Chỳng ta đề xuất một số cỏc thuật toỏn heuristic [32], dựa trờn sự nghiờn cứu, khảo sỏt đưa ra cỏc thuật toỏn tối ưu. Chỳng ta trỡnh bày ba thuật toỏn lặp đi lặp lại tối ưu húa nhằm tối ưu hoỏ, phõn bổ tần số, đảm bảo QoS. Trong cỏc thuật toỏn chỳng ta lặp đi lặp lại tỡm kiếm cho vị trớ tối ưu của ranh giới khung. Vị trớ ban đầu cho khung ranh giới tSPL, chỳng ta chọn vị trớ trung bỡnh giữa bờn trỏi TSPL(DL) và bờn phải TSPL(UL) giới hạn. Đối với mỗi vị trớ được coi là ranh giới khung chỳng ta giảm thiểu cỏc nguồn tài nguyờn tổng hợp, phõn bổ cho tất cả cỏc luồng dịch vụ dự kiến
sẽđược truyền tải trong cỏc khung phụđường xuống và đường lờn. Nếu chỳng ta cú thể đặt tất cả cỏc dịch vụ đường xuống và đường lờn dũng chảy dự kiến sẽ được truyền tải trong khung con đường xuống hoặc đường lờn, sau đú chỳng ta tỡm kiếm cho vị trớ ranh giới khung hỡnh t*SPL, tương ứng với mức tối thiểu trạng thỏi của
hàm mục tiờu, đú là gần nhất với vị trớ ban đầu của ranh giới khung. Chỳng ta giả định rằng luồng dịch vụđường xuống và đường lờn cú những ưu tiờn. Nếu chỳng ta khụng thể đặt tất cả cỏc dịch vụ đường xuống và đường lờn dũng chảy dự kiến sẽ được truyền tải trong khung hiện hành, sau đú chỳng ta tỡm kiếm cho vị trớ ranh giới khung hỡnh tSPL* , đú là gần nhất đến vị trớ ban đầu của ranh giới khung, tương ứng
với cỏc ưu tiờn tối đa của dũng dịch vụ cuối cựng được phõn bổ trong khung con
đường xuống và đường lờn. Đối với vị trớ nhất định tSPL ranh giới khung cho phộp chỳng ta mụ tả cỏc thủ tục giảm thiểu cỏc nguồn tài nguyờn tổng hợp, được phõn bổ
cho tất cả cỏc luồng dịch vụ dự kiến sẽ được truyền tải. Thủ tục này được thực hiện
độc lập cho cỏc khung con đường xuống và đường lờn. Chỳng ta xột một vớ dụ
khung con đường xuống sau: Giả định, cỏc mó húa và điều chế cỏc đề ỏn qDL=1,Q
được sắp xếp theo thứ tự tăng dần. Chỳng ta khởi tạo tất cả cỏc luồng dịch vụ bằng cỏch mó húa và điều chế chương trỡnh Q với tốc độ truyền tối đa. Sau đú, chỳng ta thấy cỏc vị trớ ban đầu của dịch vụ chảy trong cỏc đường xuống khung phụ. Sau khi khởi tạo, chỳng ta cú sự kết hợp.
Nếu thực hiện truyền tối đa nguồn lực thoả món hạn chế (4), sau đú cỏc vị trớ ban đầu là giải phỏp của nhiệm vụ tổng hợp giảm thiểu được phõn bổ tài nguyờn. Nếu khụng, chỳng ta lặp đi lặp lại cố gắng để thực hiện cỏc hạn chế (4). Tại mỗi lần lặp, chỳng ta cố gắng hoỏn chuyển dịch vụ chảy vị trớ trong cỏc kờnh con. Nếu hạn chế (4) vẫn khụng thoả món, chỳng ta chọn một dịch vụ dũng chảy theo một trong ba tiờu chớ, giảm một lần số mó húa và điều chế, và tỡm vị trớ mới của dũng dịch vụ
trong khung phụđường xuống. Nếu sau khi hoỏn vị hoặc giảm tỷ lệ lan truyền hạn chế (4) là hoàn thành, sau đú sự kết hợp mới.
