مطابق با رابطه­ ۴-۱ با افزایش سرعت حرکت کاربر زمان همبستگی کانال کاربر کاهش می­یابد. با توجه به ساختار فریم در شبکه ­های LTE تعداد سمبل­های زمانی در قسمت فروسو برابر ۱۴۰ سمبل­ زمانی در ۲۰ بلوک منبع در حوزه­ زمان بوده، به این صورت که هر بلوک منبع شامل هفت سمبل زمانی OFDM می­باشد]۷[. این ساختار در شکل ۴-۱ ترسیم شده است:
شکل‏۴‑۱ ساختار گسترده­ی فریم [۱۹]
در نتیجه با توجه به توضیحات فوق، رابطه­ بین سرعت کاربر و تعداد بلوک منابعی که همبستگی کانال کاربر در بازه­ی زمانی ارسال حفظ می­ شود به صورت رابطه­ ۴-۲ محاسبه می­ شود]۱۵[:
(۴-۲)
در رابطه­ ۴-۲، n بیانگر تعداد بلوک منابع برای کاربری که با سرعت در حرکت است و همبستگی کانالش روی این تعداد بلوک حفظ می­ شود، است. عدد ۲-۱۰ بیانگر طول فریم (مطابق با استاندارد ۱۰ میلی­ثانیه) و عدد ۲۰ در صورت عبارت، بیانگر تعداد بلوک منابع پی­درپی در حوزه­ زمان در ساختار فریم LTE است. دیگر پارامترها در رابطه­ ۴-۲ همان پارامترها در رابطه­ ۴-۱ هستند. علت محاسبه­ی تعداد بلوک منابع پی­ در پی برای سرعت­های متفاوت که بر روی آن­ بلوک کاربر دارای همبستگی کانال است، برای تعیین زمان ارسال گزارش از شرایط کانال توسط کاربران با توجه به سرعتشان است. با این کار دیگر نیازی نیست که تمامی کاربران در ابتدای هر بازه­ی زمان­بندی گزارش کانال خود را ارسال کنند، در نتیجه سربار[۸۰] کم می­ شود. با توجه به ساختار شکل ۴-۱ حداکثر سرعتی که پیوستگی کانال کاربر در حداقل دو بلوک منبع کنار هم حفظ می­ شود برابر km/h135 بدست می ­آید. به همین علت به کاربران دارای سرعت کمتر از km/h135 به شیوه­ای MUD بلوک منبع تخصیص داده می­ شود که در این صورت نرخ ارسال شبکه به علت اینکه دو بلوک منبع کنار هم، در بهترین زیر کانال به کاربر تعلق می­گیرد نسبت به حالتی که به کاربر در بهترین زیرکانالش بلوک منبع تخصیص نمی­یابد، افزایش می­یابد. لازم به ذکر است که این بلوک منابع براساس انتخاب کاربر در هر بازه­ی زمانی ارسال و تعداد بلوک منابع مورد نیازش به او تعلق می­گیرد و این محاسبه و یافتن تعداد بلوک منابع با توجه به سرعت کاربر در ابتدای هر بازه­ی زمانی ارسال انجام می­ شود.
دانلود پایان نامه - مقاله - پروژه
مطابق با رابطه­ی۴-۲ هرچه سرعت کاربر افزایش یابد تعداد بلوک منابع پی در پی که در آن بلوک همبستگی کانال کاربر حفظ می­ شود، کاهش می­یابد. به­عنوان مثال برای کل ۲۰ بلوک منبع پی در پی در یک زیرکانال فریم، فقط کاربران با سرعت کمتر ازkm/h 5/13 دارای کانال همبسته­ای هستند. حال اگر سرعت کاربران افزایش یابد دیگر در کل طول فریم کانال همبستگی ندارند برای مثال اگر سرعت کاربران به km/h30 برسد با جایگذاری مقادیر در رابطه­ ۴-۲ تعداد بلوک منابعی که کاربران همبستگی کانالشان حفظ می­­شود برابر با ۹ بلوک منبع بدست می ­آید. به همین ترتیب با افزایش سرعت، تعداد بلوک منابعی که کاربران در طول فریم همبستگی کانالشان حفظ می­ شود، کاهش می­یابد.
با توجه به توضیحات فوق دسته­بندی کاربران می ­تواند به صورت دسته­های شامل یک بلوک منبع، دو بلوک منبع و… ۲۰ بلوک منبع انجام شود. در تقسیم بندی فریم بازه­های سرعت را می­توان با توجه به مطالب فوق به صورت بازه­های (۵/۱۳-۰) ، (- ۵/۱۳) ، و… در نظر گرفت. در این دسته­بندی و بیانگر سرعت­هایی هستند که بر روی ۲۰ بلوک منبع دارای همبستگی کانال نیستند و نحوه­ محاسبه­شان در ادامه بیان شده است.
