Trang chủ / Tài liệu miễn phí / Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật

Khối Thực Hiện Quá Trình Mượn/cho Mượn Kênh Và Khóa Kênh.



Rj: IF x1 is


AIL

j

1 1 and ... xi


AIL

AIL

is

j

j

i i and xN is N N

THEN y is yk with j

................................

M

M

M

R : IF x is AIL1and ... x is AILiand x is AILN

THEN y is yk with M

M 1 1 i i N N

----------------------------------------------------------------------------------------------------


y ( y )

K

k

Output: k


(3.53)

k 1


Với: ( yk ) biểu diễn sự giải mờ của giá trị ngôn ngữ yk.



Hình 3.10. Cơ chế suy diễn NFS của DBNFS


Ví dụ: Giả sử bộ điều khiển NFS có 2 đầu tín hiệu vào x1={“S”,”L”}, x2={“S”,”L”} một tín hiệu đầu ra mờ là {“S”,”L”} và thu được các luật với mức độ đóng góp của phần điều kiện lên phần kết luận ε như bảng sau:

Bảng 3.3: Bảng luật và ε của NFS 2 đầu vào, 1 đầu ra


Phần điều kiện (IF)

ε

Phần kết luận (THEN)

if

x1

is

“S”

and

x2

is

“S”

0.311


if

x1

is

“S”

and

x2

is

“L”

0.009

“S”

if

x1

is

“L”

and

x2

is

“S”

0.083


if

x1

is

“L”

and

x2

is

“L”

0.621


if

x1

is

“S”

and

x2

is

“S”

0.307


if

x1

is

“S”

and

x2

is

“L”

0.073

“L”

if

x1

is

“L”

and

x2

is

“S”

0.146


if

x1

is

“L”

and

x2

is

“L”

0.914


Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 149 trang tài liệu này.

Về một phương pháp mới điều khiển mượn, khóa kênh tần số mạng di động tế bào - 13

Thì tín hiệu đầu ra y được tính như sau:


1 1

y 0.74287(OLS ) 0.68128(OLL )


Trong đó: ξ1=0.74287, ξ2=-0.68128;

(OLS ) và

(OLL )

là giá trị giải mờ của giá trị

1

1

ngôn ngữ đầu ra “S” và “L” tương ứng (đầu ra của lớp 4, bảng 3.2).


Thuật huấn luyện NFS: thuật học dạng online và Batch được thực hiện như sau: Thuật học online:

Giả sử dữ liệu huấn luyện là cặp {x, yd}, với x =(AC, TL)T là mẫu vào, yd là số kênh

mong muốn.


Bước 1: Khởi tạo thiết đặt các luật logic mờ, khởi tạo các tham số của các hàm liên thuộc, subsethood của liên kết mờ và khởi tạo trọng liên kết của lớp luật và lớp đầu ra.

Bước 2: Đặt dữ liệu huấn luyện vào/ra (x, yd) vào NFS.


Bước 3: Lập luận mờ thực hiện trên mẫu đầu vào sử dụng các công thức (bảng 3.2) tính mạng đầu vào và tín hiệu đầu ra từ lớp 1 cho đến lớp đầu ra, sử dụng cơ chế suy diễn (3.53) thu được tín hiệu đầu ra thực sự y theo công thức (3.53).

Bước 4: Thực hiện điều chỉnh trọng ξm với công thức (3.36) và (3.44).

Bước 5: Thực hiện lặp lại từ bước 3


Bước 6: Thực hiện cập nhật tham số cho liên kết mờ, tham số của các luật, trọng liên kết lớp luật và tập tham số lớp mờ hóa bởi các công thức (3.37) đến (3.43) và các công thức tương ứng (3.45) đến (3.51).

Bước 7: Hàm mục tiêu (3.35) sẽ được tính toán, các bước 3 đến 6 sẽ được thực hiện lặp lại cho đến khi gia số hàm mục tiêu thay đổi ∆E(t)=E(t)-E(t-1) nhỏ hơn giá trị ngưỡng E0 mong muốn.

