bố bit đa người dùng.
Thuật toán điều khiển công suất do Yu đưa ra ở trên đã điều khiển công suất bằng cách phân bố bít và công suất cho mỗi người dùng dựa trên thuật toán water - filling lặp. Một thuật toán khác cũng điều khiển công suất dựa trên việc phân bố bit trên toàn bộ kênh con của từng người dùng nhưng thời
gian thực hiện lại nhanh hơn. Thuật toán này do Jung won đưa ra, nó dựa trên phân bố bit đa người dùng.
3.4.1 Phân bố công suất và bit đa người dùng
Như ta đã biết, vấn đề chính cần quan tâm khi phát triển thuật toán điều khiển công suất và tốc độ là tối đa hoá miền giới hạn tốc độ. Trung tâm quản lý phổ sẽ chạy thuật toán với những thông tin về kênh truyền và mật độ phổ công suất của nhiễu đã biết. Với các kênh DSL, việc ước lượng chính xác về kênh truyền có thể thực hiện được do kênh DSL ít thay đổi và việc ước lượng PSD của nhiễu cũng ít khó khăn. Giả sử rằng các thông tin về kênh truyền đã biết, thuật toán điều khiển công suất không chỉ điều chỉnh tốc độ và công suất cho mỗi người dùng mà còn phân bố công suất và bít. Thuật toán bit-loading rời rạc đa người dùng trong [9,10] phân bố bít và công suất cho toàn bộ người dùng với mục tiêu tối thiểu hoá tổng công suất để đạt được một tốc độ mong muốn. Ở đây, việc thực hiện thuật toán này nhằm giải quyết vấn đề tối thiểu hoá tổng công suất có trọng số (WPSMP) [7,8,9]:
Tối thiểu i M i iP 1 (3.18) với Ri Rmongmuon M 1 i trong đó, ( ) 1 n P P N n i i
là công suất của người dùng i, Rmongmuon là tốc độ tổng, i là trọng số công suất của người dùng i. Vấn đề WPSMP là một vấn đề tổng quát hoá của vấn đề tối thiểu hoá công suất tổng. Để giải quyết vấn đề này, Jung won đã sử dụng thuật toán bit-loading rời rạc đa người dùng.
Bước 1. Khởi tạo: Cho toàn bộ người dùng và toàn bộ kênh con, tính toán
Bước 2. Thực hiện các quá trình lặp lại phân bố bít: Lặp lại những phần
sau cho tới khi tốc độ tổng mong muốn đạt được.
a) Tăng 1 bít trong cặp người dùng và kênh con (i,n) trong đó có cost thấp nhất so với toàn bộ người dùng và kênh con khác.
b) Cập nhật cost để tăng 1 bit của người dùng i trong kênh con n.
Hàm cost để tăng 1 bít trong kênh con n cho người dùng i được định nghĩa là độ gia của tổng công suất có trọng số:
n i P n J ji M j i , 1 , (3.19)
trong đó, Pj,i(n) là độ gia công suất của người dùng j khi tăng 1 bít của người dùng i, nó có thể được tính toán bằng cách giải các phương trình trên với n
biến.
Tương đương với WPSMP là vấn đề tối đa hoá tốc độ tổng (RSMP) với một tổng công suất có trọng số được biểu diễn như sau:
Tối đa M i i R 1 (3.20) với m ax 1 P Pi M i i
trong đó Pmax là tổng công suất có trọng số lớn nhất có thể. Khi đó, thuật toán
phân bố bít đa người dùng, nhằm giải quyết vấn đề WPSMP, sẽ giải quyết vấn đề tối đa hoá tốc độ tổng với một công suất đặt trước.
3.4.2 Thuật toán điều khiển công suất và tốc độ
Một cách tiếp cận để đạt được tập hợp tốc độ mong muốn trong một kênh can nhiễu chọn tần được mô tả như sau: [9,10]
2. Phân bố bít và công suất: Phân bố công suất Pi,budget trên toàn bộ các
kênh con nhằm tối đa tốc độ tổng
3. Gán một công suất budget mới: Nếu tập hợp tốc độ thu được không
thoả mãn với yêu cầu về tốc độ thì thay Pivà lặp lại phân bố công suất và bit ở bước 2.
