CHƯƠNG 2 TIỀN MÃ HĨA CHO HỆ THỐNG MIMO-OFDM
3.3 Trường hợp mạng nhiề uơ với nhiều thuê bao
3.3.7 So sánh ưu nhược điểm các phương pháp cấp phát kênh
Hình 3-32 và Hình 3-33 là kết quả của việc so sánh các phương pháp cấp phát kênh đề xuất với phương pháp cấp phát của Kiani [48]. Cĩ thể thấy rằng từ Hình 3-32, số
lượng sĩng mang cấp phát cho các thuê bao theo phương pháp của Kiani là lớn nhất, tiếp đĩ là phương pháp cấp phát theo vị trí và cuối cùng là phương pháp cấp phát cĩ dự đốn nhiễu đồng kênh khi xem xét cùng một mức ngưỡng SINR. Tuy nhiên kết quả trên Hình 3-33 lại cho thấy hiệu quả sử dụng phổ tần số của hệ thống trong trường hợp cấp phát kênh theo vị trí là lớn nhất cịn theo phương pháp QoS là nhỏ nhất. Điều này cĩ thể được giải thích rằng, trong cả ba phương pháp cấp phát kênh đều cĩ những điểm chung đĩ là việc cấp phát cĩ ưu tiên cho các thuê bao cĩ tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộng nhiễu đồng kênh SINR lớn nhất trước. Tuy nhiên trong phương pháp của Kiani thì nếu thuê bao đáp ứng được yêu cầu tỷ số SINR lớn hơn hoặc bằng số thì nĩ sẽ được cấp phát kênh mà khơng quan tâm đến ảnh hưởng e
của các thuê bao đang hoạt động khác khi cấp phát. Cịn trong phương pháp cấp phát kênh theo vị trí và phương pháp QoS thì việc cấp phát được tính tốn dựa trên mức tỷ số SINR của thuê bao phải lớn hơn mức ngưỡng và phải đảm bảo việc cấp phát này sẽ khơng ảnh hưởng đến các thuê bao khác đang hoạt động.
Hình 3-32: So sánh hiệu quả cấp phát kênh của các phương pháp với SINR=e. Trường hợp khơng điều khiển cơng suất
Hình 3-33: So sánh giữa các phương pháp về mặt dung lượng cấp phát với SINR=e. Trường hợp khơng điều khiển cơng suất
3.4 Kết luận
Đối với các hệ thống thơng tin vơ tuyến, kỹ thuật cấp phát kênh dựa trên các đặc điểm về tính phân tập trong mơi trường nhiều người dùng cĩ thể mang lại hiệu quả rõ rệt so với trường hợp chỉ cĩ một người sử dụng. Trong trường hợp hệ thống chỉ cĩ một ơ, dung lượng của hệ thống tăng lên khi tăng số lượng thuê bao. Và kết quả này cũng tương tự như trong trường hợp của hệ thống nhiều ơ.
Nhận xét rằng dung lượng và số lượng sĩng mang con cấp phát được cĩ thể khơng tương đương nhau. Trong một số phương pháp, tùy theo phương pháp điều khiển cơng suất hay khơng điều khiển cơng suất thì số lượng sĩng mang con cấp phát cĩ thể tăng nhưng dung lượng lại giảm. Điều đĩ cĩ thể hiểu được vì như đã nĩi ở phần trước là dung lượng hệ thống lớn nhất trong trường hợp áp dụng kỹ thuật truyền với cống suất tối đa. Nhưng việc áp dụng kỹ thuật điều khiển cơng suất lại đem lại hiệu quả lớn hơn trong việc cấp phát được nhiều sĩng mang con hơn cho các thuê bao trong khi vẫn đảm bảo được yêu cầu chất lượng dịch vụ của mạng.
Mơ hình hệ thống cấp phát kênh dựa trên vị trí của MS đã thể hiện được hiệu quả trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng băng thơng của hệ thống. Việc ứng dụng cơng nghệ này hồn tồn cĩ thể trở thành hiện thực với tốc độ phát triển nhanh chĩng của cơng nghệ và thiết bị đối với mạng 3G và 4G. Với cơng nghệ hiện tại của các mạng di động hay các hệ thống định vị qua vệ tinh, việc nhận biết vị trí của thuê bao hồn tồn cĩ thể thực hiện được mà khơng tốn kém nhưng hiệu quả đem lại của việc cấp phát kênh lại rất lớn. Thêm vào đĩ việc xác định được vị trí thuê bao qua khơng chỉ giúp BS cấp phát kênh hiệu quả hơn cho MS mà cịn giúp cơng tác quản lý thuê bao được tốt hơn. Thuật tốn đề xuất trong [5] phục vụ mục đích tối ưu chất lượng và nâng cao tốc độ đường truyền cho tồn mạng, chứ khơng đảm bảo tốc độ truyền số liệu riêng cho từng MS. Đây cũng là mục đích chủ yếu cho hầu hết các mạng di động hiện tại. Trong thực tế, chỉ một số rất ít trường hợp cần phải thiết kế mạng luơn đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các thuê bao cĩ thuộc tính đặc biệt (ví dụ cho thuê bao phục vụ cho liên lạc an ninh quốc gia). Do vậy các trường hợp như vậy khơng đặt ra nghiên cứu trong luận án này. Kết quả mơ phỏng cho thấy việc nhận biết được vị trí của thuê bao và với thuật tốn cấp phát kênh thích hợp sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng băng thơng của hệ thống.