Thuật học batch:

Vào: Tập dự liệu gồm p cặp {x(k), y(k)}, k=1,2,...,p

Bước 0: Chọn hệ số học, E0, khởi tạo các trọng và tham số. Đặt E=0, k=1

Bước 1: Đặt mẫu thứ k tới lớp vào


Bước 3: Truyền tín hiệu vào qua mạng sử dụng các công thức bảng 3.2


Bước 4: Tính sai số đầu ra, tìm các biểu thức cập nhật và thực hiện truyền ngược, cập nhật tham số tới lớp 2.

Bước 5: Kiểm tra xem đã qua hết một lượt mẫu chưa: nếu k<p thì k=k+1 và lặp lại từ bước 1. Nếu không đi đến bước 6.

Bước 6: Kiểm tra nếu E<E0 kết thúc quá trình huấn luyện, thu tập tham số cuối cùng để cớ tập luật cụ thể, nếu không gán E=0, k=1 và khởi tạo lại kỳ huấn luyện mới bằng cách nhảy về bước 1.


3.2.2.3. Khối thực hiện quá trình mượn/cho mượn kênh và khóa kênh.


Khối này có nhiệm vụ nhận thông tin trạng thái tải của tế bào hiện thời, thực hiện trao đổi thông tin với các tế bào lân cận và tế bào đồng kênh để thu thập kênh cho phép. Quá trình này thực hiện trao đổi thông tin về kênh cho phép với các tế bào lân cận và các tế bào đồng kênh để từ đó cập nhật thông tin về tải và số kênh cho phép của các tế bào tế bào. Sự thu kênh này có thể sử dụng một trong 2 hoặc kết hợp cả 2 phương pháp tiếp cận: Phương pháp tìm kiếm và phương pháp cập nhật. Cả hai phương pháp này đều có những ưu và nhược điểm. Trong phương pháp tìm kiếm trễ thu kênh dài, còn trong phương pháp cập nhật thì thời gian thu kênh ngắn, nhưng sự phức tạp trao đổi thông điệp lớn hơn trong phương pháp tìm kiếm. Để dung hòa ưu và nhược điểm của 2 phương pháp, thuật toán lai ghép giữa tiếp cận tìm kiếm và tiếp cận cập nhật đã được đề xuất và sử dụng.

Cụ thể khi một tế bào mượn một kênh, nó sẽ hỏi 6 tế bào đồng kênh lân cận (các tế bào ứng cử) của tế bào mượn kênh. Thông tin thu được dùng để tính toán mức độ ưu tiên của kênh. Sau khi mượn được kênh và sử dụng xong, nó sẽ giữ kênh mượn đó. Như vậy có 2 kiểu kênh mượn: Các kênh mượn sử dụng và các kênh mượn cho phép. Các kênh mượn sử dụng có vai trò như kênh sử dụng, còn các kênh mượn cho phép có vai trò như kênh cho phép và có thể cho tế bào khác mượn chúng. Ví dụ trong hình 3.1, giả sử tế bào CH1 mượn kênh r từ CA4, kênh r sẽ bị khóa trong các tế bào đồng kênh CA1, CA2, CA5. Sau khi sử dụng xong kênh r nó giữ lại kênh r như là là kênh mượn cho phép. Sau đó CB4 muốn mượn kênh r từ CA4, CB4 biết rằng kênh r là kênh mượn cho phép dựa trên thông tin kênh được thu thập được từ các lân cận nhiễu của nó. Như vậy CB4 chỉ cần xác nhận với CH1 và CA7 trước khi sử dụng r. Nó không cần nhận sự cho phép từ CA2, CA4 và CA5 do các tế bào này đã cấp phép cho CH1. Nếu CH1 đồng ý, nó sẽ gửi thông điệp “đồng ý” tới CB4 và gửi thông điệp “giải phóng” tới CA1. Nếu CB4 cũng lấy được thông điệp “đồng ý” từ CA7, nó sẽ gửi một thông điệp đặc biệt thông báo cho


các tế bào CA2, CA4, CA5 rằng CH1 đã giải phóng chúng và CB4 đã sử dụng chúng. Đồng thời giải phóng kênh r bị khóa trong tế bào đồng kênh CA1.