Thuật toán điều khiển công suất trong mục 3.3 do Yu đưa ra làm cho cách tiếp cận và việc sử dụng phương pháp water - filling lặp giống như thuật toán phân bố công suất và bit. Thay vì đó, thuật toán điều khiển công suất trung tâm ở đây sử dụng thuật toán bit – loading rời rạc đa người dùng nhằm
tăng giới hạn tốc độ có thể đạt được.
Để áp dụng thuật toán bit-loading rời rạc đa người dùng cho vấn đề điều khiển công suất, các bước lặp bit-loading nên dừng lại nếu mức công suất bị vi phạm. Và khi đó, tốc độ tổng mong muốn trong WPSMP sẽ được xác định bởi công suất đó. Khi đó, mức công suất chỉ bị vi phạm bởi một trong số các người dùng mà phân bố công suất nhanh hơn các người dùng khác, do vậy thuật toán bit-loading có thể sẽ không phân bố tất cả công suất
Pmax,i cho toàn bộ người dùng. Lượng công suất được gán cho mỗi người dùng có thể được xác định bởi các trọng số công suất. Nếu trọng số công suất i
của người dùng i bị giảm thì hàm cost J(.,.) không trơn đều do độ tăng công suất của người dùng i và làm cho việc phân bố công suất nhanh hơn đối với người dùng i. Tương tự như vậy, càng nhiều công suất sẽ được gán cho người dùng i nếu trọng số i giảm. Mặt khác, công suất được gán cho người dùng i
sẽ ít bằng cách tăng trọng số công suất của người dùng i. Lượng công suất được gán cho mỗi người dùng có thể được điều khiển bởi các trọng số. Hơn thế nữa, tốc độ dữ liệu của mỗi người dùng cũng được điều khiển bởi các trọng số, khi đó, tốc độ được xác định bởi lượng công suất được sử dụng.
Dựa trên những nhận định đó, thuật toán điều khiển công suất đưa ra ở đây sử dụng thuật toán bit-loading rời rạc đa người dùng. Phương pháp điều khiển công suất là thay đổi trực tiếp lượng công suất nào không phù hợp với thuật toán bit-loading. Do đó, thuật toán điều khiển công suất sẽ thay đổi trọng số của người dùng i nhằm thay đổi lượng công suất được gán cho các người dùng. Thuật toán điều khiển công suất được mô tả dưới đây, được chọn phụ thuộc vào tập hợp tốc độ được thay đổi là bao nhiêu
1) Khởi tạo: Đặt trọng số i i,khoitao cho toàn bộ i = 1,…,M
2) Phân bố công suất: Phân bố công suất trên toàn bộ tần số và
người dùng sử dụng thuật toán bit-loading rời rạc đa người dùng với các trọng số công suất đã cho.
3) Gán một trọng số mới:
a) Nếu tốc độ dữ liệu của người dùng i cần phải tăng lên thì giảm trọng số i bằng cách đặt i i/.
b) Nếu tốc độ dữ liệu của người dùng i cần phải giảm thì tăng trọng số i bằng cách đặt i i
c) Lặp lại phân bố công suất với một trọng số công suất mới cho tới khi tập hợp tốc độ dữ liệu mong muốn đạt được.
Với mỗi một mức công suất gò ép thoả mãn phương trình (3.16), thuật toán điều khiển công suất không biết được tập hợp tốc độ mong muốn đạt được hay không. Vì thế cần phải có trung tâm quản lý phổ, trung tâm này sẽ vẽ ra một giới hạn tốc độ dữ liệu đạt được bằng thuật toán bit-loading rời rạc đa người dùng với các trọng số thay đổi và quyết định một tốc độ mong muốn cho mỗi người dùng. Khi đó trung tâm sẽ hoàn thành quá trình điều khiển công suất và tốc độ bằng cách buộc mỗi modem thực hiện phân bố bit và công suất nhằm đạt được tốc độ dữ liệu mong muốn.
CHƯƠNG 4 - KẾT QUẢ MÔ PHỎNG