Tối ưu hóa gán kênh cho các mạng di động tế bào cố định
MỤC LỤC
Khái niệm tế bào
Tái sử dụng kênh trong các mạng tế bào
Bán kính tế bào đ−ợc xác định bởi công suất máy phát và bằng cách tăng hay giảm đơn giản mức công suất của máy phát, các nhà khai thác hệ thống có thể thay đổi số l−ợng các tế bào trong hệ thống và sau đó đến số l−ợng các cuộc gọi sẽ đ−ợc hỗ trợ thông qua việc tái sử dụng. Ví dụ, nếu khoảng cách tái sử dụng bằng 3 là cần thiết cho tỷ số tín trên tạp chấp nhận đ−ợc và một mạng l−ới các tế bào bán kính 10 dặm cho phép tái sử dụng tần số trong một tế bào tại khoảng cách 30 dặm, thì một mạng các tế bào bán kính 5 dặm sẽ cho phép tái sử dụng tại khoảng cách 15 dặm và các tế bào bán kính 1 dặm sẽ cho phép tái sử dụng tại 3 dặm.
Sự chia tách tế bào
Trong thực tế, ảnh hưởng của việc xuyên nhiễu thường không liên quan đến khoảng cách tuyệt đối, mà đến tỷ số khoảng cách giữa các tế bào với bán kính của các tế bào làm cho ý t−ởng mạng tế bào trở nên hấp dẫn hơn. Khi mà lưu lượng trong một tế bào đã đạt đến điểm mà sự phân phối kênh hiện thời trong tế bào đó không còn khả năng hỗ trợ lưu lượng tăng thêm, thì các máy phát mới với công suất phát thấp hơn đ−ợc lắp đặt và mỗi máy phát này phủ sóng một khu vực nhỏ hơn bên trong vùng tế bào tr−ớc đây.
Chuyển giao
Chi phí của việc thiết lập lên nhiều máy phát nhỏ là đủ lớn để làm cho các nhà khai thác mạng sử dụng thiết bị khả dụng một cách hiệu quả tr−ớc khi thêm nhiều tế bào hơn là hoàn toàn cần thiết. Không có một đường kết nối thông tin một cách chính xác đ−ợc thiết lập giữa ng−ời sử dụng và máy phát trong tế bào mới, cuộc gọi hiện thời sẽ bị mất một cách đột ngột.
Gán kênh
Với kích cỡ của các tế bào giảm đến vài trăm mét, một hiện t−ợng xảy ra ngày càng nhiều là một cuộc gọi di động không thể hoàn thành trong phạm vi của một tế bào. Cụ thể, các mạng tế bào luôn luôn đ−ợc thể hiện dưới các hình lục giác và các hình lục giác này có thể được định nghĩa như là các hình nhỏ đ−ợc đ−a ra có giới hạn của mạng tam giác không giới hạn (xem hình 1.1).
Gán kênh cố định cho các mạng tế bào
Khoảng cách sử dụng lại tần số
Tổn thất này thường được xấp xỉ trong cách tính đơn giản bởi cách tăng giá trị mũ cho số hạng suy hao khoảng cách trong phương trình tổn thất đường truyền từ 2 (đối với không gian tự do) đến các giá trị cao hơn. Ví dụ mô hình đ−ờng truyền trong IEEE 802.16 cho các tần số mạng tế bào, giá trị mũ này là một hàm đơn giản phụ thuộc vào các loại địa hình (A, B hay C) và độ cao anten trạm gốc trên mặt đất.
Sắp xếp tế bào và các mẫu gán kênh
Hơn nữa, mục tiêu tiếp thị cho việc ứng dụng và phục vụ trong mạng có lẽ thiên về kinh doanh hay h−ớng về vùng dân cư sẽ tạo ra phân bố địa lý lưu lượng không đồng đều. Trong trường hợp này, có thể mong muốn đ−ợc sự chỉ định nhiều kênh hơn trên một vài sector và ít hơn trên các sector khác để phù hợp với các tải khác nhau.
