2. 4.2 Thông tin kênh đầy đủ
3.1.4 Lập lịch công bằng và phân tập đa người dùng
Như một trường hợp nghiên cứu, ta mô tả một thuật toán lập lịch đơn giản, gọi là lịch công bằng tỷ lệ, được thiết kế để đáp ứng những thách thức của sự chậm trễ và sự công bằng trong khi khai thác phân tập đa người dùng. Đây là sơ đồ lập lịch đường xuống của hệ IS-856, (một tiêu chuẩn truyền dữ liệu thế hệ thứ ba). Chú ý rằng, đường xuống của IS-856 là dựa trên TDMA, với người sử dụng được phân lịch vào các khe thời gian có độ dài 1.67 ms dựa trên tốc độ yêu cầu từ người sử dụng .
Lập lịch công bằng tỷ lệ: Kỹ thuật chạm tới đỉnh
Lập lịch quyết định người sử dụng nào được truyền thông tin trên mỗi khe thời gian đường xuống, dựa vào tốc độ yêu cầu mà trạm cơ sở đã nhận được phản hồi từ máy di động.
Lập lịch công bằng đơn giản nhất là truyền dữ liệu cho mỗi người dùng theo dạng vòng tròn, bất kể điều kiện kênh của người sử dụng thế nào. Các thuật toán lập lịch được sử dụng trong IS-856 là lập lịch phụ thuộc chất lượng kênh đường xuống để khai thác sự phân tập đa người dùng. Nó hoạt động như sau: theo dõi thông lượng trung bình Tk [m] của mỗi người dùng trong một cửa sổ trọng theo cấp số nhân có chiều dài tc. Trong khe thời gian m, nếu trạm cơ sở nhận được yêu cầu tốc độ
, từ tất cả người
thì thuật toán lập lịch đơn giản là truyền cho người sử dụng k* có tỷ số sau lớn nhất (thuật toán này được gọi là lập lịch hợp lý tỷ lệ)
(3.2)
(3.3)
Để đánh giá thuật toán này hoạt động như thế nào ta xem hình (3.4) và (3.5) Ta vẽ đồ thị đường dẫn mẫu của yêu cầu tốc độ dữ liệu của hai người sử dụng như hàm của các khe thời gian (mỗi khe thời gian là 1.67 ms trong IS-856). Trong hình trên, hai người sử dụng có thống kê phading giống hệt nhau. Nếu cỡ thời gian lập lịch tc là lớn hơn nhiều so với cỡ thời gian tương quan của fading (fadinh nhanh), thì bằng cách đối xứng thông lượng mỗi người dùng Tk [m] hội tụ về cùng số lượng. Thuật toán lập lịch trình qui về việc luôn chọn người sử dụng với yêu cầu tốc độ cao nhất tại mỗi thời điểm. Như vậy, mỗi người sử dụng được dự kiến (lập lịch) khi kênh của nó là tốt và đồng thời thuật toán lập lịch trình là hoàn toàn công bằng trong dài hạn. Trong hình , do khoảng cách khác nhau đến trạm cơ sở, một người sử dụng có kênh là mạnh hơn rất nhiều so với người dùng kia về trung bình, mặc dù cả hai đều có kênh thăng giáng do fading. Khi đó luôn chọn cho người dùng với tốc độ được yêu cầu cao nhất có nghĩa là dành tất cả các tài nguyên hệ thống cho người sử dụng có thống kê mạnh hơn sẽ là rất bất công. Ngược lại, theo thuật toán lập lịch mô tả ở trên, người sử dụng cạnh tranh nguồn tài nguyên không trực tiếp dựa trên tốc độ yêu cầu của họ mà theo tốc độ được chuẩn hóa theo thông lượng trung bình tương ứng của chúng. Người dùng với kênh thống kê mạnh hơn sẽ có một thông lượng trung bình cao hơn.
Như vậy, thuật toán lập lịch một người dùng khi chất lượng kênh tức thời của nó là cao tương đối so với điều kiện kênh trung bình riêng của mình trong kích thước thời gian tc . Tóm lại, dữ liệu truyền cho người sử dụng khi kênh của nó là gần đỉnh
của riêng mình. Độ lợi phân tập đa người dùng vẫn có thể có được vì các kênh
truyền của người dùng khác nhau thăng giáng độc lập nên nếu có một số đủ người sử dụng trong hệ thống, rất có thể có một người sử dụng gần đỉnh của nó tại bất kỳ thời điểm nào.
Tham số Tc được gắn với kích cỡ độ trễ thời gian của ứng dụng. Đỉnh được định nghĩa liên quan đến kích thước thời gian này. Nếu độ trễ thời kích cỡ lớn, thì thông
lượng trung bình trên một quy mô thời gian dài hơn và bộ lập lịch có thể chờ đợi lâu hơn trước khi lập kế hoạch một người dùng khi kênh của nó chạm đỉnh cao thực sự.
Hình 3.4 Thống kê đối xứng của người sử dụng, các thuật toán lập lịch trình giảm để phục vụ mỗi người sử dụng với tốc độ yêu cầu là lớn nhất.
Hình 3.5 Thống kê đối xứng của người sử dụng, các thuật toán lập lịch trình giảm để phục vụ mỗi người sử dụng với tốc độ yêu cầu là lớn nhất
Tính chất lý thuyết chủ yếu của thuật toán này là như sau: Với tc rất lớn(tiến đến vô cùng), thông lượng trung bình dài hạn của mỗi người dùng tồn tại, và thuật toán tối đa hóa đại lượng
giữa các lớp tất cả các bộ lập lịch.