Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết nghiên cứu mở rộng cho trường hợp CR đa người dùng dựa trên nền tảng OFDM và phân chia theo tần số giữa người dùng. Chúng tôi đề xuất giải pháp mới để phân chia sóng mang con cho mỗi người dùng CR, sau đó áp dụng kỹ thuật windowing để đánh giá hiệu quả dung lượng hệ thống đạt được khi áp dụng các giải pháp mới so với trường hợp phân chia đều số sóng mang.
Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 Một số giải pháp nâng cao dung lượng hệ thống vô tuyến nhận thức đa người dùng Methods To Improve the Capacity of the Mutiuser OFDM-based Cognitive Radio System Lê Văn Tuấn, Nguyễn Tiến Hòa, Nguyễn Thành Hiếu, Nguyễn Viết Kính Abtract: In this paper, we study the problem of improving capacity of multiuser OFDM - FDMA cognitive radio (CR) system We propose new algorithms, namedly Interference Inversion Allocation (IIA) and Quantized-Interference Inversion Allocation (Q-IIA) to allocate subcarrier to users of the multiuser CR system These techniques allocate subcarrier to users inverserly proportional to its interference to primary user (PU) In addition, we also propose to use windowing technique, a technique being used widely in 802.11 family(WiFi) systems, to multiuser CR system to improve its capacity The computer simulation is carried out for comparison for three cases of allocation such as IIA, Q-IIA and uniform subcarrier allocation, both with and without windowing The simulation results show that new algorithms IIA, Q-IIA provide better system capacity than uniform subcarrier allocation does Among IIA and Q-IIA algorithms, IIA brings system capacity higher than Q-IIA does Relating windowing technique, the multiuser CR system can achieve much higher capacity (2.6 times)in case of using windowing than without using it, applicable to all IIA, Q-IIA, and uniform subcarrier allocation cases Keywords: Cognitive radio, subcarrier power allocation, windowing, sidelobe suppression, OFDM, Interference Inversion Allocation I MỞ ĐẦU Trong hai thập kỷ gần đây, với phát triển nhanh chóng hệ thống thơng tin vơ tuyến, kèm theo yêu cầu băng thông lớn hơn, nhu cầu sử dụng phổ tần số vô tuyến ngày cao, dẫn đến nguồn tài nguyên ngày trở nên khan có giá trị Trong đó, kết đo khảo sát cho thấy nhiều băng tần, cấp phép cho hệ thống vô tuyến, nhiều nơi băng tần sử dụng phần đáng kể thời gian [1] Việc đoạn tần cấp phép cho người dùng (primary user – PU) lại bị để trống, không sử dụng dẫn đến khái niệm khoảng trống tần số (spectrum hole) hay khoảng trắng tần số (white space) Vô tuyến nhận thức (cognitive radio - CR) hướng công nghệ vô tuyến nhằm tận dụng khoảng trống tần số, qua nâng cao hiệu sử dụng phổ tần số vô tuyến điện Vô tuyến nhận thức tạm thời sử dụng khoảng trống tần số mà người dùng cấp phép không sử dụng Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) kỹ thuật thừa nhận rộng rãi để dùng cho CR nhờ hiệu việc truyền tin qua kênh truyền pha-đinh (fading channel) [2,4] Do CR sử dụng khoảng tần trống, nhiều trường hợp nằm cạnh đoạn tần sử dụng người dùng chính, nên xuất nhiễu qua lại CR PU, làm ảnh hưởng tới chất lượng hai hệ thống Là hệ thống không cấp phép nên CR phải bảo vệ PU, nghĩa không phép gây cho PU mức nhiễu vượt ngưỡng quy định trước Ith Như trình bày nghiên cứu [5-12] dung lượng hệ thống CR phụ thuộc vào mức công suất phân chia cho sóng mang mức - 123 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT nhiễu mà PU gây cho băng CR Về phần mình, mức cơng suất phân chia cho sóng mang CR phải đảm bảo tổng mức nhiễu chúng gây không vượt giá trị Ith Do vậy, việc nâng cao dung lượng hệ thống đảm bảo điều kiện bảo vệ PU nhiễu toán cần nghiên cứu có nhiều nghiên cứu thực liên quan tới chủ đề Giải pháp nén phát xạ phụ (side lobe suppression) đề xuất [14] nhằm giảm mức nhiễu sang băng lân cận Giải thuật max-min tác giả đề xuất [15] để phân chia cơng suất, bít kênh cho hệ thống vơ tuyến nhận thức đa người dùng dựa OFDM với kết mô cho thấy chất lượng hệ thống CR nâng lên so với trường hợp sử dụng băng bảo vệ hệ thống PU hoạt động Trong nghiên cứu [13] tác giả đề xuất áp dụng kỹ thuật windowing cho hệ thống CR dựa OFDM nhằm làm giảm nhiễu từ CR sang PU Bên cạnh đó, thấy nhiễu sóng mang CR gây cho PU phụ thuộc vào mức công suất phát khoảng cách tần số với PU Trong nghiên cứu [5], hai giải pháp phân chia cơng suất sóng mang với bước phân chia khác đề xuất Trong nghiên cứu [6], tác giả đề xuất giải thuật phân chia cơng suất tối ưu cho sóng mang nhằm đạt dung lượng đường xuống cao cho người dùng CR Theo đó, phương thức tối ưu cho kết dung lượng hệ thống đạt kết cao đổi lại độ phức tạp tính tốn cao, khó khả thi hệ thống công suất hạn chế Do đó, tác giả đề xuất số phương án cận tối ưu với tên gọi Scheme A, Scheme B dựa cách thức tính tỷ lệ nghịch với với độ nhiễu CR gây cho PU Ảnh hưởng việc tắt sóng mang (subcarrier nulling) chất lượng giải pháp truyền thống phân chia cơng suất cho sóng mang (kỹ thuật water-filling, phân chia công suất) nghiên cứu Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 Trong nghiên cứu [16], tác giả đề xuất đánh giá ảnh hưởng việc áp dụng kỹ thuật windowing tới việc phân chia cơng suất sóng mang cho sóng mang convà tới dung lượng hệ thống CR Theo đó, áp dụng windowing, dung lượng hệ thống CR tăng đáng kể mức suy giảm công suất phát xạ ngồi băng sang PU giảm nhanh chóng Bên cạnh đó, sóng mang CR nằm cách xa PU phân chia mức cơng suất tối đa Trên sở kết nghiên cứu [16], tác giả đề xuất kỹ thuật phân chia cơng suất sóng mang Full-filling [17,18] Kết mô cho thấy việc áp dụng kỹ thuật full-filling đem lại dung lượng hệ thống CR cao hơn, độ phức tạp tính tốn giảm mạnh Trong báo này, sở kết [16,17,18], nghiên cứu mở rộng cho trường hợp CR đa người dùng dựa tảng OFDM phân chia theo tần số người dùng Chúng đề xuất giải pháp để phân chia sóng mang cho người dùng CR, sau áp dụng kỹ thuật windowing để đánh giá hiệu dung lượng hệ thống đạt áp dụng giải pháp so với trường hợp phân chia số sóng mang Dung lượng hệ thống đạt trường hợp áp dụng kỹ thuật windowing không áp dụng kỹ thuật nghiên cứu, so sánh Phần báo bố cục sau: Phần II mơ tả hệ thống tốn, Phần III kết mô nhận xét kết thu được, Phần IV số kết luận II MƠ TẢ HỆ THỐNG VÀ THIẾT LẬP BÀI TỒN II.1 Mô tả tổng quan Trong báo này, xem xét hệ thống PU sử dụng L băng tần cấp phép Tổng băng thông xem xét B, đoạn băng tần B1,B2,B3,…,BL PU sử dụng có K người dùng CR - 124 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Giả sử phần băng tần trống mà CR chiếm dùng có độ rộng tương đương N sóng mang con, sóng mang có độ rộng ΔfHz Trong