Gán kênh động
Hiệu quả trong hình 2.5 là hiệu quả đa truy nhập đ−ợc định nghĩa là tỷ số của số các trạm xa hoạt động đồng thời tại một tốc độ dữ liệu đã cho trên một sector trong một cấu trúc tế bào lục giác bán vô hạn so với số người sử dụng tại cùng một tốc độ dữ liệu đ−ợc phép đối với một sector đơn (không có xuyên nhiễu giữa các tế bào). Trong khi các khung thời gian có thể đ−ợc đồng bộ giữa các tế bào lân cận, vẫn còn vấn đề chỉ định khác nhau các khe thời gian kênh đường xuống và đường lên dẫn đến các khe thời gian kênh đường xuống xuất hiện trong các khe thời gian kênh đường lên trong các tế bào lân cận.
Tối −u hoá gán kênh trong các mạng tế bào
Mặt hạn chế chính của phương pháp này là nó có thể đi đến bế tắc trong việc làm giảm đến nhỏ nhất lỗi cục bộ của mọi sự thay đổi trong các kết quả gán kênh trong một lỗi cao hơn và hậu quả là sự hiệu chỉnh các tham số tiếp theo sẽ không cải thiện kết quả. Dân số đ−ợc hiệu chỉnh một cách ngẫu nhiên sử dụng các cơ chế nh− là thừa kế trong đó thành viên dân số mới đ−ợc phân phối sử dụng hầu hết ‘các gien’ từ hai bố mẹ trong dân số có trước, và sự đột biến trong đó số gien đã cho được thay đổi một cách ngẫu nhiên.
Dung l−ợng mạng tế bào và các ph−ơng pháp nâng cao dung l−ợng
An ten thÝch nghi
Khi tăng giá trị triệt nhiễu này, việc sử dụng lại tần số có thể xếp chặt hơn và theo đó dung l−ợng của hệ thống đ−ợc tăng lên.Ví dụ, nếu một an ten thích nghi làm giảm sự đóng góp xuyên nhiễu đ−ợc biểu diễn qua NI trong. Đối với các giá trị nhỏ hơn n, nh− với hệ thống LOS có thể mong đợi sự cải thiện lớn hơn, bởi giới hạn dung l−ợng là phụ thuộc nhiều vào xuyên nhiễu khi tổn thất đ−ờng truyền giữa máy thu và các máy phát xuyên nhiễu trong mạng là thấp hơn.
Phát hiện đồng thời
Kết quả mô phỏng trong [9] gồm có ảnh h−ởng của việc tạo chùm tia tại sector và sự triệt xuyên nhiễu từ một anten thích nghi tại MS. Sử dụng các kỹ thuật này, tỷ lệ truyền lại gói giảm xuống một cách đáng kể khi các kỹ thuật nâng cao bổ sung này.
Giới thiệu
Kết quả mà chúng ta tìm thấy là (i) thứ tự màu nút của tế bào là ph−ơng pháp xếp thứ tự hiệu quả hơn thứ tự cấp độ nút; (ii) chiến l−ợc vét cạn tần số là phù hợp hơn cho hệ thống với lưu lượng được phân bố có tính đồng đều không cao; và (iii) kết hợp tần số và chiến l−ợc vét cạn yêu cầu với việc thứ tự lại màu nút là thuật toán hiệu quả. Vì thuật toán kinh nghiệm không đ−a ra thông tin về chất l−ợng của giải pháp, các cận dưới trong vấn đề gán kênh đã nhận được trong [13] bằng xem xét mạng nhỏ đ−ợc tách riêng ra khỏi hệ thống nguyên thuỷ.
