Tối ưu hóa beamforming cho mạng hai lớp đa user

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN ĐỨC PHONG TỐI ƢU HÓA BEAMFORMING CHO MẠNG HAI LỚP ĐA USER Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Tử Mã số : 605270 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN ĐỨC PHONG MSHV: 09140938 Ngày, tháng, năm sinh: 06-11-1986 Nơi sinh: THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số : 605270 I TÊN ĐỀ TÀI: TỐI ƯU HÓA BEAMFORMING CHO MẠNG HAI LỚP ĐA USER II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:Phân tích mơ giải thuật để tìm số beamforming antenna phân tập phát ứng với vấn đề tối ưu đưa trường hợp đa người dùng CSI biết trước (centralized design semidecentralized design) trước (robust design) III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :04-07-2011 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:02-07-2012 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS PHẠM HỒNG LIÊN Tp HCM, ngày 02 tháng 07 năm 2012 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Quá trình đƣợc đạo tạo theo chƣơng trình cao học trƣờng nhƣ thời gian làm luận văn thực khoảng thời gian quý giá Trong thời gian này, đƣợc rèn luyện kỹ làm việc có khoa học, chuẩn bị hành trang đƣờng tiếp tục nghiên cứu khoa học sau Để hoàn thành đƣợc luận văn này, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến ngƣời giúp đỡ dạy thời gian qua Đầu tiên, xin chân thành cảm ơn tới TS Phạm Hồng Liên, ngƣời tận tình hƣớng dẫn suốt khoảng thời gian làm đề tài này, tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn tốt Tôi xin chân thành cảm ơn tất quý thầy cô khoa Điện – Điện Tử trƣờng Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM Đặc biệt xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy Đỗ Hồng Tuấn, thầy Phạm Quang Thái, thầy Vũ Phan Tú, ngƣời không dạy cho kiến thức lớp, mà cịn tận tình hƣớng dẫn kinh nghiệm quý báu để bƣớc tiếp đƣờng nghiên cứu khoa học Cuối cùng, xin chân thành gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè, ngƣời đồng hành, động viên sống, trình học tập nhƣ thời gian thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2012 Trần Đức Phong i TÓM TẮT LUẬN VĂN Sự phát triển nhanh chóng cơng nghệ viễn thông đem tới cho ngƣời dùng trải nghiệm dịch vụ đa phƣơng tiện có chất lƣợng cao, băng thông rộng tốc độ cao Việc truyền nhận gói tin có dung lƣợng cao thời gian ngắn khơng cịn thách thức lớn với nhà mạng công nghệ 4G đời Đi với phát triển đó, số lƣợng ngƣời dùng tăng lên nguồn phổ trở thành thách thức thực nhà mạng triển khai hệ thống thông tin di động Nguồn phổ khơng phải tài ngun vơ hạn, chúng cạn kiệt không đƣợc quy hoạch tốt Một số giải pháp nhƣ sử dụng dải băng tần 60 GHz (chƣa đƣợc sử dụng tới) với công nghệ Radio over Fiber phát huy hiệu tịa nhà có mật độ ngƣời dùng lớn Tuy nhiên giải pháp tƣơng lai Một hƣớng khác nghiên cứu tái sử dụng nguồn phổ cách khai thác mạng smallcell chia mạng đơn lớp thành mạng đa lớp với lƣu lƣợng cao cell Từ cơng nghệ Femtocell đời nhƣ xu hƣớng chung để giảm tải cho trạm Macrocell, nâng cao độ bao phủ nhà, nhƣ đem tới cho ngƣời dùng trải