Phần này trình bày kết quả thực nghiệm và phân tích, đánh giá giải thuật DCA-AFME được đề xuất như bài toán (3.18) và so sánh với phương pháp giải SDR-AFME (3.15) do nhóm tác giả trong [12] đề xuất về giá trị nghiệm cận tối ưu thu được.
109
Trạm nguồn (S) wM w1 w2 hrd Trạm thu hợp pháp (D) Hre Các trạm chuyển tiếp (R) Các trạm nghe lén (E) Hình 3.1: Mô hình hệ thống thực nghiệm giải thuật DCA-AFME.
3.3.3.1 Sinh cơ sở dữ liệu thực nghiệm:
Với mô hình truyền tin vô tuyến cụ thể như Hình 3.1 có số trạm chuyển tiếp
được sử dụng là M với giả thiết trạm phát, các trạm chuyển tiếp, trạm thu hợp pháp và các trạm nghe lén đều có một ăng ten. Dữ liệu dùng để thực nghiệm là các trường hợp có chất lượng kênh truyền Rayleigh fading thay đổi tương ứng với hệ số kênh truyền khác nhau. Các hệ số kênh truyền Rayleigh fading này được sinh trước
theo phân bố Rayleigh với kỳ vọng không và phương sai theo sigma_h
và sigma_z như sau:
% channel coefficient between relays and destination, the complex values
h = (sigma_h/sqrt(2))* (randn(M,1) + 1i * randn(M,1));
% channel coefficient between relays and eavesdroppers, the complex values
z = (sigma_z/sqrt(2))* (randn(M,1) + 1i * randn(M,1));
Sinh trước 100 bộ dữ liệu theo phân bố Gauss về giá trị của hệ số kênh truyền giữa các trạm chuyển tiếp tới trạm thu đích và trạm nghe lén theo các tham số cấu
hình như giả thiết ở trên. Bộ dữ liệu này được dùng chung cho cả hai giải thuật DCA-AFEM và thuật toán SDR-AFME.
3.3.3.2 Chương trình thực nghiệm giải thuật DCA-AFME
Môi trường thực nghiệm:
Chương trình của cả hai thuật toán được viết trên môi trường lập trình Matlab R2017 và sử dụng công cụ giải các bài toán quy hoạch lồi CVX chạy trên Matlab;
Quá trình thực nghiệm được thực hiện trên một máy tính cá nhân chạy hệ điều hành Windows 10 có cấu hình phần cứng: Intel (R) core (TM) i3-6100 CPU @ 3.70Ghz 3.7 Ghz, 4.0 GB RAM.
Các tham số của chương trình thực nghiệm:
-M: số trạm chuyển tiếp (relays) trong hệ thống;
-K: số trạm nghe lén trong hệ thống;
-: giá trị ngưỡng SNR tại trạm nghe lén để đảm bảo trạm nghe lén không thể khôi phục được tín hiệu ( = 0.1; 0.5; 1);
-N_datasets: Số tập dữ liệu thực nghiệm, giá trị này tương ứng với số lần thực nghiệm (N_datasets = 100);
-PR: Giới hạn tổng công suất nguồn phát;
-DCA_epsilon: Điều kiện dừng của giải thuật DCA, trong trường hợp này thì giá trị này được lấy là 10-5;
-Datasets: Bộ dữ liệu dùng để thực nghiệm, các dữ liệu này đã được sinh trước theo phân bố Gauss và được dùng chung cho cả giải thuật DCA-AFME và thuật toán SDR-AFME.
3.3.3.3 Kết quả thực nghiệm
Với giả thiết về mô hình hệ thống truyền thông một chiều (chỉ có chiều từ trạm nguồn S đến trạm thu D mà không có chiều ngược lại), như được minh họa trong Hình 3.1 với các thông số cụ thể như sau:
- Số lượng trạm chuyển tiếp M=15;
- Số lượng trạm nghe lén K=5;
- Giá trị giới hạn tổng công suất phát của các trạm chuyển tiếp dao động từ
20 đến 100 mW;
- Giá trị ngưỡng về SNR tại các trạm nghe lén trong cùng một lần thử được xác định là như nhau. Thực hiện so sánh với ba trường hợp tương ứng với ba giá trị ngưỡng SNR tại các trạm nghe lén được xác định trước là = 0.1, 0.5 và 1;
- Hệ số kênh truyền từ relay đến trạm đích và các trạm nghe lén được sinh theo phân phối Gauss với cùng kỳ vọng không và phương sai là σ2
=1.
Thực hiện với 100 lần thử độc lập và lấy kết quả trung bình về giá trị nghiệm cận tối ưu để so sánh. Kết quả thực nghiệm như Hình 3.2 cho thấy:
- Giá trị về tốc độ truyền tin bí mật RS luôn tăng theo giới hạn tổng công suất phát của các trạm chuyển tiếp (PR).
- Trong cả ba trường hợp về giá trị ngưỡng tại các trạm nghe lén được xác định trước là = 0.1, 0.5 và 1.0, nghiệm theo phương pháp ứng dụng giải thuật DCA-AFME (đường gạch đứt) luôn cho kết quả hàm mục tiêu là giá trị về tốc độ truyền tin bí mật cao hơn giá trị hàm mục tiêu theo phương pháp SDR-AFME (đường liền).
112 R S (b its /s ym bo l) =0.5 =1.0 = 0.1 ---*----*--- DCA-AFME SDR-AFME PR
Hình 3.2: Giá trị tốc độ mật với công suất truyền PR.
Nội dung đề xuất giải thuật DCA-AFME và kết quả thực nghiệm ở trên đã được nghiên cứu sinh trình bày và báo cáo tại Hội nghị quốc tế về các ứng dụng của khoa học máy tính và toán ứng dụng ICCSAMA 2017 (International Conference on Computer Science, Applied Mathematics and Applications). Kỷ yếu của Hội nghị được đăng trên ấn bản AISC- Advances in Intelligent Systems and Computing của nhà xuất bản Springer năm 2018 [T.5].