bước tiếp theo, hệ thống cần phân chiaN sóng mang cho K người dùng CR dựa kỹ thuật OFDM-FDMA.Hiện nay, hệ thống OFDM phổ biến WiFi sử dụng phương thức FDMA cho AP (Access Point) hệ thống Vì vậy, hoàn toàn hợp lý hệ thống CR áp dụng kỹ thuật cho người dùng Như đề cập tới [13], hai hệ thống CR PU làm việc đoạn băng tần cạnh nên xuất ba loại hình nhiễu: nhiễu từ hệ thống PU tới CR, nhiễu từ hệ thống CR tới PU cuối nhiễu người dùng CR với Phần trình bày cách thức tính nhiễu PU CR II.2.1 Nhiễu từ CR tới PU Nhiễu từ sóng mang thứ i người dùng CR tới băng thứ l PU tính[6]: sin fTs df fT k s di , l Bl /2 k I i,kl di,kl , Pi k hisp, l k Pi k Ts x m M n,i d n,i , Pn h ss m ,k n ,i m ,k d n ,i f /2 sin fTs Pn Ts x df fTs (2) m ,k d n ,i f /2 m Pnm Anm,i ,k , đó, khoảng cách phổ tần từ sóng mang thứ n người dùng thứ m với sóng mang thứ i người dùng thứ k,Pn cơng suất sóng mang thứ n người dùng thứ m Nhiễu từ tín hiệu PU thứ l tới sóng mang thứ i người dùng CR thứ k biễu diễn sau [6]: l J l,i d l,i , PPU hl k k dl,i Bl /2 k ps Ts x k E I N d (3) d l ,i Bl /2 Trong đó, độ lợi kênh truyền máy phát PU máy thu CR, thứ l công suất phát tín hiệu PU II.3 Phân chia sóng mang (1) khoảng cách phổ tần sóng mang thứ i người dùng thứ k vào băng thứ l PU, m ,k Pi k Ki,kl Trong đó, m ,k II.2.3 Nhiễu từ PU tới CR II.2 Nhiễu tới hệ thống PU CR di, l Bl /2 Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 độ lợi kênh truyền sóng mang thứ i người dùng thứ k băng thứ l PU, Ts độ dài ký tự OFDM, Pi công suất phân chia cho sóng mang thứ i người dùng thứ k II.2.2 Nhiễu từ CR tới CR Trong trường hợp hai người dùng CR phân chia tần số theo FDMA, nhiễu qua lại sóng mang thứ ncủa người dùng CR thứ m với sóng mang thứ i người dùng CR thứ k xác định: Trong trường hợp CR đa người dùng xuất tốn phân chia sóng mang con, hay băng thông, cho người dùng Trong khuôn khổ báo này, xem xét trường hợp phân chia sóng mang cho người dùng: phân chia (uniform); phân chia nghịch đảo với nhiễu (IIA-interference inversion allocation); phân chia nghịch đảo với nhiễu qui chuyển băng thông chuẩn (Q-IIA, Quantized- IIA) II.3.1 Phân chia Trong trường hợp này, phần phổ tần chiếm dụng CR chia cho người dùng, tương đương với số sóng mang con: N k N / K (4) N(k) số sóng mang chia cho người dùng thứ k N tổng số sóng mang mà hệ thống CR có - 125 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT II.3.2 Phân chia nghịch đảo theo nhiễu-IIA Phân chia nghịch đảo theo nhiễu IIA giải pháp mức độ gây nhiễu cho PU người dùng CR Giả sử tổng mức nhiễu mà PU chấp nhận từ toàn người dùng CR gây Ith N sóng mang CR phân chia cho K nhóm N(k) Khi đó, nhóm N(k) tính theo cơng thức: I k I n Kth n N Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 người dùng số nguyên lần độ rộng kênh sở (như 10, 15 hay 20 MHz) Kỹ thuật gọi QIIA Giả sử dộ rộng băng thông chuẩn lả B0, số sóng mang cấp cho người dùng CR thứ ktheo thuật tốn IIA làNk số sóng mang gán cho người dùng thứ k theo thuật toán Q-IIA N f N kQ IIA ROUND k B0 (5) Do khoảng cách phổ tần từ người dùng CR tới PU khác nên số sóng mang hay băng thơng phân chia cho người khác Phương pháp IIA áp dụng để tính tốn số sóng mang cho người dùng, mức cơng suất phân chia cho sóng mang lại thực với thuật toán water-filling thuật toán cận tối ưu khác II.3.3 Phân