nghiệm dịch vụ đa phƣơng tiện tốc độ cao chất lƣợng đƣờng truyền tối ƣu Tuy nhiên việc giảm kích thƣớc cell làm tăng độ phức tạp cho nhà mạng tiến hành bảo trì tối ƣu hóa mạng Bên cạnh đó, thách thức lớn nhà mạng phải hạn chế đƣợc can nhiễu xuyên lớp Trong khuôn khổ luận văn này, ta giả sử mạng hai lớp downlink gồm MBS đa antenna FAP đa antenna, trạm phục vụ nhiều users với đơn antenna Trong mơ hình này, ta thiết lập cơng thức để giải tốn tối ƣu beamforming môi trƣờng nhiễu Gauss: i) vấn đề tối thiểu hóa tổng cơng suất phát, ii) vấn đề cân MSE, iii) vấn đề tối thiểu hóa cơng suất can nhiễu Cách giải vấn đề hƣớng tới mục tiêu đảm bảo QoS cho user (gồm MUs HUs) Cuối kết số đƣợc đƣa nhằm củng cố lại giải thuật đƣợc nêu ii SUMMARY The wireless communications have been one of the fastest – growing technologies of all time This rapid growth has been exhibited in terms of both quality of mobile broadband data consumed and high data rates To transmit and receive huge blocks of data in a short period of time were no longer a big challenge to operators since the introduction of 4G technologies In addition to this ever-growing development, radio resources are still a big issue when mobile users have been increasing faster and faster The spectral resources are not unlimited and they can be depleted if operators not manage and control them effectively Currently, one of the strategies to combat with radio resource depletion is to exploit unlicensed 60 GHz frequency band (57–64 GHz) which is targeted towards short range in-building high-speed applications Furthermore, another effective way is to decompose a traditional single-tier network into a multi-tier network with very high throughput per network area Since then, Femtocell has been emerged at just the right time to provide indoor coverage for voice and high speed data services The deployment of femtocells will potentially also cause some problems to operators One of the drawbacks of femtocells for operators is that multi-tier interference becomes more random and harder to control Besides, operators will be encountering difficulties to control and optimize their network due to decreasing the cell size In this thesis, we consider a downlink two-tier network comprising of a multipleantenna MBS and a multiple-antenna FAP, each serving multiple users with a single antenna In this scenario, we formulate the following beamforming optimization problems: i) total transmit power minimization problem, ii) MSE balancing problem, and iii) interference power minimization problem to ensure that each QoS of the MUs and home users (HUs) can be satisfied iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đƣợc đăng tải báo, tạp chí trang web nƣớc theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng năm 2012 Trần Đức Phong iv Mục lục MỤC LỤC Đề mục Trang TÓM TẮT LUẬN VĂN ii MỤC LỤC v DANH SÁCH HÌNH VẼ viii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT xii Chƣơng GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan hệ thống thông tin di động 1.2 Tính cấp thiết ý nghĩa thực tiễn 1.2.1 Triển vọng nhà