Trong trường hợp khơng biết được vị trí của thuê bao, để đảm bảo chất lượng dịch vụ trong việc cấp phát kênh cĩ thể sử dụng kỹ thuật dự đốn nhiễu đồng kênh. Việc này sẽ đảm bảo tỷ số SINR trên mỗi sĩng mang con của tín hiệu luơn cao hơn một
mức ngưỡng cho trước cho tất cả các thuê bao cũ và mới trong hệ thống. Trong các trường hợp nghiên cứu thì kỹ thuật cấp phát kênh cĩ điều khiển cơng suất mang lại dung lượng mang lớn hơn so với khơng điều khiển cơng suất trong trường hợp cấp phát kênh ngẫu nhiên, trường hợp này cũng đảm bảo sự bình dẳng giữa các thuê
bao. Tuy nhiên trong trường hợp cấp phát kênh ưu tiên cho thuê bao cĩ tổn hao cơng suất nhỏ nhất thì lại cĩ kết quả ngược lại. Trong tất cả các trường hợp thì hệ thống biểu diễn tốt hơn so với phương pháp của Nguyễn [65]
Mặc dù các nghiên cứu thực hiện trong luận án này được thực hiện cho trường hợp hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDMA-FDD nhưng thực tế cĩ thể áp dụng cho cả các hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDMA-TDD, FDM hay CDMA.
Chương 4. CẤP PHÁT KÊNH CHO MẠNG DI ĐỘNG DÙNG CƠNG NGHỆ MIMO-OFDMA
Trong trường hợp các hệ thống thơng tin hiện tại được trang bị nhiều anten cĩ thể đồng thời thu phát để khai thác tối đa đặc tính phân tập trong khơng gian của kênh vơ tuyến nhằm tăng dung lượng của hệ thống. So sánh với các hệ thống SISO thì các hệ thống MIMO phức tạp hơn nhiều về tính tốn khơi phục kênh truyền, đồng bộ mã hĩa giải mã nhưng bù lại là nĩ nâng cao được đáng kể dung lượng hệ thống. Vì vậy kỹ thuật MIMO đã phát triển thành một phần tiêu chuẩn trong nhiều mạng vơ tuyến băng rộng như các lựa chọn giao thức thu phát nhiều đầu vào nhiều đầu ra (MIMO) 802.11 –wifi [37], 802.16-wimax [38], 3G-LTE [111].
Về nguyên tắc, việc kết hợp OFDMA và MIMO để tạo thành MIMO-OFDMA là hồn tồn cĩ thể thực hiện được. Việc kết hợp này sẽ hứa hẹn mang lại một hiệu quả sử dụng băng tần cao, linh động hĩa việc sử dụng nguồn tài nguyên thơng qua việc khai thác các đặc tính phân tập trong mơi trường nhiều người dùng của các hệ thống vơ tuyến. Do vậy kỹ thuật cấp phát kênh cho hệ thống MIMO-OFDMA được nghiên cứu trong nhiều tài liệu như [53], [76], [89], [97].
Trong chương này sẽ trình bày về kỹ thuật MIMO-OFDMA trong đĩ phần đầu sẽ trình bày về dung lượng của hệ thống MIMO-OFDMA, phần tiếp theo là mơ tả các phương pháp kỹ thuật cấp phát kênh cho hệ thống MIMO-OFDMA và đề xuất của
tác giả về một phương pháp cấp phát kênh cho hệ thống MIMO-OFDMA. Phần cuối cùng của chương là các nghiên cứu trong trường hợp mạng nhiều ơ sử dụng cơng nghệ MIMO-OFDMA. Ở phần này tác giả sẽ trình bày về kỹ thuật cấp phát kênh trong trường hợp mạng nhiều ơ và nghiên cứu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong trường hợp áp dụng kỹ thuật tiền mã hĩa để nâng cao hiệu quả sử dụng băng tần của hệ thống.