Trong trường hợp mượn nhiều kênh từ một tế bào: Giả sử tế bào CA4 mượn một số kênh dối từ CD4, như vậy nó phải khóa các kênh cho mượn từ 2 tế bào 14 và 17. Số của các tế bào bị tác động khóa kênh luôn tối là 3 và gọi là tế bào locked_1, locked_2 và locked_3. Thông tin liên quan đến mượn khóa kênh này luôn được giữ là: Số kênh rỗi cho phép trong tế bào cho mượn kênh, số kênh rỗi cho phép trong các tế bào locked_1, locked_2, locked_3. Các thông tin này được thu thập như sau: Giả sử CA4 cần mượn Nb kênh từ CD4, CA4 sẽ gửi thông điệp yêu cầu tới các tế bào lân cận. Mỗi tế bào lân cận nhận được thông điệp này sẽ tính toán số kênh cho phép Nav của chúng. Nếu tế bào lân cận nào có Nav <Nb thì chúng sẽ gửi thông điệp NACK về cho CA4 từ chối như hình 3.6a. Ngược lại CD4 sẽ gửi thông điệp đến 3 tế bào locked_1, locked_2, locked_3 tương ứng là CD1, CD2, CD3 yêu cầu số kênh Nav cho phép. Nếu các tế bào này trả về giá trị Nav>Nb, và thông báo cho CA4 biết yêu cầu được chấp nhận bằng cách gửi thông điệp ACK về cho CA4. Nếu CA4 thực hiện mượn các kênh này thì các kênh CD4 cho mượn sẽ được khóa trong 3 tế bào đồng kênh locked_1, locked_2, locked_3. Khi các tế bào bị khóa đồng kênh trả về thông điệp ACK, nó thể hiện các kênh đồng kênh với các kênh CD4 cho mượn sẽ bị khóa khi mượn kênh mà không gây ra bất kỳ sự “nóng” nào trong các tế bào này.

Một khi tất cả các thông điệp từ các tế bào lân cận đã được nhận, tế bào mượn kênh (CA4) bắt đầu quá trình tìm kiếm tế bào tốt nhất là tế bào lạnh nhất để mượn kênh. Giả sử các kênh CD4 cho CA4 mượn, thì các kênh này sẽ được khóa kênh ở các tế bào CD1, CD2, CD3.

3.2.3. Thuật toán điều khiển mượn kênh cân bằng tải động phân tán


Thuật toán mượn kênh được kích hoạt khi trạng thái tải tế bào trở thành nóng. Khi có cuộc gọi yêu cầu kênh mới hoặc cuộc gọi chuyển giao, BS sẽ kiểm tra trạng thái tải tế bào, nếu tế bào ở trạng thái mượn kênh, thuật toán sẽ thực hiện thuật toán chọn tế



N

Nếu có?

Y

N

nóng ?

Y


Xác định số kênh cần mượn Nb

Xác định số kênh cho phép của các tế bào lân cận

N

Có kênh cho phép?

Y

Xác định tế bào có Nav lớn nhất

N

Nb>=Nav

Y

Thực hiện mượn Nb kênh với ưu tiên handoff

Thực hiện mượn nhiều kênh Nb

Kiểm tra yêu cầu BS cấp kênh

Kiểm tra trạng thái tải tế bào

Khoá cuộc gọi hoặc kết thúc bắt buộc cuộc gọi(dớt cuộc gọi)

Cấp kênh cho cuộc gọi mới, handoff và khoá kênh tế bào đồng kênh

Thực hiện FLC để xác lập lại trạng thái tải tế bào mới và số kênh cho phép.