khai thác dịch vụ di động 1.2.2 Triển vọng phía thuê bao 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Khái niệm Femtocell 11 2.1.1 Femtocell 11 2.1.2 Femtocell Access Point gồm 11 2.2 Các loại nhiễu 11 2.2.1 Giới thiệu 11 2.2.2 Nhiễu đồng lớp 12 2.2.3 Nhiễu xuyên lớp 15 2.2.4 Vấn đề Near – Far 17 2.3 Các mơ hình kênh truyền 19 2.3.1 Large Scale: suy hao lan truyền không gian tự 20 v Mục lục 2.3.2 Small Scale fading hiệu ứng đa đường 23 2.3.3 Các thông số Small Scale Fading 25 2.3.4 Phân loại kênh truyền Small Scale Fading 28 2.3.5 Kênh truyền chọn lọc tần số 34 2.4 Lý thuyết tối ƣu hóa lồi 36 2.4.1 Giới thiệu 36 2.4.2 Các tập lồi 37 2.4.3 Các hàm convex 44 Chƣơng CÁC VẤN ĐỀ TỐI ƢU TRONG MẠNG HAI LỚP ĐA USER 51 3.1 Mơ hình hệ thống 51 3.2 Thiết kế CENTRALIZED 54 3.2.1 Vấn đề tối thiểu công suất phát 54 3.2.2 Vấn đề cân MSE 56 3.2.3 Vấn đề tối thiểu nhiễu mạng 58 3.3 Thiết kế SEMI-DECENTRALIZED 58 3.3.1 Vấn đề tối thiểu hóa cơng suất 60 3.3.2 Vấn đề cân MSE 62 3.3.3 Tối thiểu công suất nhiễu 64 3.4 Thiết kế ROBUST với CSI khơng hồn hảo 65 3.4.1 Thiết kế Centralized 66 3.4.2 Thiết kế Semi-Decentralized 68 Chƣơng KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 71 4.1 Tối thiểu hóa cơng suất phát 72 4.1.1 Centralized design 72 4.1.2 Semi-decentralized design 74 4.2 Vấn đề cân MSE 77 4.2.1 Centralized Design 77 vi Mục lục 4.2.2 Semi-Decentralized Design 80 4.3 Tối thiểu hóa cơng suất nhiễu 83 4.3.1 Centralized design 83 4.3.2 Semi-decentralized design 86 4.4 Robust design 88 4.4.1 Centralized design 88 4.4.2 Semi-decentralized design 88 Chƣơng KẾT LUẬN 90 5.1 Đánh giá đề tài 90 5.2 Hƣớng phát triển đề tài 90 Tài liệu tham khảo 91 vii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1 : Các vấn đề gây nhiễu đồng lớp 13 Hình 2.2 : Nhiễu đồng lớp xuyên lớp 14 Hình 2.3 : Các cách tiếp cận xử lý nhiễu đồng lớp 15 Hình 2.4 : Các vấn đề gây nhiễu xuyên lớp 15 Hình 2.5 : Hiện tƣợng near-far điều khiển công suất 17 Hình 2.6 : SINR cho giá trị P2 khác 18 Hình 2.7 : Mơ hình phản xạ hai tia 22 Hình 2.8 : Bộ phát đƣợc đặt cao 23 Hình 2.9 : Hiệu ứng Doppler 24 Hình 2.10 : Đáp ứng xung mơ hình kênh truyền đa đƣờng khơng dây 25 Hình 2.11 : Phân loại mơ hình Small-Scale Fading dựa trải trễ đa đƣờng 28 Hình 2.12 : Đặc tính kênh truyền fading phẳng 29 Hình 2.13 : Đặc tính kênh truyền fading lựa chọn tần số 29 Hình 2.14 : Phân loại Small-Scale Fading dựa trải Doppler 30 Hình 2.15 : Kênh truyền biến đổi chậm 31 Hình 2.16 : Đáp ứng xung kênh truyền theo tần số thời gian 35 Hình 3.1 : Mạng hai lớp gồm mạng macrocell đơn femtocell đơn 51 Hình 3.2 : Mạng Femtocell MISO 52 Hình 4.1 : Tổng cơng suất phát cho thiết kế Centralized Semi-decentralized hai trƣờng hợp 71 Hình 4.2 : Cân MSE Centralized QoS user nhƣ 72 Hình 4.3 : Cân MSE Centralized QoS user khác 73 Hình 4.4 : Cân MSE Semi - decentralized QoS user nhƣ 74 viii Chương Pmax,f = 10 dB Pmax,f = 15 dB MSE HU1 HU2 HU3 sum-MSE Hình 4.5 : Unequal HU QoS priority (εf,1 = 0.6 , εf,2 = 0.7 , εf,3 = 0.8) Nhận xét : Hình 4.4 4.5 kết MSE tổng MSE HU vấn đề tối ƣu cân MSE sử dụng phƣơng pháp Semi-decentralized