2.3 Hệ thống cú nhiều trạm nghe lộn
2.3.3 Thực nghiệm và đỏnh giỏ giải thuật DCA-DFME
Phần này trỡnh bày kết quả thực nghiệm và phõn tớch, đỏnh giỏ thuật toỏn đề xuất DCA-DFME theo bài toỏn (2.16) và so sỏnh với giải phỏp Null steering theo bài toỏn (2.12) đó được cụng bố trong [57].
Trạm nguồn (S) Cỏc trạm chuyển tiếp (R) Trạm thu hợp phỏp (D) Cỏc trạm nghe lộn (E) Hre hrd hsr w1 w2 wM
Hỡnh 2.2: Mụ hỡnh hệ thống thực nghiệm giải thuật DCA-DFME.
2.3.3.1 Sinh cơ sở dữ liệu thực nghiệm
Với mụ hỡnh truyền tin vụ tuyến được giả thiết tương như trường hợp mạng cú một trạm nghe lộn (phần 2.2.3), cụ thể: hệ thống cú số trạm chuyển tiếp được sử dụng là M (M = 15 và 30), giả thiết cỏc trạm chuyển tiếp, trạm thu đớch và trạm nghe lộn đều cú một ăng ten. Dữ liệu dựng để thực nghiệm là cỏc trường hợp kờnh truyền cú chất lượng thay đổi tương ứng với hệ số kờnh truyền Rayleigh fading khỏc nhau. Cỏc hệ số kờnh truyền này là cỏc giỏ trị phức được sinh theo phõn bố Rayleigh với kỳ vọng khụng và phương sai chung là sigma = 1 như sau:
% The channel gain from relays to destination, a column vector h_rd = (sigma/sqrt(2))* (randn(N_rel,1) + 1i * randn(N_rel,1));
% The channel gain from relays to eavesdroppers, a matrix
Sinh trước 100 bộ dữ liệu về giỏ trị của hệ số kờnh truyền giữa cỏc trạm chuyển tiếp tới trạm thu đớch và giữa cỏc trạm chuyển tiếp đến cỏc trạm nghe lộn theo cỏc tham số cấu hỡnh như giả thiết ở trờn. Bộ dữ liệu này được dựng chung cho cả hai thuật toỏn là DCA-DFME và phương phỏp Null steering.
2.3.3.2 Chương trỡnh thực nghiệm giải thuật DCA-DFME
Mụi trường thực nghiệm:
Chương trỡnh của cả hai thuật toỏn được viết trờn mụi trường lập trỡnh Matlab R2017 và sử dụng cụng cụ giải cỏc bài toỏn quy hoạch lồi CVX chạy trờn Matlab;
Quỏ trỡnh thực nghiệm được thực hiện trờn một mỏy tớnh cỏ nhõn chạy hệ điều hành Windows 10 cú cấu hỡnh phần cứng: Intel (R) core (TM) i3-6100 CPU @ 3.70Ghz 3.7 Ghz, 4.0 GB RAM.
Cỏc tham số của chương trỡnh:
- M: số trạm chuyển tiếp (relay station) trong hệ thống; - K: số trạm nghe lộn trong hệ thống;
- N_datasets: Số tập dữ liệu thực nghiệm, giỏ trị này tương ứng với số lần thực nghiệm (N_datasets = 100);
- Pt: Giới hạn tổng cụng suất nguồn phỏt tại cỏc trạm chuyển tiếp;
- DCA_epsilon: Điều kiện dừng của giải thuật DCA, trong trường hợp này thỡ giỏ trị này được lấy là 10-5;
- Datasets: Bộ dữ liệu dựng để thực nghiệm, cỏc dữ liệu này đó được sinh ngẫu nhiờn trước và được dựng chung cho cả giải thuật DCA-DFME và Null steering.