برای یافتن بازه های سرعت­ مذکور، جهت احتراز از پیچیدگی الگوریتم و با توجه به سرعت­های مرزی ترافیکی، طوری عمل می­ شود که در هر مرحله تعداد بلوک منابع نصف تعداد بلوک منابع در مرحله­ قبل باشد. به بیان دیگر چون حفظ همبستگی کانال در روش MUD مهم است با انتخاب، بدست می ­آید که طول بلوک منابع پی در پی روی محور زمان است که همبستگی کانال تا سرعت در بازه­ی طول فریم ثابت باشد. با توجه به اینکه هر دو بلوک پیاپی معادل ۱ میلی ثانیه است، به صورتی انتخاب می­ شود که متناظر با آن ۲ شود و به همین ترتیب ادامه می­یابد تا بازه­های مختلف سرعت بدست آیند. در اینجا پیشنهاد می شود با توجه به رابطه از بازه های ۲۰، ۱۰، ۴ و ۲ اسلات پیاپی استفاده شود. علت اینکه بر خلاف آنچه بیان شد تعداد بلوک منبع در هر مرحله نصف مرحله قبل بدست نیامد این است که با این کار تعداد بلوک در بعضی از مراحل به صورت ضریب صحیحی از بازه­ی زمانی ارسال بدست­نمی­آید. سرعت­ها متناسب با این نحوه تخصیص بلوک منبع در ادامه شرح داده می شوند. حال با توجه به ترافیک شهری و محیط جغرافیایی دسته­بندی کاربران به صورت زیر در نظر گرفته می­ شود.
ابتدا با توجه به اندازه سرعت حرکت و همبستگی کانال کاربران در بازه­ی زمانی ارسال، کاربران به دو گروه به صورت زیر تقسیم می‌شوند:
گروه I: این گروه شامل کاربران با سرعت کمتر ازkm/h ۱۳۵ بوده و به صورت MUD بلوک منبع دریافت می­ کنند.
گروه نیز شامل کاربران با سرعت بیشتر از km/h ۱۳۵ هستند که همانطور که بیان شد به علت بالا بودن سرعتشان و عدم همبستگی کانالشان به صورت FD بلوک منبع دریافت می­ کنند.
حال با توجه به روش دسته بندی سرعت کاربران و روش بدست آوردن تعداد بلوک مورد نیاز، کاربران گروه I به ۴ زیر گروه I1 الی I4 به صورت زیر تقسیم ­بندی می­شوند و کاربران گروه II نیز شامل یک گروه با سرعت بین
km/h ۱۳۵ و km/h ۱۸۰ است:
علت انتخاب اعداد فوق این است که با توجه به محاسبه­ی قسمت قبل کاربران با سرعت کمتر از km/h5/13 برای همبستگی کانالشان به۲۰ بلوک منبع نیاز دارند یعنی این گروه از کاربران در طول فریم در یک زیرکانال همبستگی­شان حفظ می­ شود و چون برای سرعت­های کمتر از این مقدار نیز در این ۲۰ بلوک منبع،کاربران دارای کانال همبسته­ای هستند، پس برای کاربران ساکن یا کاربرانی که پیاده حرکت می­ کنند، مطابق با ]۳۱[ دارای سرعت km/h3 می­باشند نیز این تعداد بلوک منبع برای همبستگی کانالشان کافی است پس گروه اول مربوط به زیرگروه I کاربران با سرعت کمتر از km/h3 می­باشند. با توجه به نکته­ای که در یافتن تعداد بلوک منابع برای سرعت بعدی بیان گردید ، با نصف تعداد بلوک منابع مورد نیاز کاربران با سرعت کمتر از km/h3، تعداد ۱۰ بلوک که معادل با سرعت km/h27 می­باشد، بدست می ­آید. دلیل دیگر انتخاب سرعت km/h27 این است که با توجه به محیط­های ترافیکی محدودیت سرعت km/h30 برای بعضی از خیابان­ها در نظر گرفته شده است ولی با توجه به رابطه­ ۴-۲ تعداد بلوک منابعی که برای این سرعت محاسبه می­ شود برابر با ۹ بلوک منبع بوده است که با توجه به این­که هر دو بلوک منبع یک بازه­ی زمانی ارسال را تشکیل می­ دهند، این مقدار مضرب صحیحی از بازه­ی زمانی ارسال نیست، لذا سرعت km/h27 درنظر گرفته شده است. با تعداد که برابر ۴ بلوک منبع می­ شود، سرعت معادلی که بدست می ­آید ۵/۶۷ کیلومتر برساعت است. برای سرعت km/h5/67 نیز شرایطی مانند سرعت km/h27 برقرار است با این تفاوت که این سرعت به جای سرعت km/h70 درنظر گرفته شده است. چرا که تعداد بلوک منابع معادل برای سرعت km/h70 که کاربر دارای کانال همبسته­ای باشد، مضرب صحیحی از بازه­ی زمانی ارسال نیست. لذا سرعت km/h5/67 انتخاب شده است. به روش مشابه تعداد بلوک منبع برای کاربران گروه بعد عدد ۲ بدست می ­آید. در نتیجه برای جلوگیری از پیچیدگی الگوریتم، بازه سرعت km/h5/67 تا km/h135 یک گروه در نظر گرفته می­شوند.
