thành CCU CEU Sự kiện CEU nằm ˆ Tˆ vùng phủ sóng mạng (SINR > T), giá trị SINR tối thiểu yêu cầu để truyền tin CEU trạm sở Đặt l d khoảng cách từ CEU u tới trạm nhiễu sở trạm nhiễu di động Ta lưu ý CEU u kết nối với trạm sở gần khoảng cách r nên ta có r < d Tuy nhiên, trạm nhiễu di động cạnh CEU u, gần khơng có tương quan d r Do xác suất phủ sóng CEU định xác định biểu thức xác suất có điều kiện sau: Tổng cơng suất nhiễu CEU u tính theo cơng thức sau: I (e) Pd(e) g j l j−α = (e) j ∈θ d Pu(e) gu d −α j , + ˆ ) = P(SINR > Tˆ | SINR(o) < T) P(T, T, (4) Ta lưu ý: (e) j ∈θu • Pd(e) Pu(e) cơng suất phát trạm nhiễu sở trạm nhiễu di động sóng mang s, gd gu độ lợi công suất kênh, α hệ số suy hao mơi trường truyền sóng • Các giá trị công suất xác định sau: Pd(e) = φPd , • (5) Pu(e) = φPu Pd(e) g r −α I (s) + σ , (6) Áp dụng định lý Bayes, ta có ˆ ) P(T, T, g độ lợi cơng suất kênh truyền pha truyền tin = Trong báo này, giả thiết độ lợi kênh truyền tuân theo hàm phân bố Rayleigh Do đó, độ lợi cơng suất kênh truyền tuân theo phân bố mũ với hàm phân bố mật độ tích lũy fG (g) = exp(−g), (7) FG (g) = − exp(−g) (8) ˆ SINR(o) < T) P(SINR > T, ∫∞ = P(SINR(o) < T) ˆ SINR(o) < T |r) fR (r)dr P(SINR > T, ∫∞ , P(SINR(o) < T |r) fR (r)dr (11) fR (r) hàm phân bố mật độ xác suất biến r định nghĩa phương trình (1) Hàm sinh momen (MGF: Moment Generating Function) biến G tính theo biểu thức sau: M(g) = E[exp(−sg)] = + sg SINR SINR(o) giá trị ngẫu nhiên phụ thuộc vào biến ngẫu nhiên khoảng cách trạm, độ lợi cơng suất kênh truyền Do đó, xác suất phủ sóng tính thơng qua việc tính kỳ vọng xác suất có điều kiện với biến ngẫu nhiên Ta sử dụng ký hiệu P thay cho ký hiệu P định nghĩa biểu thức xác suất để biểu xác suất xác suất có điều kiện tính qua việc lấy giá trị kỳ vọng Đối với hệ thống mạng thực tế, giá trị T thiết lập nhà mạng để đạt tỉ lệ CCU CEU đinh giá trị Tˆ phụ thuộc vào khả thu phát thiếu bị người dùng Ta đặt η = Pu(e) /Pd(e) Tỉ số SINR thu người dùng CEU u pha truyền tin SINR(s) = (10) ˆ SINR(o) < T |r) Tính P(SINR > T, ˆ SINR(o) > T |r) Phương pháp tính giá trị P(SINR > T, trình bày tài liệu gần Trong bày này, (9) 22 Tập 2019, Số 1, Tháng nhấn mạnh lại bước để tính tốn khác biệt kết Ta có Do giá trị độ lợi công suất kênh biến Rayleigh độc lập nên ta có     ˆ −α r α  (e) + Tηd  j  j ∈θu      ×    −α ˆ α ζ(T, T, , r) = E  + T lj r  (e)  j ∈θ\θd      1 ×  , −α α   −α α  j ∈θ (e) + Tˆ l j r + T l j r    d ˆ SINR(o) < T |r) P(SINR > T, =P Pd(e) g r −α I (e) + σ −α ˆ Pd gr > T, Tr −α j ∈θ Pd g j l j + σ = − exp −T = − exp −T σ2 E Pd l −α exp −T j ∈θ g j l j−α l −α r σ2 exp −2πλr L(T, 0) Pd l −α ˆ )= P(T, T, (18) ∫∞ ˆ )= P(T, T,       dt       b) Pu Pd vô lớn so với σ : Khi γd → ∞ γu → ∞ Xác suất phủ sóng CEU trường hợp Thay biểu thức (17) (18) vào biểu thức (11), đồng thời sử dụng phương pháp đổi biến t = 2πλr , ta thu xác suất phủ sóng CEU sau: ∫∞    exp −t − T t α/2 − L(0, T)t ˆ  γd πλ ∆   t α/2  − exp − T + Tˆ γd φγd πλ    ˆ  × exp −2 ∆−1 ∆ L(T, 0)t − ∆ L(T, T)t  ∫∞ t α/2 − exp − γTd πλ − 2L(T, 0)t dt Kết cho thấy xác suất phủ sóng người dùng khơng sử dụng kỹ thuật TDD linh động Kết trình bày Tài liệu trước [14] P(SINR(o) < T |r) =1−P = Khi xác