Đõy là giải phỏp của nhiệm vụ tổng hợp giảm thiểu được phõn bổ tài nguyờn. Nếu khụng, chỳng ta tiến hành lặp đi lặp lại tiếp theo. Nếu tại bất kỳ lặp đi lặp lại, bao gồm khởi tạo, chỳng ta khụng thểđặt tất cả cỏc khối dữ liệu của tất cả cỏc luồng dịch vụ, được lờn kế hoạch cho việc truyền tải trong khung hiện tại, theo cỏc hạn chế (2), (4) và (6), sau đú chỳng ta loại bỏ một dũng dịch vụ cú mức ưu tiờn tối thiểu và bắt đầu cỏc thủ tục giảm thiểu ngay từđầu.
Mụ tả cỏc thủ tục đặt cỏc luồng dịch vụđường xuống trong khung phụ đường xuống. Tổng kớch thước của cỏc khe thời gian, cú sẵn trong kờnh con iDL bằng:
( )( ) 1 ( , ) DL SPL TF DL T t DL DL DL m e m i = ∑ Tổng kớch thước của cỏc khối dữ liệu của lưu lượng dịch vụ nDL, dự kiến sẽ được truyền tải trong khung hiện tại bằng (DL)( )
SF DL
x n Tổng kớch thước của cỏc
khối dữ liệu lưu lượng dịch vụnDL, mà cú thểđược truyền trong cỏc subchannel iDL, khi chương trỡnh mó húa và điều chếqDLđược sử dụng, như:
Cú tớnh đến chế biến, cỏc lớp MAC và PHY điều kiện tiếp nhận
ˆ ( , )Rx DL DL
S n i của dũng dịch vụnDL kờnh con iDL, cỏc yờu cầu QoS ˆSQoS(nDL), và giỏ trị (DL)( , , ) SF DL DL DL x% q i n , chỳng ta tạo ra cỏc thiết lập { ( , ), (DL)( , , ), (DL)( , , ) ,} DL DL DL Tx DL DL DL SF DL DL DL q i n P q i n y q i n (15) Ởđõy (DL)( , , ) Tx DL DL DL
P q i n là truyền tải điện năng tối thiểu cần thiết để đỏp ứng cỏc yờu cầu chất lượng QoS ˆSQoS(nDL), khi chương trỡnh mó húa và điều chế
( , )
DL DL DL
q i n được sử dụng, (DL)( , , )
SF DL DL DL
y q i n là kớch thước của nguồn tài nguyờn tần số thời gian, yờu cầu để truyền tải (DL)( , , )
SF DL DL DL
x% q i n .
Đối với mỗi kờnh con, chỳng ta tỡm thấy lưu lượng dịch vụ với cỏc yờu cầu tối thiểu truyền tải năng lượng và phõn bổ nguồn tài nguyờn lưu lượng dịch vụ này. Nếu một lưu lượng dịch vụ truyền tải năng lượng tối thiểu trong một số kờnh con, sau đú chỳng ta bắt đầu từ kờnh con với cỏc yờu cầu tối thiểu truyền tải năng lượng cho dũng dịch vụ. Sau khi thủ tục này, một số kờnh con cú nguồn tài nguyờn khụng sử dụng và một số luồng dịch vụ vẫn đũi hỏi nguồn tài nguyờn trong trường hợp chung. Chỳng ta lặp lại cỏc thủ tục được mụ tả với kờnh con cũn lại và cỏc dũng dịch vụ, cho đến khi khụng cú nhiều nguồn lực hơn trong cỏc khung phụ đường xuống hoặc khụng cú dũng dịch vụ, dự kiến sẽđược truyền tải trong khung hiện tại. Nếu chỳng ta cú được phõn bổ tất cả cỏc luồng dịch vụ theo lịch trỡnh để truyền, sau
đú chỳng ta cú sự kết hợp mới (13). Nếu khụng, chỳng ta loại bỏ một dũng dịch vụ, như mụ tảở trờn, và bắt đầu cỏc thủ tục giảm thiểu ngay từđầu.
Mụ tả hoỏn vị của dịch vụ chảy vị trớ trong cỏc kờnh con. Hoỏn vị cú ý nghĩa nếu điều kiện sau đõy thỏa món. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nếu cỏc điều kiện (16) là khụng hoàn thành, sau đú cỏc thiết lập hiện tại của cỏc chương trỡnh mó húa và điều chế {qDL(iDL,nDL)} cỏc truyền tải tối đa quyền lực hạn chế (4) khụng cú thể được hài lũng, và chỳng ta cú thể bắt đầu giảm tỷ lệ lõy truyền của dũng dịch vụ. Nếu khụng, chỳng ta cú thể cố gắng thực hiện hoỏn vị.