hai trƣờng hợp : độ ƣu tiên QoS user không Cũng nhƣ phƣơng pháp Centralized, ta nhận thấy MSE user gần nhƣ Bên cạnh đó, MSE tổng MSE user phƣơng pháp Semi-decentralized cao hẳn so với phƣơng pháp Centralized Tuy nhiên, điều kiện đƣờng truyền backhaul hạn chế, cho phép truyền lƣợng nhỏ thông tin MBS FAP, phƣơng pháp Semi-decentralized hoạt động 82 Chương 4.3 TỐI THIỂU HĨA CƠNG SUẤT NHIỄU Sử dụng phƣơng pháp số để cụ thể hóa cơng thức đƣa phần 3.2.3 3.3.3 thiết kế Centralized Semi-decentralized design tƣơng ứng Biến đƣợc đƣa khoảng cách d (m) từ MU tới FAP Đầu vào cho việc mô : Pmax,m = 60 dB, Pmax,f = 20 dB, Pint = dB, ε = εm = εf = 0.6 dB & 0.8 dB 4.3.1 Centralized design ε = εm = εf = 0.6 Wm Wf 13.544 - 2.3229i -0.16463 + 0.17513i -11.794 + 18.011i -2.287 + 1.8351i 3.129 + 2.9905i -3.5432 - 4.8258i -5.8907 + 4.1234i 0.71061 - 0.32993i -13.843 - 5.8951i -1.0448 - 1.3518i -4.4436 - 12.032i -1.7968 - 1.8734i -8.9193 + 4.7687i -0.81676 - 0.05997i -1.6193 - 0.4404i 0.32485 - 0.1804i Bảng 4.9 Vector beamforming MBS FAP QoS = 0.6 theo phƣơng pháp Centralized 83 Chương d (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Total interference power (dB) 4.246 4.0982 3.9561 3.7794 2.8093 2.8154 1.5534 1.1201 0.0309 -0.5475 -1.8401 -2.8063 -4.3937 -5.5246 -7.0459 -8.6059 -10.5000 -12.9300 -14.9900 -17.1650 -20.6770 Bảng 4.10 Tổng công suất can nhiễu QoS = 0.6 theo phƣơng pháp Centralized ε = εm = εf = 0.8 Wm -1.4264 + 1.0917i 4.5274 + 1.3135i 2.4229 - 0.2165i -3.4445 + 0.22951i -0.99129 + 1.8598i -1.7818 + 0.63994i 4.711 - 2.0945i 0.9405 + 1.4284i Wf -0.024541 + 0.69003i 0.12511 - 0.37483i -0.69006 - 0.68872i 0.36793 + 0.51993i -0.39084 + 0.77488i -0.78689 + 0.30709i 0.62765 - 0.50816i -0.54913 + 0.29004i 84 Chương Bảng 4.11 Vector beamforming MBS FAP QoS = 0.8 theo phƣơng pháp Centralized d (m) Total interference power (dB) -0.9199 -2.5097 -2.6582 -2.7272 -2.6299 10 -3.5555 11 -6.8540 12 -6.9940 13 -8.0179 14 -10.1110 15 -11.6830 16 -12.5300 17 -11.7510 18 -11.3980 19 -14.5730 20 -15.9350 21 -20.5660 22 -20.9250 23 -22.8680 24 -25.8110 25 -29.0520 Bảng 4.12 Tổng công suất can nhiễu QoS = 0.8 theo phƣơng pháp Centralized 85 Chương 4.3.2 Semi-decentralized design ε = εm = εf = 0.6 d (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ε = εm = εf = 0.8 Total interference power (dB) 8.2154 7.3258 6.7134 6.1565 5.1216 4.1969 3.2745 2.2432 1.2008 0.4475 -0.8767 -1.7798 -3.2254 -4.3076 -6.0818 -7.9013 -9.7727 -11.71 -13.872 -16.682 -19.843 Total interference power (dB) 3.4304 2.6058 1.7455 0.9996 0.0562 -0.5336 -1.4581 -2.4942 -3.5058 -4.4649 -5.6042 -6.8195 -8.1715 -9.473 -11.169 -12.774 -14.487 -16.581 -18.921 -21.698 -24.567 Bảng 4.13 Tổng công suất can nhiễu theo phƣơng pháp Semi-decentralized 86 Chương Network interference power (dB) 20 10 centralized e = 0.8 centralized e = 0.6 semi-decentralized e = 0.8 semi-decentralized e = 0.6 e = 0.6 -10 e = 0.8 -20 -30 10 15 x-axis value d (meters) of MUs 20 25 Hình 4.6 : Cơng suất nhiễu mạng cho thiết kế centralized semi-decentralized hai trƣờng hợp    m =  f = 0.6 ,    m =  f = 0.8 Pint = 3dB Nhận xét : Hình 4.6 kết so sánh tổng công suất can nhiễu cho hai phƣơng pháp Centralized Semi-decentralized Ta nhận thấy QoS tăng, tổng công suất can nhiễu giảm Đồng thời, khoảng cách truyền tăng tổng cơng suất can nhiễu giảm theo So với phƣơng pháp centralized, phƣơng pháp Semdecentralized cho tổng công suất can nhiễu cao Tuy nhiên, đƣờng truyền backhaul hạn chế, phƣơng pháp Semi-decentralized hoạt động 87 Chương 4.4 ROBUST DESIGN 4.4.1 Centralized design Uncertainty  10  4 Total transmit power (dB) 10 4.9117e+001 4.9521e+001 5.1773e+001 5.4824e+001 5.7325e+001 5.7856e+001 Bảng 4.14 Tổng công suất phát theo độ bất định kênh truyền theo phƣơng pháp Centralized 4.4.2 Semi-decentralized design Uncertainty  10 10  4 Total transmit power (dB) 5.3185e+001 5.4826e+001 5.6873e+001 5.9461e+001 6.2478e+001 6.4761e+001 Bảng 4.15 Tổng công suất phát theo độ bất định kênh truyền theo phƣơng pháp Semi-decentralized 88 Chương Total transmit power (dB) 70 semi-decentralized centralized 65 60 no uncertainty 55 50 45 uncertainty 10 x10-4 Hình 4.7 : Tổng công suất phát cho thiết kế Robust centralized Robust semidecentralized Nhận xét : Hình 4.7 minh họa thiết kế robust thông tin CSI không lý tƣởng, sử dụng biên theo chuẩn Frobenius độ không tin cậy : ρ = δf,l = ηm,k    f ,l = m,k (thông tin xuyên tia) δm,l = ηf,k = (∀ l ∈ L, ∀ k ∈ K ) Ta nhận thấy điều kiện CSI khơng lý tƣởng, giải thuật robust tìm tổng cơng suất phát hoạt động, đồng thời độ không tin cậy ρ tăng, yêu cầu tổng công suất phát tăng 89 CHƢƠNG KẾT LUẬN 5.1 ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI Trong đề tài này, nghiên cứu mạng hai lớp downlink MISO bao gồm hai trạm MBS FAP phục vụ nhiều users Chúng ta thiết lập công thức cho vấn đề tối ƣu beamforming sau : i) vấn đề tối thiểu hóa cơng suất phát; ii) vấn đề cân MSE; iii) vấn đề tối thiểu hóa cơng suất can nhiễu để đảm bảo QoS cho user sử dụng phƣơng pháp tái sử dụng băng tần Sử dụng kỹ thuật tối ƣu beamforming, ta giải vấn đề tối ƣu beamforming phƣơng pháp Centralized thông tin global CSI hồn hảo Do thiết kế Centralized khơng phải lúc thực đƣợc thực tế, đƣa giải thuật Semidecentralized để thiết kế beamformer cấp công suất cho vấn đề tối ƣu với lƣợng nhỏ thông tin đƣợc trao đổi hai trạm MBS FAP Thiết kế Semi-decentralized yêu cầu tổng công suất phát cao thiết kế Centralized, nhiên xét lƣợng xử lý thông tin giải thuật Semi-decentralized khơng cần u cầu CSI tồn cục giảm thiểu độ phức tạp tính tốn nhƣ băng thông signaling truyền từ FAP tới MBS qua đƣờng backhaul giảm Xem xét tới khía cạnh CSI khơng hoàn hảo, mở rộng thiết kế Centralized Semi-decentralized để giải toán tối ƣu sử dụng thiết kế worst-case Các kết số củng cố giải thuật đƣợc nêu minh họa cho ảnh hƣởng thành phần hệ thống cho vấn đề tối ƣu Trong trƣờng hợp CSI không lý tƣởng, phƣơng pháp thiết kế theo Robust design hoạt động phải cần lƣợng công suất phát đáng kể 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Trên ta mơ hình hóa hệ thống trƣờng hợp MISO tức MBS FAP multiple antennas cịn user single antennas Do mở rộng đề tài hệ thống MIMO  Kết mô dựa phƣơng pháp số lặp Gauss – Seiden, ta mở rộng thêm phƣơng pháp khác nhƣ SOR, Jacobi Chương  Thông số kênh truyền dựa môi trƣờng typical area, mở rộng thêm cho môi trƣờng khác nhƣ rural area, hilly terrain, bad urban, …  Khi CSI khơng hồn hảo, mở rộng cho vấn đề tối ƣu cân MSE, tối thiểu hóa tổng cơng suất nhiễu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D Chambers ( 2007, October ) Crystal Frequency Oscillators in Femtocells [Online] Available: http://www.thinkfemtocell.com [2] A Eisenblăatter, H.-F Geerdes, T Koch, A Martin, and R Wessăaly, “UMTS radio network evaluation and optimization beyond snapshots”, Mathematical Methods of Operations Research, vol 63, no 1, pp.129, February 2006 [3] A Ganz, C M Krishna, D Tang, and Z J Haas, “On optimal design of multitier wireless cellular systems”, IEEE Communications Magazine, vol 35, no 2, pp 88–93, Feb 1997 [4] S Kishore, L J Greenstein, H V Poor, and S C Schwartz, “Soft handoff and uplink capacity in a two-tier CDMA system”, IEEE Trans on Wireless Comm., vol 4, no 4, pp 1297–1301, July 2005 [5] T E Klein and S.-J Han, “Assignment strategies for mobile data users in hierarchical overlay networks: performance of optimal and adaptive strategies”, IEEE Journal on Sel Areas in Comm., vol 22, no 5, pp 849–861, June 2004 [6] Z Shen and S Kishore, “Optimal multiple access to data access points in tiered CDMA systems,” in Proc., IEEE Veh Tech Conf., vol 1, pp 719–723, Sept 2004 [7] H Claussen, “Performance of macro- and co-channel femtocells in a hierarchical cell structure,” in Proc., IEEE International Symp on Personal, Indoor and Mobile Radio Comm., pp 1–5, Sept 2007 91 Chương [8] V Chandrasekhar, J G Andrews, T Muharemovic, Z Shen, and A Gatherer, “Power control in two-tier femtocell networks,” Submitted, IEEE Trans on Wireless Comm., 2008, [Online] Available at http://arxiv.org/abs/0810.3869 [9] V Chandrasekhar and J G Andrews, “Uplink capacity and interference avoidance in two-tier femtocell networks,” To appear, IEEE Trans on Wireless Comm., 2009, [Online] Available at http://arxiv.org/abs/cs.NI/0702132 [10] K Huang, V Lau, and Y Chen, “Spectrum sharing between cellular and mobile ad hoc networks: Transmission-capacity trade-off”, IEEE J Sel Areas Commun., vol 27, no 7, pp 1256-1267, Sep 2009 [11] V Chandrasekhar, J G Andrews, T Muharemovic, Z Shen, and A Gatherer, “Power control in two-tier femtocell networks,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 8, no 8, pp 4316-4328, Aug 2009 [12] O Simeone, E Erkip, and S Shamai (Shitz), “Robust transmission and interference management for femtocells with unreliable network access”, IEEE Journal, vol 28, pp 1469 – 1478, December 2010 [13] V Chandrasekhar and J G Andrews, “Uplink capacity and interference avoidance for two-tier femtocell networks,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 8, no 7, pp 3498-3509, Jul 2009 [14] “Coverage in multi-antenna two-tier networks,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 8, no 10, pp 5314-5327, Oct 2009 [15] M Husso, J Hăamăalăainen, R Jăantti, J Li, E Mutafungwa, R Wichman, Z Zhend, and A M