chia nghịch đảo theo nhiễu có quy chuyển băng thơng chuẩn (Q-IIA) Phương pháp phân chia sóng mang nghịch đảo theo nhiễu nêu cho kết băng thông (số lượng sóng mang con) mà người dùng CR phân chia để sử dụng Băng thông số phụ thuộc vào điều kiện Ith Tuy nhiên, thực tế thiết bị vô tuyến làm việc theo tiêu chuẩn định sử dụng kênh tần số có băng thơng định xác định từ trước Ví dụ, hệ thống truyền hình có độ rộng kênh 8MHz, hệ thống đàm vơ tuyến dùng kênh có độ rộng tiêu chuẩn 11,25 kHz 25 kHz, hệ thống WiFi OFDM dùng kênh có độ rộng 22 MHz, hệ thống LTE có độ rộng kênh chuẩn 1,4 MHz, MHz, 15 MHz, 20 MHz Vì vậy, để đảm bảo tính thực tiễn, kỹ thuật phân chia sóng mang IIA điều chỉnh, theo sau thực phép tính tốn số sóng mang theo IIA, thuật tốn phân chia sóng mang cho người dùng cho phần băng tần (6) đó, ROUND(•) hàm làm tròn II.3 Thiết lập toán Bài toán đặt điều phối hệ thống CR cần phải phân chia số sóng mang cơng suất cho sóng mang cho người dùng CR cho tốc độ truyền toàn hệ thống K người dùng cao nhất, phải đảm bảo mức nhiễu mà hệ thống gây cho PU nằm ngưỡng cho phép [19] Đối với hệ thống CR coi mã hóa lý tưởng, tốc độ truyền dẫn tối đa sóng mang thứ i với cơng suất phát Pi tính theo cơng thức Shannon sau [21] hi Pi Ri ( Pi , hi ) f log 1 , i (7) với hi độ lợi kênh Pha-đing i nhiễu trắng Gauss sóng mang Mở rộng từ kết trên, tác giả [19] đưa tổng dung lượng kênh hệ thống CR-OFDM đa người dùng sau ss k k K N k h P i i (8) C max f log L m k K N m ,k Pi k k i J i ,l mmk1 n1 M n,i l 1 với điều kiện: - 126 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT L k K N Ii l l 1 k 1 i 1 d k K N Pth i ,l , Pi I th ; Pi k (9) k 1 i 1 đó, K số người dùng CR, Ith mức độ nhiễu PU chấp nhận từ toàn người sử dụng CRS; Pth giới hạn tổng công suất phát CRS; nhiễu qua lại sóng mang thứ n người dùng CR thứ m với sóng mang thứ i người dùng CR thứ k Chúng ta chứng minh công thức xác định dung lượng C Xét hàm số Lagrange: k K N hiss k Pi k *k L Pi , 1 , 2 f log 1 m L K N k 1 i 1 J i,kl m1 M nm,i ,k l 1 n 1 m k L K N K N - 1 I il d i ,l , Pi I th - 2 Pi k Pth l 1 k 1 i 1 k 1 i 1 k k k K N I d l i i ,l l 1 k 1 i 1 k K N P P k i th (10) , Pi I th III.1.1 Khi không sử dụng windowing k (11) K N 2 Pi * l Pth k 1 i 1 1 , 2 k * l Pi , 1 , 2 * l 0, Bằng cách thay nhântử Lagrange giải điều kiện KKT, ta có kết tối ưu: l 1J i,kl M th (12) L Pi * k ln2 Δf 1 l 1Ki,kl 2 L - CR đa người dùng, phân chia sóng mang cho người dùng CR theo phương pháp IIA, Q-IIA chia đều; III.1 Kết mô 0 L K N 1 Pi * l K i k ,l I th l 1 k 1 i 1 Giả sử độ dài chu kỳ ký tự Ts= μs Các kênh truyền suy hao Rayleigh có độ lợi dB, thông tin trạng thái kênh CSI (channel state information) biết trước truyền Ngưỡng nhiễu mà PU chấp nhận từ hệ thống CR Ith= 1mW mW, công suất PU PPU = 1W - Thực cho hai trường hợp: có áp dụng khơng áp dụng kỹ thuật windowing k 1 i 1 L Pi trống tần số có độ rộng 30MHz nằm kẹp băng tần người dùng PU (L=2) có độ rộng phổ tần B1 = 10 MHz B2 =5 MHz Độ rộng sóng mang Δf = 0,3125 MHz, tương ứng 16 sóng mang băng thông MHz, khoảng trống tần số mà CR chiếm dùng chia tương đương thành N =96 sóng mang Mơ thực cho trường hợp: Điều kiện Karush-Kuhn-Tucker (KKT) có dạng: L Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 ss k Kết phân bố cơng suất sóng mang cho trường hợp áp