Chỳng ta giả định rằng một lưu lượng dịch vụ trong một kờnh con chiếm một chuỗi liờn tục của cỏc khe thời gian khụng sử dụng. Cỏc phương phỏp tối ưu trong cỏc hoỏn vị là tỡm kiếm đầy đủ, do nú khụng ỏp dụng trong thực tế. Vỡ vậy, chỳng ta
đề xuất hai thuật toỏn nhanh để phỏt hoỏn vị. Trong mỗi thuật toỏn hoỏn vị, chỳng ta thực hiện hoỏn vị trong mỗi kờnh con chỉ một lần.
Theo cỏc thuật toỏn hoỏn vịđầu tiờn, trong kờnh con cho, chỳng ta cú thể chọn một trong trong số tất cả cỏc cấu hỡnh để giảm thiểu thõm hụt của truyền tải điện năng tổng hợp trờn cỏc khe thời gian của kờnh con nhất định. Trong cỏc thuật toỏn hoỏn vị thứ hai, trong kờnh con cho, chỳng ta lựa chọn hai dũng dịch vụ, cú giỏ trị
tối thiểu và tối đa của thõm hụt truyền tải điện năng, tổng kết qua khe thời gian của chỳng. Sau đú, chỳng ta thay đổi địa điểm của cỏc dũng chảy dịch vụ trong kờnh con nhất định. Sau khi hoỏn vị chỳng ta cú cỏc giỏ trị mới {αDL(mDL,iDL,nDL)} trong sự kết hợp hiện tại (13).
Chỳng ta đề xuất ba tiờu chớ mà chỳng ta sử dụng để lựa chọn cỏc dũng dịch vụ, chương trỡnh mó húa và điều chế số trong số đú là giảm đi một. Chỳng tương
ứng với ba thuật toỏn đề xuất.
Theo tiờu chớ đầu tiờn, tại mỗi lần lặp, chỳng ta chọn lưu lượng dịch vụ với cụng suất phỏt tối đa
Điều kiện qDL(nDL)> 1 kiểm tra rằng qDL(nDL) 1,∈ Q
Theo tiờu chớ thứ hai, tại mỗi lần lặp, chỳng ta chọn lưu lượng dịch vụ với nguồn tài nguyờn được phõn bổ tối thiểu
( ) ( ) 1 1 ( ) * min ( , , ) , ( ) DL DL SPL TF TF DL DL DL T t F DL n DL DL DL DL DL DL m i n arg α m i n q n = = ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ = ⎨ ⎬ ⎪ ⎪ ⎩ ∑ ∑ ⎭ > 1 (18)
Tiờu chuẩn thứ ba, kết hợp hai tiờu chuẩn trước đú
{ } * DL max (DL)( ( ), ) , ( ) DL n DL DL DL DL DL n =arg PY q n n q n > 1 (19) Trong đú Từ (17) - (19), chỳng ta giả định, rằng chỳng ta giảm tỷ lệ lan truyền của dũng dịch vụ lựa chọn nDL* trong tất cả cỏc kờnh con cựng một lỳc. Giả định này làm
tăng tốc độ giảm thiểu cỏc thủ tục .
Trong đường lờn cỏc thủ tục được mụ tả, cần thiết để giảm thiểu cỏc nguồn tài nguyờn tổng hợp, được phõn bổ cho tất cả cỏc dịch vụđường lờn dũng chảy dự kiến sẽ được truyền tải trong cỏc đường lờn khung phụ hiện nay, cú nhiều sự khỏc biệt, so với đường xuống. Hạn chế (4) truyền tải điện năng tối đa là kiểm tra cho mỗi trạm thuờ bao, dũng dịch vụ trong số đú là lờn kế hoạch để truyền trong khung hiện hành. Sau đú, thủ tục lặp đi lặp lại mụ tả được thực hiện riờng biệt cho mỗi trạm thuờ bao với cỏc hạn chế khụng hài lũng (4). Điều này cú nghĩa là, mỗi lần lặp cho mỗi trạm thuờ bao với cỏc hạn chế khụng hài lũng (4) chỳng ta chọn một dịch vụ
dũng chảy và lượng giảm mó húa và điều chế bởi một. Do đú, việc tỡm kiếm (17) - (19) được thực hiện trong dũng dịch vụ của mỗi trạm thuờ bao được coi là. Hơn nữa, chỳng ta khụng thực hiện hoỏn vị của dịch vụ chảy vị trớ trong kờnh con tần số trong cỏc đường lờn.
