V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 1 TS Nguyễn Đình Long
3 PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT DÙNG PHÂN CỤM VÀ PHÂN BỔ
4.3 Sự thay đổi giá trị EE của các phương pháp trong các kịch bản UDN
Mật độ (SBS/km2) 500 600 700 800 900 1000
Số MBS 3 3 3 3 3 3
Số MUE 9 12 15 18 21 24
4.2 Phân tích hiệu suất sử dụng năng lượng
Trong mục này, luận văn đánh giá hiệu suất của các phương pháp đề xuất về EE, tổng tốc độ dữ liệu (sum-rate), tổng công suất truyền và thời gian thực thi trong nhiều kịch bản khác nhau với số lượng các phần tử mạng được cho trong bảng 4.3, và số lượng các SUE bằng 60% số lượng các SBS.
500 600 700 800 900 1,000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Mật độ (SBS/km2) EE (bits/Joule/Hz) CGCO CGDO TCDO RCDO TCEP
Hình 4.3: Sự thay đổi giá trị EE của các phương pháp trong các kịch bản UDN khácnhau. nhau.
Hình 4.3 thể hiện sự thay đổi trong giá trị EE của CGCO, CGDO, TCDO, RCDO và TCEP trong tầng small-cell khi mật độ SBS tăng từ 500 to 1000 SBS/km2. Tổng quan, EE của các phương pháp đều giảm với mức độ khác nhau bởi vì mật độ các small
Bảng 4.4: Thời gian thực thi của phương pháp phân cụm dựa vào coalition game vàSCA dựa vào phương pháp Hungarian SCA dựa vào phương pháp Hungarian
Mật độ (SBS/km2) 500 600 700 800 900 1000 Coalition game (µs) 282.2 309.1 426.7 543.4 586.9 1073.8 Phương pháp Hungarian (µs) 542.5 734.5 816.4 925.8 976.6 1688.6
cell càng dày đặt thì can nhiễu gây ra càng cao. EE của CGCO cao nhất trong cả 5 phương pháp bởi vì nó sử dụng phân cụm với coalition game và phương pháp tối ưu tập trung cho việc phân bổ cơng suất. Cụ thể, trung bình EE của CGDO bằng 74.09% giá trị EE của CGCO. Trong khi đó, EE của CGDO cao hơn từ 11.15% đến 17.23% so với giá trị của TCDO trong tất cả các kịch bản. Thêm vào đó, CGCO, CGDO và TCDO vượt trội hơn hẳn so với RCDO và TCEP về giá trị EE. Do đó, việc sử dụng coalition game để phân cụm các small cell trước khi phân bổ kênh truyền dùng phương pháp Hungarian và phân bổ công suất dùng tối ưu phân tán giúp cải thiện độ hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng trong UDN so với phương pháp phân cụm truyền thống và phân cụm ngẫu nhiên.
4.3 Phân tích thời gian thực thi
Cùng với EE, thời gian thực thi việc tính tốn cùng là một yếu tố quan trọng để đánh giá độ hiệu quả của những phương pháp. Sử dụng cùng những kịch bản của UDN trong mục 4.2, thời gian thực thi cụ thể của thuật toán 1 và thuật toán 2 được đo đạc và thể hiện trong bảng 4.4. Rõ ràng thời gian thực thi của coalition game và phương pháp Hungarian tăng theo chiều tăng của mật độ các SBS với mức độ khác nhau. Cụ thể, từ mật độ 500 đến 1000 SBS/km2, thời gian thực thi của coalition game tăng 3.8 lần, và thời gian của phương pháp Hungarian tăng 3.1 lần. Độ phức tạp thuật toán của phương pháp Hungarian được cố định bởi O(N4)trong trường hợp xấu nhất khi phân bổ kênh truyền con cho mỗi một cụm. Do đó, tổng thời gian tính tốn của nó cho một UDN gần như là một hàm tuyến tính theo số lượng cụm trong tầng small-cell.
bổ cơng suất của CGCO, CGDO và TCDO. Nhờ vào (3.7), mức độ can nhiễu từ small cell được ước lượng trước trong q trình phân bổ cơng suất cho tầng macrocell. Do đó, thời gian thực thi của các phương pháp trong tầng macrocell không phụ thuộc vào mật độ của SBS. Mặt khác, thời gian thực thi của việc phân bổ công suất cho các MBS của CGDO và TCDO cao hơn so với thời gian của CGCO khi số lượng của các các MUE nhỏ. Nguyên nhân là khi số lượng biến ít khác nhau, OP (3.17) với hàm mục tiêu có chứa hàm logarith cần nhiều thời gian giải hơn so với OP (3.15) chỉ chứa các hàm tuyến tính và phân số với tử là hằng số. Tuy nhiên, thời gian thực thi trong tầng macrocell thì ít quan trọng hơn so với thời gian tính tốn trong tầng small-cell bởi vì số lượng biến khổng lồ trong các OPs. Xem xét tầng small-cell, khi mật độ của SBS thay đổi từ 500 đến 1000 SBS/km2, thời gian thực thi của CGCO tăng đáng kể 1.7 lần, trong khi đó thời gian của các phương pháp phân tán CGDO và TCDO không phụ thuộc vào số lượng của SBS. Thêm vào đó, thời gian thực thi của CGCO ln lớn hơn từ 1.95 đến 3.49 lần so với thời gian của CGDO.
Bảng 4.5: Thời gian thực thi trung bình cho việc giải một OP của các phương phápphân bổ công suất trong những kịch bản khác nhau. phân bổ công suất trong những kịch bản khác nhau.
Mật độ (SBS/km2) 500 600 700 800 900 1000 CGCO macrocell (ms) 113 129 148 163 183 195 CGCO small-cell (ms) 243 284 323 364 379 411 CGDO macrocell (ms) 157 165 168 176 183 180 CGDO small-cell (ms) 125 124 124 122 115 118 TCDO macrocell (ms) 160 176 171 176 180 180 TCDO small-cell (ms) 118 112 114 109 103 104
500 600 700 800 900 1,000 0.4 0 .42 0 .44 0 .46 0.48 0.5 0.52 Mật độ (SBS/km2) Tổng tố c độ (Gbps) CGCO CGDO TCDO
(a) Tổng tốc độ dữ liệu trong tầng macrocell.
500 600 700 800 900 1 ,000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mật độ (SBS/km2) Công suất (W)
CGCO CGDO TCDO
(b) Tổng công suất phát trong tầng macrocell.