dụng kỹ thuật IIA, không áp dụng kỹ thuật windowing, với mức ngưỡng nhiễu Ith = 1mW, 7mW thể Hình Kết phân bố sóng mang cơng suất sóng mang trường hợp Q-IIA, khơng có windowing, với Ith =1mW mW thể Hình Kết mơ cho trường hợp phân chia sóng mang con, khơng sử dụng windowing, với với Ith =1mWvà mW thể Hình hi III MƠ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH Để chạy mơ máy tính, chúng tơi sử dụng hệ thống CR với người dùng, sử dụng khoảng - 127 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 -3 -3 x 10 Muc cong suat phat (W) Muc cong suat phat (W) User x 10 User 2 0 20 40 60 So luong song mang User User 20 80 40 60 So luong cong mang 80 0.04 Muc cong suat phat (W) Muc song suat phat (W) 0.04 0.03 User 0.02 0.01 User User 0.02 0.01 0 20 40 60 So luong song mang User 0.03 20 80 40 60 So luong song mang 80 Hình 3: phân bố cơng suất sóng mang trường hợp phân chia sóng mang, Ith =1mWvà mW Hình 1: phân bố cơng suất sóng mang trường hợp IIA, khơng sử dụng windowing,I th =1mWvà mW 15 x 10 Q-IIA IIA Uniform Muc cong suat phat (W) x 10 User User User 10 20 30 40 50 60 70 So luong song mang 80 10 90 Muc nhieu gioi han cho phep -4 x 10 Hình 4: Tốc độ liệu CR trường hợp IIA, Q_IIA phân chia đều, không áp dụng windowing 0.05 Muc cong suat phat (W) Dung luong kenh bit/s -3 0.04 User 0.03 User User 0.02 0.01 10 20 30 40 50 60 70 So luong song mang 80 90 Hình 2: phân bố sóng mang công suất trường hợp Q-IIA, Ith= 1mW mW, không sử dụng kỹ thuật windowing Tốc độ liệu hệ thống sử dụng ba kỹ thuật IIA, Q-IIA, uniform với điều kiện không dùng windowing biểu diễn Hình Trong trường hợp sử dụng thuật toán Q-IIA, mức can nhiễu cho phép sang PU tăng lên, người dùng CR tăng công suất phát nên tốc độ liệu tăng từ 25Mbps - 128 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT đến 65 Mbps mức nhiễu cho phép tăng từ 0,1mW đến 1mW Hệ thống sử dụng thuật toán IIA đạt tốc độ cao (đường màu xanh blue, dấu x) Tiếp theo Q-IIA phân bố Cụ thể, mức nhiễu cho phép Ith=1mW, thuật toán IIA cho tốc độ đạt 125 Mbps Q-IIA đạt 65 Mbps so với 52 Mbps phân bố Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 Với trường hợp Q-IIA, kết mơ phân chia sóng mang cơng suất sóng mang thể Hình Với trường hợp phân chia đều, có sử dụng windowing, kết biểu Hình 0.05 III.1.2 Khi sử dụng windowing Trong trường hợp này, sử dụng window Tukey cho CR Các tham số khác CR giữ nguyên trường hợp không sử dụng window, ngoại trừ việc khảo sát với mức nhiễu Ith nhỏ TX Power (W) 0.04 0.03 0.02 0.01 Kết phân chia sóng mang con, phân chia công suất trường hợp sử dụng kỹ thuật windowing cho IIA thể Hình 10 20 30 40 50 60 Subcarries Number 10 20 30 40 50 60 Subcarriers Number 70 80 70 80 90 0.05 TX Power (W) 0.04 0.05 TX Power (W) 0.04 0.03 0.02 0.03 0.01 0.02 0.01 10 20 30 40 50 60 70 Subcarriers Number 80 90 90 Hình 6: Phân chia sóng mang cơng suất cho trường hợp Q_IIA, có sử dụng windowing, Ith = 1mW và7mW 0.05 0.05 0.04 0.03 TX Power (W) TX Power (W) 0.04 0.02 0.01 10 20 30 40 50 60 subcarriers Number 70 80 90 0.03 0.02 0.01 Hình 5: Phân chia sóng mang cơng suất cho trường hợp IIA, có sử dụng windowing, Ith = 0.1 mW; 0,7 mW 10 20 30 40 50 60 Subcarriers Number 70 80 90 Hình 7: Phân bố sóng mang cơng suất cho trường hợp uniform,Ith= 1mW, có sử dụng windowing - 129 