4.5. Xử lý lớp MAC và PHY
Trong số tất cả cỏc biến cú thể cú của lớp MAC và PHY cỏc tiờu chuẩn IEEE 802.16, chỳng ta chọn sau đõy. Trong quỏ trỡnh truyền tải, cỏc khối dữ liệu được
chuyển đổi thành cỏc gúi dữ liệu, sử dụng phõn mảnh và hoạt động đúng gúi. Vào cuối mỗi gúi dữ liệu dự phũng kiểm tra theo chu kỳ (CRC) được thờm vào. Nếu trong quỏ trỡnh tiếp nhận cỏc gúi dữ liệu CRC cho biết, cỏc gúi dữ liệu nhận được cú lỗi, sau đú chỳng ta giả định rằng tất cả cỏc khối dữ liệu và cỏc mảnh, chứa trong gúi dữ liệu này, nhận được cú lỗi. Cỏc thiết lập của cỏc gúi dữ liệu, cú chứa cỏc khối dữ liệu và cỏc mảnh dự kiến sẽđược truyền tải, đến lớp PHY từ lớp MAC. Cỏc thiết lập của cỏc gúi dữ liệu được chia thành cỏc khối mó húa trờn lớp PHY. Mỗi khối mó húa được mó hoỏ và giải mó một cỏch độc lập. Kớch thước của khối mó húa được xỏc định bởi chương trỡnh mó húa và điều chế sử dụng, được mụ tả trong [33].
Chỳng ta giảđịnh cỏc thuật toỏn lập lịch trỡnh sau đõy. Chỳng ta xem xột n lưu lượng dịch vụ, thăm dũ hàng đợi của dũng dịch vụ n một lần TPoll(n) khoảng thời gian. Sau khi chọn, chỳng ta lập lịch trỡnh để truyền tất cả cỏc khối dữ liệu và mảnh, trong hàng đợi vào thời điểm chọn.
Cỏc yờu cầu QoS bao gồm ba thụng số quan trọng, tức là tốc độ dữ liệu tối thiểu, dữ liệu trỡ hoón việc ngăn chặn tối đa, và cỏc khối dữ liệu xỏc suất lỗi tiếp nhận tối đa. Chỳng ta giả định, rằng cỏc dữ liệu tối thiểu tốc độ và sự chậm trễ dữ
liệu hạn chế tối đa khối được hoàn thành, khi lập kế hoạch mụ tảđược ỏp dụng. Do
đú, cỏc tham số QoS quan trọng đối với trường hợp của chỳng ta là tiếp nhận cỏc dữ
liệu tối đa khối lỗi xỏc suất.
Đối với dũng dịch vụ n kờnh con cú tớnh đến giỏ trị cỏc điều kiện tiếp nhận
ˆ ( )R x
S n này lưu lượng dịch vụ trong kờnh con này, chỳng ta hóy tỡm giỏ trị tối thiểu của truyền tải điện năng PTx(q,n), tối đa khối dữ liệu nhận lỗi xỏc suất hạn chế
βQoS(n) là vẫn hài lũng, khi q chương trỡnh mó húa và điều chế được sử dụng. Chỳng ta lưu ý, mó húa và điều chế chương trỡnh q và giỏ trị tối thiểu của truyền tải
điện năng PTx(q,n) liờn quan đến kờnh con đưa ra. Chỳng ta giới thiệu cỏc ký hiệu sau đõy:
* xTotal (n) - Tổng kớch thước của cỏc khối dữ liệu, được truyền trong kờnh con xem xột, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* xSDU (n) - Kớch thước trung bỡnh của cỏc khối dữ liệu của dịch vụ n dũng chảy,
* xPDU - Cho phộp kớch thước tối đa của cỏc gúi dữ liệu,
* xFEC (q) - Kớch thước của khối mó húa, mó húa và điều chế chương trỡnh q
được sử dụng,
* βSDU (q, n) - Tiếp nhận cỏc khối dữ liệu lỗi xỏc suất, * βPDU (q, n) - Tiếp nhận cỏc gúi dữ liệu lỗi xỏc suất, * βFEC( ,q SˆRx( ))n - Khối mó húa nhận lỗi xỏc suất.