شرح الگوریتم پیشنهادی
در این بخش الگوریتم پیشنهادی با عنوان SAW-QoS که برای جهت فروسو طراحی شده است، به صورت کامل شرح داده خواهد شد. هدف از طراحی این الگوریتم، مشاهده­ تاثیر افزایش سرعت کاربران بر نرخ ارسال شبکه و پارامترهای کیفیت سرویس نظیر تاخیر و نرخ از دست رفتن بسته است. الگوریتم­های معرفی شده در فصل قبل همگی برای سرعت­هایی طراحی شده بودند که در بازه­ی زمانی ارسال، همبستگی کانال کاربر حفظ می­ شود ولی در الگوریتم پیشنهادی سرعت­های بالاتر از km/h135 که همبستگی کانال کاربر در بازه­ی زمانی ارسال حفظ نمی­ شود نیز بررسی شده است.
در ادامه با توجه به ساختار فریم در محور زمان به بازه­های یک میلی­ثانیه تقسیم ­بندی شده که هر ۱۰ بازه تشکیل یک فریم را می­ دهند. همچنین مطابق با شکل۴-۲ به هر بازه­ی زمانی به ترتیب ظهور شماره صحیحی مانند،
t =1,2,3,4,…تخصیص داده می­ شود.

شکل‏۴‑۲ محور زمان در ساختار
تقسیم بندی کاربران بر اساس سرعت حرکت آنها
تقسیم ­بندی کاربران همانطور که در بخش ۴-۵ بیان شد، صورت می­گیرد.
محاسبه­ی نرخ ارسال داده کاربران تا ایستگاه مبنا
بعد از دسته­بندی کاربران مقدار سیگنال به نویز و متوسط نرخ هر کاربر تا ایستگاه مبنا باید محاسبه شود. برای محاسبه­ی متوسط نرخ ارسال کاربران ابتدا باید مقدار سیگنال به نویز هر کاربر در تمامی زیرکانال­ها محاسبه شود. برای هر دو گروه کاربران با سرعت کمتر از km/h135 و کاربران با سرعت بیشتر از km/h135، مقدار سیگنال به­ نویز در هر زیر کانال تا ایستگاه مبنا با بهره گرفتن از معادله ۴-۳ برای کاربر iام در زیرکانال jام محاسبه می­ شود و مطابق با روش مورد استفاده در ]۳۴[ و جدول ۴-۱ براساس مقدار سیگنال به نویز بدست ­آمده مقدار نرخ ارسال کاربر بر حسب بیت بر سمبل در هر زیر کانال بدست خواهد آمد.]۳۴[:
(۴-۳)
در رابطه­ ۴-۳، پارامترهای کل توان ارسالی ایستگاه مبنا، تعداد بلوک منابع دردسترس، توان نویز حرارتی و توان تداخل بین سلولی را نشان می­ دهند. لازم به ذکر است که مقدار بهره­ی کانال برای کاربر iام در زیرکانال jام و در بازه­ی زمانی ارسال t، برای محاسبه­ی سیگنال به نویز از رابطه­ ۴-۴ بدست می ­آید]۳۴[:
(۴-۴)
در رابطه­ ۴-۴، ، نشان­دهنده افت مسیر کاربر i در بازه­ی زمانی ارسال t­ام بر حسب دسی­بل و بیانگر اثر سایه کاربر در بازه­ی زمانی ارسال tام بر حسب دسی­بل و نشان­دهند­ی محوشدگی چند مسیری کاربر در بازه­ی زمانی ارسال و زیر کانال jام بر حسب دسی­بل را نشان می­دهد.
جدول‏۴‑۱ مدولاسیون و کدینگ وقفی و بیت بر سمبل [۳۷]

 

بیت اطلاعتی بر سمبل سیگنال به نویز(dB) مدولاسیون و کدینگ وقفی
۳/۱ ۵/۰ QPSK(1/3)
۲ ۶ QPSK(1/2)
۶/۲ ۵/۷ QPSK(2/3)
۳
موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...