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 cơng suất (Hình 1, Hình 2, Hình 3) Điều lý giải yếu tố nhiễu người dùng hệ thống CR đa người dùng, vốn khơng xuất tốn CR đơn người dùng Để tối ưu tốc độ truyền, hệ thống CR đa người dùng phải tắt (không phân chia cơng suất) cho sóng mang để hạn chế nhiễu người dùng CR kề Hình 8: Tốc độ liệu CR trường hợp IIA, Q-IIA phân chia áp dụng windowing131 III.2 Phân tích, đánh giá kết mơ Kết mơ thể Hình 1, Hình 2, Hình 3, Hình 5, Hình 6, Hình cho thấy mức nhiễu Ith mà PU chấp nhận lớn số lượng sóng mang phân chia công suất cao tăng lên, công suất sóng mang cao Khi áp dụng kỹ thuật windowing (Hình 5, Hình 6, Hình 7) số lượng sóng mang phân chia cơng suất tối đa tăng mạnh, với 94 tổng số 96 sóng mang phân chia cơng suất tối đa Trong đó, trường hợp khơng sử dụng windowing, sóng mang nằm gần kề băng tần PU nằm người dùng CR phân chia cơng suấtrất nhỏ (Hình 1, Hình 2, Hình 3) Điều giải thích sóng mang nằm gần băng PU gây nhiễu cao PU, nên sóng mang nằm liền kề PU phân chia công suất thấp Kết phù hợp với kết thực mô trường hợp CR đơn người dùng [16] Trong trường hợp CR đơn người dùng, sóng mang có khoảng cách phổ xa với băng PU, mức độ gây nhiễu không đáng kể tới PU nên phân chia công suất tối đađể tăng dung lượng hệ thống [16,17,18] Đối với trường hợp CR đa người dùng, thấy sóng mang nằm người dùng CR, dù nằm xa băng PU, không phân chia Trong trường hợp sử dụng windowing, windowing làm giảm phát xạ phụ sóng mang [16], tức giảm người dùng, nên hệ thống CR phân chia cơng suất cho sóng mang nằm người dùng CR Việc 94 tổng số 96 sóng mang phân chia công suất lý dẫn đến dung lượng hệ thống CRS trường hợp áp dụng windowing (Hình 8) tăng lên lên 134Mbps so với 51 Mbps trường hợp khơng sử dụng windowing (Hình 4) Trong trường hợp IIA (Hình 1), thuật tốn quan tâm đến đạt kết tối đa dung lượng nên băng thông người dùng CR phân chia toán tối ưu mà không theo kênh tiêu chuẩn định nghĩa trước (ví dụ: MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20 MHz) Kỹ thuật Q-IIA có ưu điểm sát thực tế băng thơng người dùng CR quy kênh tiêu chuẩn, nhiên trình quy chuẩn băng thông làm giảm tác dụng tối ưu hóa kỹ thuật IIA.Vì vậy, hai trường hợp áp dụng windowing không áp dụng windowing, tốc độ liệu hệ thống CR sử dụng Q-IIA thấp trường hợp IIA (Hình 4, Hình 8).Trong đó, hai kỹ thuật IIA, QIIA cho dung lượng hệ thống tốt trường hợp phân chia sóng mang Sự khác biệt đến từ khác biệt mức công suất mà hệ thống phân chia cho trường hợp IIA (Hình 1, Hình 4) hay Q-IIA (Hình 2, Hình 6) so với trường hợp phân chia (uniform) (Hình 3, Hình 7) - 130 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT IV KẾT LUẬN Bài báo nghiên cứu việc nâng cao dung lượng cho hệ thống vô tuyến nhận thức đa người dùng dựa kỹ thuật OFDM-FDMA Hai phương pháp phân chia sóng mang (băng thông) cho người dùng CR IIA Q-IIA đề xuất Bên cạnh đó, kỹ thuật windowing đề xuất sử dụng cho hệ thống CR đa người dùng nhằm nâng cao dung lượng hệ thống Kết mô cho thấy, việc sử dụng giải pháp IIA, Q_IIA đề xuất báo giúp nâng cao dung lượng tổng hệ thống CR đa người dùng so với việc phân chia sóng mang Kỹ thuật IIA đem lại dung lượng cao so với Q-IIA phân chia đềusóng mang Tuy nhiên kỹ thuật QIIA khả thi qui băng thông người dùng băng thông chuẩn Khi áp dụng kỹ thuật