4. Phương pháp nghiên cứu
3.3.3 Thuật toán Greedy Scheduling
Với một kỹ thuật mã hóa, mục đích của lập lịch (lựa chọn người dùng) là để tìm ra một tập hợp những người dùng trong số tất cả những người dùng đang hoạt động để tối đa hóa dung lượng hệ thống. Rõ ràng, một phương pháp đơn giản cho việc lựa chọn người dùng là tìm kiếm toàn bộ nhưng điều này có độ phức tạp cao và không thực tế khi số lượng người dùng lớn. Để tránh việc thực hiện không thực tế, kỹ thuật Greedy Scheduling [6] được xem xét. Sau khi thực hiện tiền mã hóa BD trên một tập những người dùng nhất định S, kết quả dung lượng hệ thống của CBD( )S có thể xác định tại BS (với lập lịch/ lựa chọn người dùng) như sau [13]:
, , , , , , , , , , 2 ˆ ˆ (S) log H H k m u k m u k m u k m u k m BD u S u C σ ∈ =∑ I+H P P H (3.24)
Với Pk,m,u đã xác định tại (3.22).
Thuật toán Greedy scheduling với Ua người dùng hoạt động được miêu tả như sau:
* Bước1: Khởi tạo
- S0 ={ }Ø là tập những người dùng được lựa chọn được gán giá trị ban
đầu bằng 0, η=0 đại diện cho số người dùng được lựa chọn, giá trị ban đầu
bằng 0.
- R0=0 là tổng dung lượng hệ thống của người dùng được lựa chọn, giá trị khởi đầu bằng 0.
*Bước 2: Vòng lặp
Đặt u* là số người dùng được chọn trong lần lặp hiện tại, kết quả maximum dung lượng hệ thống, gọi là Cmax. Cụ thể u* có thể được xác định như sau: { } ( ) { } * k,m,BD arg max C v u A u Sη u ∈ = U (3.25) { } ( * ) ax , , m k m BD C =C Sη U u (3.26) - η η= +1
- Nếu Cmax <Rη−1 chuyển sang bước 3:
+ Rη =Cmax
+ { }*
1
Sη =Sη− U u lựa chọn nhiều hơn một user
+ { }*
1\
Aη =Aη− u
- Quay về bước 2
* Bước 3: Dừng việc xử lý lựa chọn người dùng và tính toán vector trọng lượng BD dựa trên ma trận kênh truyền của các người dùng được lựa chọn.
3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương này đã xây dựng được mô hình hồi tiếp hữu hạn trong mạng đa người dùng MIMO không đồng nhất với kênh biến thiên theo thời gian. Với việc sử dụng mô hình BEM, lượng tử hóa bằng thuật toán LBG, tiền mã hóa BD và thuật toán lập lịch Greedy Scheduling, phần này đã xây dựng được cơ sở lý thuyết và các bước thực hiện trong việc hồi tiếp thông tin kênh truyền. Việc sử dụng mô hình BEM giúp làm giảm số lượng thông số kênh biến thiên
theo thời gian giúp giảm tải về trạm gốc. Các bảng mã LBG sử dụng được tính toán một cách thích hợp để giảm thiểu sai số lượng tử hồi tiếp về trạm gốc. Tiền mã hóa BD là phương pháp tiền mã hóa tuyến tính với độ phức tạp thấp được sử dụng trong mạng đa người dùng không đồng nhất, kêt hợp với thuật toán Greedy Scheduling để nâng cao dung lượng hệ thống. Các kết quả tính toán lý thuyết trong chương này sẽ được mô phỏng cụ thể trong chương tiếp theo.
CHƯƠNG 4
MÔ PHỎNG KỸ THUẬT HỒI TIẾP THÔNG TIN KÊNH TRUYỀN TRONG MẠNG 4G LTE
4.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Để hiểu hơn những vấn đề lý thuyết được trình bày trong những chương trước. Trong chương cuối cùng này, chúng ta giới thiệu chương trình mô phỏng thuật toán hồi tiếp hữu hạn trong hệ thống MIMO. Đây là chương trình được viết bằng Matlab, chương trình bao gồm các công việc sau: tạo ma trận cơ sở, tạo kênh truyền fadinh, phân tích kênh truyền theo mô hình BEM, lượng tử hóa các hệ số BEM, khôi phục tín hiệu ở BS, tính dung lượng hệ thống trong kênh truyền với CSI lý tưởng, tính dung lượng hệ thống trong kênh truyền block fading, tính dung lượng hệ thống trong kênh truyền có xen nhiễu liên người dùng và phân tích các kết quả thu được.
4.2. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN HỒI TIẾP THÔNG TIN KÊNH TRUYỀN TRONG MẠNG 4G LTE
Bắt đầu
Kết thúc
Thiết lập các thông số đầu vào: N_trial, N_user, L, N_tx, v_kph, N_dps_base, fc, N_LTE frame, N_slot
N_sym_slot, N_fft, N_cp, fs
Tạo kênh truyền fading
Tạo đáp ứng kênh truyền từ máy phát đến máy thu.
Phân tích đáp ứng kênh thành theo mô hình BEM
Tính sum-rate block fading Tính sum-rate perfect CSI
Tính sun-rate theo số Tx Tính sum-rate theo SNR Tính sum-rate theo user Tính sum-rate theo số bit lượng tử Lượng tử hóa các hệ số từ mô hình
BEM
Khôi phục đáp ứng kênh từ máy phát đến máy thu tại BS từ các hệ số lượng
tử của BEM
Tiền mã hóa BD với đáp ứng kênh khôi phục được
Tạo ma trận pseudo –inverse của ma trận cơ sở
Bắt đầu
Với lưu đồ thuật toán của chương trình chính tham khảo mã nguồn tại file: main_program.m