suất phủ sóng      2/α π  exp −t − 2(1− ) Tη ˆ t ×  ∆α sin( 2π α )         exp − T t α/2 − L(0, T)t ˆ   γd πλ ∆     t α/2   − exp − γT + φγTˆ × πλ d d       ˆ exp −2 ∆−   ∆ L(T, 0)t − ∆ L(T, T)t   ∫∞ t α/2 − exp − γTd πλ − 2L(T, 0)t dt             dt             2/α  2(1− ) ˆ π t  exp −t − ∆α Tη sin( 2π  α )    ˆ   exp − 2∆ L(0, T)t    ×   − exp −2 ∆− L(T, 0)t − L(T, T)t ˆ   ∆ ∆   ∫∞ − exp (−2L(T, 0)t) dt    2(1− )  1+ ∆α (Tˆ η )2/α π2π + 2∆ L(0,Tˆ )  sin( α )    1+ 2(1− ) Tˆ η 2/α π +2 ∆− L(T ,0)+ ) sin 2π  ∆α ( ∆ (α) ∆ =  1 − 1+2L(T ,0)         dt            dt    L(T ,Tˆ )   (20) Thông thường hệ thống mạng thông tin di động, công suất tram phát thường lớn so với cơng suất ồn Gauss Do đó, biểu thức (20) dùng để đánh giá hiệu suất kỹ thuật TDD linh động kỹ thuật tái sử dụng tần số lớp vật lý (19) γd = Pd /σ γu(e) = Pu(e) /σ Đồng thời η = γu(e) /γd(e) Biểu thức (19) cho ta thấy đươc mối liên hệ xác suất phủ sóng CEU với tham số cấu hình hệ thống tỉ lệ số trạm phát sở trạm di động sử dụng sóng mang , ngưỡng phân loại CCU CEU T độ ˆ Kết đóng góp nhạy thiết bị T báo IV MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ Trong phần này, sử dụng phần mềm Matlab để kiểm nghiệm tính đắn kết phân tích lý thuyết thông qua mô Monte Carlo Đồng thời đưa nhận xét ảnh hưởng tham số mạng tới xác suất phủ sóng CEU Theo khuyến nghị 3GPP, công suất tối đa trạm di động tối thiểu trạm sở mạng LTE 33 dBm 53 dBm [15] Do phần ta sử dụng tỉ số η = 0, 01 Bên cạnh đó, giá trị φ thay đổi Các trường hợp đặc biệt a) Không sử dụng TDD linh động: Trong trường hợp này, khơng có chia sẻ sóng mang trạm phát sở 24 Tập 2019, Số 1, Tháng 0.95 α=3,5 α=3 α=2.5 0.9 0.9 0.8 0.7 0.85 0.6 0.5 0.8 0.4 γd = -10 dB 0.3 γd = 10 dB 0.2 0.7 γd = dB 0.1 -15 0.75 γd = dB γd = 10 dB -10 -5 0.65 0.1 10 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 ǫ Hình Ảnh hưởng hệ số Hình So sánh kết lý thuyết mô Ảnh hưởng hệ số lên xác suất phủ sóng lên xác suất phủ sóng Hình cho ta thấy ảnh hưởng hệ số lên xác suất phủ sóng người dùng Ta nhắc lại rằng, người dùng mạng chịu nhiễu từ số lượng trạm phát (trạm di động, trạm sở) tỉ số trạm sở với trạm di động sử dụng sóng mang thời điểm thay đổi Khi ta giảm , số lượng trạm nhiễu trạm sở giảm số trạm nhiễu trạm di động tăng Với trường hợp đặc biệt = tương ứng với trường hợp không sử dụng TDD linh động, tức khơng có chia sẻ sóng mang trạm sở trạm di động Khi đó, trạm di động chịu nhiễu từ trạm sở Đối với trường hợp = hay − = tức tất trạm nhiễu người dùng ta xét trạm di động Do công suất phát trạm di động luôn nhỏ công suất phát trạm sở nên giảm, tổng công suất nhiễu người dùng giảm Điều kéo theo tỉ số SINR xác suất phủ sóng tăng tùy vào tính chất mạng, khuyến nghị đưa xác định φ dao động từ đến 20 [16] Do đó, báo ta sử dụng φ = 10 Dựa theo kết từ hình 4, thấy đường liền thể hệ kết lý thuyết trùng khớp với đường tạo điểm rời rạc thể giá trị mơ Do kết luận hợp lý phương pháp phân tích lý thuyết Theo hình ta thấy ngưỡng phủ sóng Tˆ tăng, xác suất phủ sóng người dùng giảm mạnh Ví dụ trường hợp tỉ số γd = dB, ngưỡng phủ sóng tăng từ Tˆ = −2, dB lên đến Tˆ = 3, xác suất phủ sóng giảm 37, 22% từ 0, 7684 xuống 0, 4824 Điều hoàn toàn hợp