windowing cho hệ thống CR đa người dùng số lượng sóng mang phân chia công suất tăng cao, dẫn đến dung lượng tổng hệ thống tăng 2,6 lần so với trường hợp không sử dụng kỹ thuật windowing Các kết mô cho thấy kỹ thuật IIA, Q-IIA windowing giúp nâng cao đáng kể dung lượng tổng hệ thống CR đa người dùng Tuy nhiên, báo chưa thực việc áp dụng kỹ thuật Full-filling cho hệ thống CR đơn người dùng [17,18] sang toán đa người dùng Vấn đề tiếp tục nghiên cứu thời gian tới TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] F C COMMISSION, “Spectrum Policy Task Force,” Rep.ET Docket, vol.02-135, Nov.2002 [2] MITOLA, J AND J MAGUIRE, G Q, “Cognitive radio: making softwareradios more personal,” IEEE Pers Commun, vol 6, no 4, pp 13–18,1999 Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 [3] S HAYKIN, “Cognitive radio: brain-empowered wireless communications,”IEEE J Sel Areas Commun., vol 23, no 2, pp 201–220, 2005 [4] I F AKYILDIZ, W.-Y LEE, M C VURAN, AND S MOHANTY, “A surveyon spectrum management in cognitive radio networks,” IEEE Commun.Mag., vol 46, no 4, pp 40–48, 2008 [5] G BANSAL, M J HOSSAIN, AND V K BHARGAVA, “Adaptive Power Loadingfor OFDMBased Cognitive Radio Systems,” in Proc IEEE Int Conf.Communications ICC ’07, 2007, pp 5137–5142 [6] G BANSAL, M J HOSSAIN, AND V K BHARGAVA, “Optimal and Suboptimal Power Allocation Schemes for OFDM-basedCognitive Radio Systems,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 7,no 11, pp 4710–4718, 2008 [7] G BANSAL, O DUVAL, AND F GAGNON, “Joint Overlay and UnderlayPower Allocation Scheme for OFDM-Based Cognitive Radio Systems,” in Proc IEEE 71st Vehicular Technology Conf (VTC 2010Spring),2010, pp 1–5 [8] G BANSAL, M J HOSSAIN, AND V K BHARGAVA, “Adaptive Power Loadingfor OFDMBased Cognitive Radio Systems with Statistical InterferenceConstraint,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 10, no 9, pp 2786–2791, 2011 [9] P KALIGINEEDI, G BANSAL, AND V K BHARGAVA, “Power Loading Algorithmsfor OFDMBased Cognitive Radio Systems with ImperfectSensing,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 11, no 12, pp 4225–4230, 2012 [10] y Wang, w Xu, k Yang, and j Lin, “Optimal Energy-EfficientPower Allocation for OFDM-Based Cognitive Radio Networks,” IEEECommun Lett., vol 16, no 9, pp 1420–1423, 2012 [11] Y TACHWALI, B F LO, I F AKYILDIZ, AND R AGUSTI, “Multiuser ResourceAllocation Optimization Using Bandwidth-Power Product in CognitiveRadio Networks,” IEEE J Sel Areas Commun., vol 31, no 3, pp 451–463, 2013 [12] S WANG, M GE, AND W ZHAO, “EnergyEfficient Resource Allocationfor OFDM-Based - 131 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Cognitive Radio Networks,” IEEE Trans Commun.,vol 61, no 8, pp 3181–3191, 2013 [13] T WEISS, J HILLENBRAND, A KROHN, AND F K JONDRAL, “Mutual interferencein OFDM-based spectrum pooling systems,” in Proc VTC 2004-Spring Vehicular Technology Conf 2004 IEEE 59th, vol 4, 2004, pp.1873–1877 [14] H A MAHMOUD AND H ARSLAN, “Sidelobes suppression in OFDMbasedspectrum sharing systems using adaptive symbol transition,” IEEECommun Lett., vol 12, pp 133–135, 2008 [15] Y ZHANG AND C LEUNG, “An Efficient PowerLoading Scheme forOFDM-Based Cognitive Radio Systems,” IEEE Trans Veh Technol.,vol 59, no 4, pp 1858–1864, 2010 [16] L.V TUAN, D C HIEU, N T