Điều chỉnh tham số bới NFS

Lưu lại kết quả thay đổi

Hình 3.11: Thuật toán điều khiển mượn,khoá kênh DDBNFS


bào để quyết định mượn kênh từ tế bào nào, từ đó thực hiện mượn kênh từ tế bào đó. Đồng thời tế bào cho mượn sẽ chạy thuật toán khóa kênh cho mượn. Sau khi thực hiện mượn kênh xong thì thông tin sẽ được cập nhật cho các tế bào. Một khi BS không mượn được kênh thì cuộc gọi mới sẽ bị khóa, còn cuộc gọi chuyển giao sẽ bị dớt cuộc gọi. Trong luận án này, thuật toán mượn kênh trên DBNFS thực hiện với mô hình phân tán, khác với các phương pháp FDCBS và NFCBS xét trong mô hình tập chung. Và một tế bào có thể nhận được nhiều yêu cầu di chuyển kênh đồng thời từ nhiều tế bào lân cận xung quanh. Trong trường hợp này, thuật toán đề xuất dựa vào mức độ chênh lệch tải lưu lượng mà thiết lập thứ tự ưu tiên. Việc thực hiện mượn kênh cân bằng tải là cần thiết để phân bố lại tài nguyên cấp phát cho các tế bào trong mạng di động nhằm nâng cao QoS của toàn mạng khi tải lưu lượng của mạng biến đổi theo thời gian. Ví dụ như mạng di động trong một ngày đêm có thể phân bố tải lưu lượng theo thời gian là khác nhau như: ban ngày tải lưu lượng có thể cao điểm nhưng ban đêm có thể thấp hơn. Và trong cùng một thời điểm, tải lưu lượng trong các tế bào tế bào cũng khác nhau như trong thành phố có thể cao hơn ở nông thôn…Vấn đề cần phải đánh giá và thực hiện phân bố lại tải để đảm bảo chất lượng dịch vụ của mạng là cao nhất. Với bộ điều khiển thông minh đã đề xuất, việc đánh giá trạng thái tải của tế bào và tính số kênh cho phép mượn/cần mượn là thông số quan trọng để ra quyết định phân bố lại tải tế bào, bằng cách di chuyển số kênh giữa các tế bào lạnh sang các tế bào nóng, khi giữa các tế bào này có sự chênh lệch về tải lưu lượng, thậm chí là chênh lệch rất lớn. Từ bộ điều khiển đề xuất, thuật toán xác định được số kênh cần mượn/cho mượn giữa hai tế bào là:

Y=Y*- IN(c) (3.54)

Trong đó: Y* được xác định từ công thức (3.53) và giới hạn kênh di chuyển cũng được xác định bởi (2.23). Thuật toán mượn, khóa kênh cân bằng tải động phân tán được thực hiện theo lưu đồ hình 3.11.


3.3. Kết luận

Trong chương này đã đề xuất và thiết kế bộ điều khiển mượn, khóa kênh DBNFS trên cơ sở mạng nơ ron mờ sử dụng phép đo subsethood để đánh giá mức độ tác động của phần điều kiện lên phần kết luận của luật mờ. Bộ điều khiển này đã khắc phục các hạn chế của bộ điều khiển dùng mạng nơ ron –mờ truyền thống. Đồng thời trong chương này luận án cũng đề xuất thuật huấn luyện NFS online và dạng batch (bó). Trong chế độ online cho phép việc ước lượng kênh động với mẫu huấn luyện là trạng thái hiện thời của tế bào và không cần thiết kế tập dữ liệu huấn luyện. Nhược điểm hoạt động chế độ online là nó đòi hỏi tài nguyên chạy thuật toán mạnh mới có thể đáp ứng được hoạt động thời gian thực. Trong chế độ bach (hoặc offline) hệ thống đòi hỏi phải có tập dữ liệu huấn luyện và đánh giá được chất lượng hệ thống thông qua tập dữ liệu chạy thử. Nói chung bộ điều khiển mượn/khóa kênh mới đã nâng cao được khả năng và chất lượng hoạt động của mạng di động tế bào. Để minh chứng điều này, trong chương tiếp theo luận án sẽ sử dụng các kết quả lý thuyết thu được trong chương này để thực hiện mô phỏng, đánh giá kết quả của thuật toán mới so với các thuật toán khác.

Xem tất cả 149 trang.

Ngày đăng: 02/11/2022
Trang chủ Tài liệu miễn phí