lý với hệ thống ngồi thực tế Tˆ đại diện cho yêu cầu đổ lớn tỉ số SINR thiết bị thu để thực truyền tin Khi Tˆ tăng đồng nghĩa với việc độ nhạy thiết bị cần tỉ số SINR lớn để truyền ˆ Do tin Đồng thời, tỉ số SINR lại không phụ thuộc vào T ˆ đó, T tăng xác suất phủ sóng người dùng giảm Ví dụ trường hợp hệ số giảm từ 0, xuống 0, tương đương với số trạm nhiễu trạm sở giảm từ 80% xuống 40%, xác suất phủ sóng người dùng tăng lên 9% từ đến 0, 8083 lên 0, 8803 Cũng theo hình 4, ta thấy xác suất phủ sóng tăng ta tăng tỉ số cơng suất phát trạm phát với công suất ồn Gauss γd Ví dụ với trường hợp Tˆ = 0, dB, tỉ số γd = dB tăng lên γd = 10 dB xác suất phủ sóng tăng 21, 06% từ 0, 6367 lên 0, 7708 Ta lưu ý ta tăng tỉ số γd có nghĩa ta tăng công suất phát tất trạm phát, bao gồm trạm nhiễu trạm phục vụ Do trường hợp này, ta kết luận rằng: việc tăng cơng suất phát sử dụng để tăng xác suất phủ sóng người dùng Các kết luận tương tự với mơ hình không sử dụng TDD linh động đưa kết nghiên cứu liên quan Ảnh hưởng hệ số λ lên xác suất phủ sóng Hình cho ta thấy ảnh hưởng mật độ trạm phát lên xác suất phủ sóng người dùng Ta thấy ta tăng mật độ trạm phát xác suất phủ sóng tăng nhanh chóng đạt đến ngưỡng không thay đổi Kết luận tương tự kết luận tìm nghiên cứu trước [17] Hình người dùng đạt giá trị xác suất phủ sóng 9, 04 hai số (λ = 0, = 0, 2) 25 Các cơng trình nghiên cứu phát triển Cơng nghệ Thông tin Truyền thông 0.96 [5] A S Hamza, S S Khalifa, H S Hamza, and K Elsayed, “A survey on inter-cell interference coordination techniques in OFDMA-based cellular networks,” IEEE Commun Surveys & Tutorials, vol 15, no 4, pp 1642–1670, 2013 [6] M Kamel, W Hamouda, and A Youssef, “Ultra-dense networks: A survey,” IEEE Communications Surveys Tutorials, vol 18, no 4, pp 2522–2545, 2016 [7] M Ding, D Lopez-Porez, R Xue, A V Vasilakos, and W Chen, “On dynamic time-division-duplex transmissions for small-cell networks,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 65, no 11, pp 8933–8951, Nov 2016 [8] Y Ramamoorthi and A Kumar, “Dynamic time division duplexing for downlink/uplink decoupled millimeter wave based cellular networks,” IEEE Communications Letters, pp 1–1, 2019 [9] M N Kulkarni, J G Andrews, and A Ghosh, “Performance of dynamic and static TDD in self-backhauled millimeter wave cellular networks,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 16, no 10, pp 6460–6478, Oct 2017 [10] T Ding, M Ding, G Mao, Z Lin, A Y Zomaya, and D Lopez-Perez, “Performance analysis of dense small cell networks with dynamic TDD,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 67, no 10, pp 9816–9830, Oct 2018 [11] B Yu, L Yang, H Ishii, and S Mukherjee, “Dynamic TDD support in macrocell-assisted small cell architecture,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 33, no 6, pp 1201–1213, June 2015 [12] A K Gupta, M N Kulkarni, E Visotsky, F W Vook, A Ghosh, J G Andrews, and R W Heath, “Rate analysis and feasibility of dynamic TDD in 5G cellular systems,” in 2016 IEEE International Conference on Communications (ICC), May 2016, pp 1–6 [13] M A Stegun and I A., Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th ed Dover Publications, 1972 [14] S C