HIEU, N V KINH, “Investigation of windows effect to power allocation problem in Cognitive Radio Systems,”ICCE, Aug 2012 [17] LE VAN TUAN, NGUYEN THANH HIEU, NGUYEN VIET KINH, DINH CHI HIEU, “Full-filling Subcarrier Power Allocation in OFDMA-based Cognitive Radio Systems,”Wireless Engineering Technology, Aug, 2013 Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 [18] HIEU NGUYEN, GUAN YONG LIANG, HIEU NGUYEN, GUAN YONG LIANG, “Full-filling Algorithm for Power Allocation in OFDM-based Cognitive Radio Systems,”ICICS, Dec.2013 [19] N T HOA, N T HIEU, N V DUC, G GELLE, AND H CHOO, “Second order suboptimal power allocation for ofdm-based cognitive radio systems,” International Conference on Ubiquitous Information Management andCommunication, no 50, February 2013 [20] IEEE, Standard for Information technology Telecommunications and information exchange between systemsLocal and metropolitan area networks Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Laye (PHY) Specifications, IEEE Std.,2007 [21] S VERDU AND TE SUN HAN 2006 A general formula for channel capacity IEEE Trans Inf Theor.40, (September 2006), 1147-1157 Ngày nhận bài: 09/09/2015 SƠ LƯỢC VỀ TÁC GIẢ LÊ VĂN TUẤN NGUYỄN TIẾN HÒA Sinh năm 1973 Tốt nghiệp Trường ĐH Bách khoa Hà Nội năm 1995, nhận Thạc sỹ chuyên ngành Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ Trường ĐH Quốc gia Hàng không Vũ trụ Pháp năm 1998 Hiện công tác Cục Tần số Vô tuyến điện Lĩnh vực nghiên cứu: kỹ thuật vô tuyến nhận thức, công nghệ vô tuyến công suất thấp, công nghệ di động 5G Điện thoại: 04.666 40 666; 0904161229 Sinh năm 1982 Tốt nghiệp ĐH ngành Điện tử Kỹ thuật Thông tin Trường ĐH tổng hợp Hanover vào năm 2010 Hiện Giảng viên Nghiên cứu sinh Trường ĐH Bách khoa Hà Nội Lĩnh vực nghiên cứu: truyền thông nhận thức, OFDM Mạng Sensor Email: hoa.nguyentien@hust.edu.vn Điện thoại: 0934516862 Email: tuanlv@rfd.gov.vn - 132 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT NGUYỄN THÀNH HIẾU Sinh năm 1977 NGUYỄN VIẾT KÍNH Tốt nghiệp Trường ĐH Tổng Hợp Hà Nội ngành Vật lý Vô tuyến Nhận tiến sỹ kỹ thuật điện tử Ba Lan Tốt nghiệp Trường ĐH Quốc gia Hà nội 1999, nhận Tiến sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử Trường ĐH Quốc gia Chungbuk, Hàn Quốc năm 2007 Hiện công tác Trường ĐH Nanyang Technological University, Singapore Lĩnh vực nghiên cứu: kỹ thuật vô tuyến nhận thức, thông tin phương tiện giao thông Điện thoại: +65-83817532 Tập V-2, Số 14 (34), tháng 12/2015 Là Phó Giáo sư Bộ môn Thông tin Vô Tuyến, khoa Điện tử viễn thông, Trường ĐH Công nghệ, ĐHQG Hà Nội Lĩnh vực nghiên cứu: Lý thuyết thơng tin mã hóa Điện thoại: 3.754 3270 Email: kinhnv@vnu.edu.vn Email: nguyenth@ntu.edu.sg - 133 - ... dụng cho hệ thống CR đa người dùng nhằm nâng cao dung lượng hệ thống Kết mô cho thấy, việc sử dụng giải pháp IIA, Q_IIA đề xuất báo giúp nâng cao dung lượng tổng hệ thống CR đa người dùng so với... Bài báo nghiên cứu việc nâng cao dung lượng cho hệ thống vô tuyến nhận thức đa người dùng dựa kỹ thuật OFDM-FDMA Hai phương pháp phân chia sóng mang (băng thông) cho người dùng CR IIA Q-IIA đề xuất... mang nhằm đạt dung lượng đường xuống cao cho người dùng CR Theo đó, phương thức tối ưu cho kết dung lượng hệ thống đạt kết cao đổi lại độ phức tạp tính tốn cao, khó khả thi hệ thống công suất