Wyglinski, “Interference mitigation by practical transmit beamforming methods in closed femtocells,” EURASIP J Wireless Commun And Networking, vol 2010, pp 1-12, 2010, article ID 186815 [16] D Lopez-P´erez, A Valcarce, G de la Roche, and J Zhang, “OFDMA femtocells: A roadmap on interference avoidance,” IEEE Commun Mag., vol 9, pp 41-48, Sep 2009 92 Chương [17] M Yavuz, F Meshkati, S Nanda, A Pokhariyal, N Johnson, B Raghothaman, and A Richardson, “OFDMA femtocells: A roadmap on interference avoidance,” IEEE Commun Mag., vol 9, pp 102-109, Sep 2009 [18] Zhongshan Wu, “MIMO-OFDM communication systems: Channel estimation and Wireless location”, Ph.D dissertation, Dept Elect Eng., Louisiana State Univ, USA, May 2006 [19] J Yu, Y.-D Yao, A F Molisch, and J Zhang, “Performance evaluation of CDMA reverse links with imperfect beamforming in a multicell environment using a simplified beamforming model”, IEEE Trans Veh Technol., vol 55, no 3, pp 1019- 1031, May 2006 [20] M Sadek, A Tarighat, and A H Sayed, “A leakage-based precoding scheme for downlink multi-user MIMO channels”, IEEE Trans Wireless Commun., vol 6, no 5, pp 1711-1721, May 2007 [21] M Sadek, A Tarighat, and A H Sayed, “Active Antenna Selection in Multiuser MIMO Communications” IEEE Trans Signal Process., vol 55, no 4, pp 1498-1510, Apr 2007 [22] H Zhang, N B Mehta, A F Molisch, J Zhang, and H Dai, “Asynchronous interference mitigation in cooperative base station systems” IEEE Trans Wireless Commun., vol 7, no 1, pp 155.165, Jan 2008 [23] H Shin and J H Lee, “Capacity of multiple-antenna fading channels: Spatial fading correlation, double scattering, and keyhole”, IEEE Trans Inf Theory, vol 49, no 10, pp 2636-2647, Oct 2003 [24] S A Grandhi and J Zander, “Constrained power control in cellular radio systems,” in Proc., IEEE Veh Tech Conf., vol 2, Stockholm, June 1994, pp 824828 [25] F Rashid-Farrokhi, K J R Liu, and L Tassiulas, “Transmit beamforming and power control for cellular wireless systems”, IEEE J Sel Areas Commun., vol 16, no 8, pp 1437-1450, Oct 1998 93 Chương [26] S Shi, M Schubert, and H Boche, “Downlink MMSE transceiver optimization for multiuser MIMO systems: MMSE balancing”, IEEE Trans Signal Process., vol 56, no 8, pp 3702.3712, Aug 2008 [27] Vikram Chandrasekhar, Marios Kountouris and Jeffrey G Andrews, “Coverage in Multi-Antenna Two-Tier Networks”, Wireless Communications, IEEE Trans, vol 8, no 10 pp 5314.5327, Oct 2009 [28] Y Ma and D I Kim, “Centralized and distributed optimization of ad-hoc cognitive radio network”, in Proc IEEE Global Commununications Conf (GLOBECOM'09), Honolulu, Hawaii, USA, Nov 2009, pp 1-7 [29] H Zhang, N B Mehta, A F Molisch, J Zhang, and H Dai, “Asynchronous interference mitigation in cooperative base station systems”, IEEE Trans Wireless Commun., vol 7, no 1, pp 155-165, Jan 2008 [30] Youngmin Jeong, Tony Q S Quek, and Hyundong Shin “ Semi-decentralized Beamforming Coordination for Multiuser Two-Tier Networks” in Signal Processing and Communication Systems (ICSPCS), 2011 5th International Conference,Honolulu, HI, 2011, pp 1-7 [31] Xiaojun