Lam, “Performance analysis of fractional frequency reuse in random cellular networks,” PhD dissertation, University of Technology Sydney, 2018 [15] 3GPP TR 36.828 V11.0 , “E-UTRA further enhancements to LTE time division duplex (TDD) for downlink-uplink (DLUL) interference management and traffic adaptation,” June 2012 [16] 3GPP-TSG-RAN-R1-050738 Interference mitigation? Considerations and results on frequency reuse September, 2005, Siemens [17] J G Andrews, F Baccelli, and R K Ganti, “A new tractable model for cellular coverage,” in 2010 48th Annu Allerton Conference on Communication, Control, and Computing (Allerton), pp 1204–1211 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.9 ǫ=0.1 ǫ=0.2 ǫ=0.3 0.89 0.88 0.5 1.5 2.5 λ Hình Ảnh hưởng hệ số λ lên xác suất phủ sóng (λ = 0, λ = 0, 3) Khi λ giảm từ 0, xuống 0, mật độ trạm giảm 75%, khi giảm từ 0, xuống 0, mật độ trạm sơ phát sóng mang thời điểm giảm 33, 3% Do đó, ta nói để nâng cao xác suất phủ sóng việc giảm có hiệu việc tăng λ V KẾT LUẬN Bài báo sử dụng mơ hình xác suất thống kê để mơ hình hóa đường xuống mạng thơng tin di động LTE sử dụng đồng thời kỹ thuật tái sử dụng tần số cứng kỹ thuật TDD linh động Trong xác suất phủ sóng người biên CEU tập trung đánh giá Bài báo đưa biểu tính tính xác suất phủ sóng CEU môi trường pha-đinh Rayleigh Các kết mơ phân tích rằng: (i) kỹ thuật TDD động thiện rõ ràng xác suất phủ sóng CEU; (ii) để tăng xác suất phủ sóng CEU việc giảm số trạm sở phát sóng mang mang lại hiệu việc tăng số lượng trạm sở mạng Tuy nhiên, để đánh giá xác hiệu suất kỹ thuật TDD linh động, xác suất phủ sóng người dùng đường lên cần xem xét tính tốn cụ thể Lâm Sinh Công tốt nghiệp Đại học ngành Điện tử – Viễn thông năm 2010 Thạc sĩ ngành Kỹ thuật Điện tử năm 2012 Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, tốt nghiệp Tiến sĩ trường Đại học Công nghệ Sydney, Úc năm 2018 Hiện nay, tác giả giảng viên Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Hướng nghiên cứu tác giả mơ hình hóa, mơ đánh giá hệ thông tin di động hệ (4G, 5G) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D J Daley and D Vere-Jones, 5G NR: Architecture, Technology, Implementation, and Operation of 3GPP New Radio Standards Academic Press, 2019 [2] 3GPP, “3GPP TS 38.104 version 15.2.0 release 15: 5G; NR; Base station (BS) radio transmission and reception,” 2018 [3] F Khan, LTE for 4G Mobile Broadband: Air Interface Technologies and Performance Cambridge University Press, 2009 [4] C Christopher, An Introduction to LTE: LTE, LTEAdvanced, SAE, VoLTE and 4G Mobile Communications Wiley, 2014 26 ... áp dụng kỹ thuật TDD linh động hệ thống LTE hệ mới, cụ thể mạng thông tin di động 5G Trong tài liệu [7, 8], hiệu suất kỹ thuật TDD linh động phân tích hệ thống mạng siêu dày đặc, mơ hình mạng. .. sử dụng đồng thời kỹ thuật TDD linh động kỹ thuật tái sử dụng tần số với hệ số tái sử dụng ∆ > Hiệu suất mạng phân tích thơng qua xác suất phủ sóng người dùng biên, người dùng có tỉ số tín hiệu. .. thường hệ thống mạng thông tin di động, công suất tram phát thường lớn so với cơng suất ồn Gauss Do đó, biểu thức (20) dùng để đánh giá hiệu suất kỹ thuật TDD linh động kỹ thuật tái sử dụng tần số