Xây dựng bài toán
Với hệ thống tế bào N tế bào và ma trận t−ơng thích kênh N x N, C = [cij] có thể đ−ợc sử dụng để biểu diễn 3 loại ràng buộc, cij biểu thị của sự phân cách kênh tối thiểu giữa các kênh đ−ợc gán cho tế bào i và tế bào j. Nói cách khác, nếu các kênh đ−ợc gán cho các tế bào điểm nóng (thuộc cùng điểm nóng) đ−ợc đóng gói một cách hiệu quả, một phạm vi tần số nhỏ cho tất cả các hệ thống cũng có thể đạt đ−ợc.
Những quy tắc kinh nghiệm cơ bản .1 Hai ph−ơng pháp sắp xếp tế bào
Hai chiến l−ợc gán kênh
Trong chiến l−ợc vét cạn tần số, bắt đầu với tế bào đầu tiên trong trật tự danh sách, mỗi tế bào với yêu cầu kênh không phù hợp nào đó đ−ợc gán một kênh với hạng thấp nhất (tất cả các kênh đ−ợc xếp hạng theo các tần số sóng mang của chúng) và phù hợp với tất cả việc gán kênh tr−ớc. Trong chiến l−ợc vét cạn yêu cầu, kênh 1 đ−ợc gán cho tế bào đầu tiên trong trật tự danh sách với yêu cầu kênh không phù hợp nào đó.
Gán kênh với việc sắp xếp lại tế bào .1 Bốn thuật toán gán kênh
Độ phức tạp
Với các thuật toán F/CR hay F/DR, b−ớc 2 bao gồm N thao tác cho việc tìm di. Giả thiết sự phân loại ảo đ−ợc sử dụng, số thao tác trong bước 3 đối với sắp xếp màu nút là O(N3) và cho sắp xếp cấp.
VÝ dô
Đối với việc gán kênh không sắp xếp lại, danh sách tế bào đã đ−ợc sắp xếp ban đầu (A, B, C) đ−ợc sử dụng cho đến khi tất cả các yêu cầu kênh đ−ợc thoả mãn. Khi việc gán kênh với sắp xếp lại tế bào đ−ợc sử dụng, danh sách đã đ−ợc sắp xếp lại của tế bào đ−ợc cập nhật mỗi khi 1 kênh đ−ợc gán.
Tối −u việc gán kênh tại các điểm nóng
Chiến l−ợc F và chiến l−ợc R
Khi gán kênh f cho một tế bào sử dụng chiến l−ợc R, việc gán kênh sẽ thành công nếu việc hạn chế xuyên nhiễu đã nêu ra bởi việc gán kênh đó trước từ (f – s + 1) đến f không bị vi phạm. Sau đó kênh f đ−ợc gán cho tất cả các tế bào có thể (chẳng hạn các tế bào với các yêu cầu không thoả mãn và không vi phạm bất kỳ sự ràng buộc gán kênh nào), trong danh sách tr−ớc khi xem xét kênh f + 1.
Chiến l−ợc FR
Trong gán kênh cục bộ, mỗi tế bào điểm nóng đ−ợc phép nhận nhiều nhất là một kênh và hạng của kênh đó phải nhỏ hơn hoặc bằng f + X , với X là tham số nguyên khác đ−ợc tạo ra/ điều chỉnh. Trong thực tế, không thể tìm đ−ợc kênh với hạng nhỏ hơn hay bằng f (vì gán kênh toàn bộ sử dụng chiến l−ợc R) và do vậy, một kênh chỉ có thể đ−ợc chọn từ dãy f + 1 đến f + X trong gán cục bộ.
Đánh giá chất l−ợng
Chất l−ợng của các thuật toán FR/CR và FR/DR
So sánh thuật toán FR/CR với các thuật toán F/CR và R/CR trong bảng 3.1, FR/CR cho giá trị phạm vi nhỏ nhất trong các tr−ờng hợp, ngoại trừ đối với trường hợp II với (12, 2, 7) nhưng sự khác nhau này chỉ là một kênh. Tóm lại, đối với các yêu cầu của chúng ta kênh trường hợp I những phạm vi thấp nhất tìm đ−ợc bởi các thuật toán chỉ cao hơn cận d−ới lý thuyết nhiều nhất là một kênh.