Chỳng ta thấy sự biểu hiện, liờn quan đến cỏc khối dữ liệu βSDU(q, n) tiếp nhận xỏc suất lỗi, khả năng tiếp nhận lỗi khối mó hoỏ ( , ˆ ( ))
FEC q SRx n
β .
Trong khi truyền cỏc khối dữ liệu của dịch vụ n dũng, kớch thước gúi dữ liệu trờn giới hạn bởi kớch thước tối đa cho phộp dữ liệu gúi xPDU hoặc bằng tổng kớch thước của cỏc khối dữ liệu xTotal(n), được xem xột truyền đi trong cỏc kờnh con.
Chỳng ta thiết lập kớch thước của cỏc gúi dữ liệu lưu lượng dịch vụn
{ }
* ( ) min , ( )
PDU PDU Total
x n = x x n (21) Khi chương trỡnh mó húa và điều chếqđược sử dụng, một trong những gúi dữ
liệu được chứa trong khối mó húa MFEC(q,n), nơi
Cỏc gúi dữ liệu nhận được mà khụng cú lỗi, nếu tất cả khối mó húa MFEC(q,n)
nhận được mà khụng cú lỗi. Vỡ vậy, cỏc gúi dữ liệu cú xỏc suất tiếp nhận lỗi bằng ( , ) ˆ ( , ) 1 (1 ( , ( )))MFEC q n PDU q n FEC q SRx n β = − −β (23)
Chỳng ta ước tớnh số lượng cỏc gúi dữ liệu, cú chứa một trong khối dữ liệu cú kớch thước trung bỡnh của n dũng dịch vụ
Cỏc khối dữ liệu nhận được mà khụng cú lỗi, nếu tất cả cỏc gúi dữ liệu cú chứa khối dữ liệu, nhận được mà khụng cú lỗi. Khối dữ liệu xỏc suất tiếp nhận lỗi bằng
( ) ( , ) 1 (1 ( , ( ))MPDU n SDU q n PDU q n β = − −β (25) Từ (23) và (25), chỳng ta nhận được ( , ). ( ) ˆ ( , ) 1 (1 ( , ( )))MFEC q n MPDU n SDU q n FEC q SRx n β = − −β (26)
Giỏ trị tối thiểu của truyền tải năng lượng PTx(q,n) cú thể được tỡm thấy từ
phương trỡnh:
( , ) ( )
SDU q n QoS n
β =β (27) Từ phương trỡnh (26) chỳng ta suy ra phương trỡnh sau
1/( ( , ). ( ))
ˆ
( , ( )) 1 (1 ( )) MFEC q n MPDU n FEC q SRx n QoS n
β = − −β (28)
Chỳng ta xem xột cỏc trường hợp, khi thiết lập cỏc điều kiện tiếp nhận (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
( )
Rx
S∧ n chứa một yếu tố duy nhất, tức là tỷ lệ tớn hiệu tới tạp õm (SNR). Giả định rằng chỳng ta cú ước tớnh khung hiện hành của SNR zNorm (n), chuẩn húa cho truyền tải năng lượng. Khi truyền năng lượng được sử dụng PTx(q,n), SNR trong khung hiện tại bằng P q n zTx( , ). Nom( )n . Trong trường hợp này, giỏ trị tối thiểu của truyền tải năng lượng PTx(q,n) cú thểđược tỡm thấy từ phương trỡnh:
1/( ( , ). ( ))
( , ( , ). ( )) 1 (1 ( )) MFEC q n MPDU n FEC q P q n zTx Norm n QoS n
β = − −β (29)
4.6. Kết luận
Trong chương này, chỳng ta đó phõn tớch hệ thống IEEE 802.16 OFDMA với phõn bổ thớch nghi của cỏc kờnh con tần số để người sử dụng, tức là, chỳng ta xem