Cơ chế hoạt động của một hệ thống gồm 1BS và K user sử dụng RR Scheduling được minh họa trong hình 2.4. Tại BS, dữ liệu sẽ được chia theo các Frame, mỗi Frame sẽ được chia thành K TS. Mỗi TS sẽ được phân bổ cho một user cố định. Khi đó, dung lượng của toàn hệ thống trong khoảng thời gian K TS sẽ bằng tổng dung lượng của K user.
1 K k k C C (20) Khi đó, khoảng thời gian trễ của các user bằng nhau và bằng (K-1)x .
2.5.2. Greedy Scheduling (SNR cực đại):
Trong phương pháp Round Robin, tổng dung lượng của hệ thống không tối ưu do các user vẫn được chọn để truyền mặc dù chất lượng kênh truyền của nó không tốt tại thời điểm đó. Một ý tưởng mới nảy sinh, chúng ta có thể cực đại tổng dung lượng của toàn hệ thống bằng cách truyền dữ liệu cho user có độ lợi kênh truyền lớn nhất trong mỗi TS [8]. Phương pháp scheduling đó được gọi là Greedy Scheduling hay Max SNR Scheduling. 2 2 0 ( ) log 1 max{ k } / / C t h t xP bits symbol (21)
* Lưu đồ giải thuật:
Kết thúc
User hồi tiếp SNR về BS
BS truyền data cho user có max SNR User ước lượng kênh truyền
Bắt đầu
Greedy Scheduling được thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: BS phát tín hiệu pilot chung đến tất cả các user.
- Bước 2: Các user nhận tín hiệu pilot và ước lượng kênh truyền của mình.
- Bước 3: Các user truyền thông tin kênh truyền của mình về BS.
- Bước 4: BS chọn user có giá trị SNR cao nhất để truyền trong TS.
Với môi trường fading đồng nhất, xác xuất có kênh truyền tốt của các user gần như nhau như hình 2.5 thì phương pháp Greedy Scheduling vừa đạt được độ lợi đa user, vừa đảm bảo sự công bằng giữa các user nếu khảo sát trong một khoảng thời gian đủ dài.
Hình 2.5: Đặc tính thống kê kênh truyền của 2 user trong môi trường fading đồng nhất.
Trong hình 2.6, có thể do khoảng cách từ BS đến các user khác nhau làm cho một user luôn có kênh truyền tốt hơn user còn lại. Nếu sử dụng Greedy Scheduling sẽ dẫn đến những user có kênh truyền không tốt sẽ bị delay cao, ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ. Để khắc phục nhược điểm này, [8] và [16] đã giới thiệu một phương pháp scheduling mới đó là PF Scheduling. PF chọn user dựa vào tỷ số giữa tốc độ có thể đạt
được hiện tại [ ] và lưu lượng mà user k đã nhận trước đó [ ] đảm bảo các user có kênh truyền không tốt cũng có cơ hội được truyền.
Hình 2.6: Đặc tính thống kê kênh truyền của 2 user trong môi trường không đồng nhất.
2.5.3. PF Scheduling (Proportional Fair Scheduling):
Thuật toán scheduling này được sử dụng nhằm đạt được tổng dung lượng hệ thống cao mà vẫn đảm bảo tương đối công bằng giữa các user. Thuật toán này thực
hiện theo nguyên tắc như sau. BS tính lưu lượng truyền trung bình [ ] đến mỗi user
trong hệ thống. Trong TS thứ m, BS sẽ nhận được các giá trị tốc độ yêu cầu [ ] từ
K user (tính dựa theo SNR), với k= 1, 2, …, K. Thuật toán sẽ chọn user ∗ có tỷ số
[ ]
[ ] lớn nhất trong tất cả các user đang hoạt động của hệ thống. [ ] được tính theo công thức: * * , 1 1 1 1 1 1 , k k c c k k c T m R m k k t t T m T m k k t (22)
trong đó: đại diện cho mức độ cập nhật [ ]. Với càng lớn thì phần trăm ảnh
hưởng của [ ] càng nhỏ.
Giá trị lớn nhất của thông số là = ∞, khi đó, theo công thức (22) PF
Scheduling quyết định chọn user dựa vào giá trị SNR tức thời. Nghĩa là = ∞, PF
Scheduling sẽ trở thành Greedy Scheduling. Khi = 1, PF Scheduling trở thành RR
Scheduling, phân phối các TS tuần tự cho các user. Vậy, là thông số tạo sự tương nhượng giữa mức độ công bằng và thông lượng.
* Lưu đồ giải thuật:
User hồi tiếp SNR về BS
BS tính [ ], [ ][ ] và [ + 1]
BS truyền data cho user có max [ ][ ]
User ước lượng kênh truyền Bắt đầu
BS phát Pilot
User hồi tiếp SNR về BS
PF Scheduling được thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: BS phát tín hiệu Pilot chung đến tất cả các user.
- Bước 2: Các user nhận tín hiệu Pilot, ước lượng kênh truyền của mình. - Bước 3: Các user truyền thông tin kênh truyền của mình về BS.
- Bước 4: Tính toán các giá trị [ ], [ ][ ] và [ ].
- Bước 5: BS chọn user có giá trị [ ][ ] cao nhất để truyền trong TS.
2.5.4. WPF Scheduling (The Weighted Proportional Fair Scheduling):
Trong kênh truyền thực tế, nếu sử dụng PF Scheduling thì các user có điều kiện kênh truyền thay đổi nhiều nhất sẽ ít có cơ hội chiếm được TS nhất [4]. Để khắc phục nhược điểm này, [5] đã đề ra một phương pháp scheduling mới đó là WPF, được gọi là PF Scheduling có trọng số. Nó bao gồm 2 scheduling thành phần: WRR (Round-Robin có trọng số) và PF Scheduling.
WPF Scheduling được thực hiện theo các bước sau: - Bước 1: BS phát tín hiệu pilot chung đến tất cả các user.
- Bước 2: Các user nhận tín hiệu pilot và ước lượng kênh truyền của mình. - Bước 3: Các user truyền thông tin kênh truyền của mình về BS.
- Bước 4: BS phân chia các user có SNR xấp xỉ nhau vào các nhóm gọi là các zone.
- Bước 5: BS chọn zone được phục vụ dựa vào WRR Scheduling.
- Bước 6: Trong zone đã chọn ở bước 5, BS chọn user để truyền dữ liệu dựa vào PF Scheduling.
* Lưu đồ giải thuật:
Bắt đầu
BS phát Pilot
User ước lượng kênh truyền
User hồi tiếp SNR về BS
BS chia các User vào các Zone
Kết thúc
BS chọn Zone phục vụ theo WRR Scheduling
Đầu tiên, BS sẽ phát pilot đến tất cả các user. Các user sẽ ước lượng kênh truyền và gửi thông tin kênh truyền về BS. Dựa vào giá trị SNR, các user được chia vào các zone khác nhau. Thông qua giải thuật WRR Scheduling, BS sẽ chọn zone được phục vụ trong mỗi TS. Với các user trong zone được chọn này, BS chọn user phục vụ bằng giải thuật PF Scheduling. Do SNR trung bình của các user trong mỗi zone là xấp xỉ bằng nhau, ta có thể xem fading trong mỗi zone là gần đồng nhất. Do đó, sử dụng PF trong mỗi zone vừa làm tăng tổng dung lượng của mỗi zone vừa đảm bảo công bằng giữa các user trong zone.