Cỏc bước thực nghiệm:
Sinh 100 bộ dữ liệu về hệ số kờnh truyền Rayleigh fading giữa cỏc trạm chuyển tiếp tới trạm thu đớch (hrd) và trạm nghe lộn (Hre) theo cỏc tham số cấu
hỡnh ở trờn. Bộ dữ liệu này được dựng chung cho cả hai thuật toỏn là DCA-DFME và phương phỏp giải Null steering.
Chạy chương trỡnh với bộ dữ liệu trờn sinh ra 100 kết quả về giỏ trị truyền tin mật Rs cho cả hai thuật toỏn, lấy giỏ trị trung bỡnh từ cỏc kết quả trờn để so sỏnh và đỏnh giỏ.
2.3.3.3 Kết quả thực nghiệm
Cỏc trường hợp thực nghiệm và kết quả: Mụ hỡnh hệ thống truyền tin thực nghiệm như Hỡnh 2.2 với hệ thống truyền tin một chiều (chỉ quan tõm đến một chiều truyền tin từ trạm phỏt S đến trạm thu đớch D mà khụng cú chiều ngược lại).
Trường hợp 1: Hệ thống cú số trạm chuyển tiếp được đặt cố định là M=15
và với số lượng trạm nghe lộn được thay đổi khỏc nhau là K=5,7 và 9; Hệ số kờnh truyền được sinh ngẫu nhiờn theo phõn bố Gauss với kỳ vọng khụng và phương sai 2
1. =
Kết quả thực nghiệm như Hỡnh 2.3. Theo đú, giỏ trị Rs luụn cú xu hướng tăng khi tổng cụng suất truyền Pt tăng; Trong cả 3 trường hợp khỏc nhau về số lượng trạm nghe lộn thỡ giỏ trị Rs theo thuật toỏn giải DCA-DFME luụn cao hơn phương phỏp Null steering. Đặc biệt, khi số lượng trạm nghe lộn lớn (K = 9) thỡ khoảng cỏch giữa hai kết quả này càng rừ rệt mặc dự cả hai kết quả đều thấp hơn so với trường hợp K = 5 và 7.
Hỡnh 2.3: Giỏ trị Secrecry Rate Rs theo tổng cụng suất truyền của cỏc trạm chuyển tiếp.
Trường hợp 2: Để so sỏnh rừ ràng hơn sự khỏc biệt của hai thuật toỏn khi
số lượng trạm nghe lộn thay đổi, trong trường hợp này hệ thống truyền tin cú số trạm chuyển tiếp M = 30, cỏc trạm nghe lộn thay đổi từ K = 5, 10, 15, 20 và 25. Giỏ trị giới hạn tổng cụng suất truyền của tất cả cỏc trạm chuyển tiếp được đặt cố định là PR = 50 mW. Cỏc tham số khỏc vẫn tương tự như Trường hợp 1.
Kết quả thực nghiệm sau 100 lần thử độc lập và lấy giỏ trị trung bỡnh như Hỡnh 2.4. Theo đú, giỏ trị Rs của cả hai phương phỏp đều giảm khi số lượng trạm nghe lộn tăng và giải thuật DCA-DFME (đường gạch đứt) luụn cho giỏ trị hàm mục tiờu tốt hơn phương phỏp Null steering (đường liền).
PR RS (bit s/sym b ol)
Hỡnh 2.4: Giỏ trị Rs theo số lượng trạm nghe lộn.
Nội dung đề xuất giải thuật DCA-DFME và kết quả thực nghiệm ở trờn đó được nghiờn cứu sinh trỡnh bày và bỏo cỏo tại Hội nghị Chõu Á về Hệ thống cơ sở dữ liệu và tớnh toỏn thụng minh (Asean Conference on Intelligent Information and Database Systems - ACIIDS) năm 2019 tại Indonesia. Kỷ yếu của Hội nghị được đăng trờn ấn bản Lecture Note in Computer Science (LNCS) của nhà xuất bản Springer [T.4].