سایت دانلود پایان نامه درباره طراحی الگوریتم جدید زمان بندی برای کاربران بلادرنگ و ... |
![]() |
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.
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 |
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-08-22] [ 02:28:00 ب.ظ ]
|