Lin, Ness B Shroff, R Srikant “A Tutorial on Cross-Layer Optimization in Wireless Networks” , IEEE J Sel Areas Commun, Vol 24, No 8, pp 1452-1463, Aug 2006 [32] Haitham Hindi “A Tutorial on Convex Optimization”, American Control Conference, Mineapolis, MN, 24 July 2004, pp 3252-3265 [33] D Guo, S Shamai (Shitz), and S Verdú, “Mutual information and minimum mean-square error in Gaussian channels”, IEEE Trans Inf Theory, vol 51, no 4, pp 1261.1282, Apr 2005 [34] J Zander, “Performance of optimum transmitter power control in cellular radio systems”, IEEE Trans Veh Technol., vol 41, no 1, pp 57– 62, Feb 1992 [35] S A Vorobyov, A B Gershman, and Z.-Q Luo, “Robust adaptive beamforming using worst-case performance optimization: A solution to the signal mismatch problem”, IEEE Trans Signal Process., vol 51, no 2, pp 313.324, Feb 2003 94 Chương [36] T Q S Quek, H Shin, and M Z Win, “Robust wireless relay networks: Slow power allocation with guaranteed QoS”, IEEE J Select Topics Signal Process., vol 1, no 4, pp 700– 713, Dec 2007 [37] A Ben-Tal and A Nemirovski, “Robust convex optimization”, Math Oper Res., vol 21, no 4, pp 769– 805, Nov 1998 [38] L E Ghaoui, F Oustry, and H Lebret, “Robust solutions to uncertain semidefinite programs”, SIAM J Optim., vol 9, no 1, pp 33.52, 1998 [39] M Bengtsson and B Ottersten, Optimal and Suboptimal Transmit Beamforming CRC Press, 2001 [40] Semih Serbetli and Aylin Yener, “Transceiver Optimization for Multiuser MIMO Systems”, IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, vol 52, no 1, January 2004 95 LÝ LỊCH CÁ NHÂN I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ Tên : TRẦN ĐỨC PHONG Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 06/11/1986 Nơi sinh : Thái Nguyên Quê quán : Phƣờng Đồng Quang, Tp Thái Nguyên, Thái Nguyên Địa liên lạc : 2/11/5 Lê Tấn Quốc, Q Tân Bình, Tp Hồ Chí Minh Email : tdphong@gmail.com II Q TRÌNH ĐÀO TẠO Hệ đào tạo : Đại học Chính qui Chƣơng trình đào tạo kỹ sƣ chất lƣợng cao Việt – Pháp Thời gian đào tạo : 2004-2009 Nơi học : Trƣờng Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp Hồ Chí Minh Ngành học : Viễn Thông Tên luận văn tốt nghiệp : Ứng dụng giải điều chế giải mã lặp để cải thiện chất lượng hệ thống OFDM Ngƣời hƣớng dẫn : TS Hồ Văn Khƣơng III Q TRÌNH CƠNG TÁC 1/2012 – Nay : Công ty Harvey Nash Việt Nam Vị trí : Kỹ sƣ lập trình hệ thống cho UMTS, HSDPA/ HSUPA nodeB 07/2009 – 12/ 2011 : Cơng ty Ericsson Việt Nam Vị trí : Kỹ sƣ tích hợp mạng 2G, 3G triển khai dự án ... TÀI: TỐI ƯU HÓA BEAMFORMING CHO MẠNG HAI LỚP ĐA USER II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:Phân tích mơ giải thuật để tìm số beamforming antenna phân tập phát ứng với vấn đề tối. .. femtocell CSI không lý tƣởng mạng đa lớp ảnh hƣởng lẫn Trong khuôn khổ luận văn này, ta giả sử mạng hai lớp downlink gồm MBS đa antenna FAP đa antenna, trạm phục vụ nhiều users với đơn antenna Trong... triển khai femtocells đƣa số thay đổi cấu trúc tổng quan mơ hình mạng macrocellular Kiến trúc mạng bao gồm hai lớp riêng rẽ, lớp macrocell lớp femtocell Chính kiến trúc mạng đƣợc gọi mạng two-layer