Các phương pháp quản lý nhiễu trong truyền thông D2D

Nguyễn Thị Yến, Đinh Thị Thái Mai, Lê Nhật Thăng 
CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU 
TRONG TRUYỀN THÔNG D2D 
Nguyễn Thị Yến*, Đinh Thị Thái Mai**, Lê Nhật Thăng* 
*Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông 
**Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội 
Tóm tắt: Với sự gia tăng nhanh chóng về số lượng 
thiết bị cầm tay (đặc biệt là điện thoại thông minh), mạng 
di động truyền thống dần không thể đáp ứng được nhu 
cầu về dung lượng tốc độ ngày càng cao hay độ trễ yêu 
cầu ngày càng thấp. Trong bối cảnh này, truyền thông 
giữa thiết bị với thiết bị (D2D) được xem là một công 
nghệ hiệu quả trong việc tăng hiệu quả phổ và giảm tải 
bằng cách giảm lưu lượng dữ liệu di động trong mạng di 
động. Tuy nhiên, để đạt được nhiều lợi ích, truyền thông 
D2D phải sử dụng nguồn tài nguyên một cách linh hoạt. 
Điều này dẫn đến nhiễu giữa truyền thông D2D và truyền 
thông di động. Trong bài báo này, chúng tôi thực hiện 
phân tích, đánh giá hai phương pháp quản lý nhiễu: sử 
dụng vùng hạn chế nhiễu và sử dụng vùng ngăn chặn 
nhiễu giữa người dùng D2D và người dùng di động áp 
dụng cho đường xuống dưới kịch bản mạng di động tái 
sử dụng tần số một phần (Partial Frequency Reuse - PFR) 
trên kênh pha-đinh Rayleigh. Kết quả mô phỏng bằng 
công cụ Matlab cho thấy tính hiệu quả của từng phương 
pháp quản lý nhiễu qua việc cải thiện được dung lượng 
hệ thống khi so sánh với phương pháp thông thường.1 
Từ khóa: Mạng truyền thông D2D, quản lý nhiễu, 
phân bổ tài nguyên, U-D2D, SINR. 
I. GIỚI THIỆU 
Trong thập kỷ qua, lưu lượng dữ liệu di động đã tăng 
lên đáng kể. Dự báo trong một vài năm tới đây, sự gia 
tăng này sẽ tiếp tục và nhiều gấp nhiều lần hơn nữa [1], 
điều này cho thấy tải trong mạng di động với kiến trúc 
truyền thống sẽ tăng lên và dần không đáp ứng được nhu 
cầu đặt ra. Để đáp ứng tải lưu lượng ngày càng tăng, 
truyền thông giữa thiết bị với thiết bị (D2D) [2], [3] đã 
được đề xuất. Truyền thông D2D ngày càng thu hút được 
sự quan tâm từ giới học thuật tới các ngành công nghiệp 
lớn nhằm giải quyết một loạt các vấn đề cấp bách mà 
mạng di động thông thường đang gặp phải như quá tải vì 
sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị di động hay 
không còn phù hợp với một số đòi hỏi về độ trễ của các 
dịch vụ mới. 
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh sự quan trọng của 
truyền thông D2D trong các mạng thế hệ tiếp theo 
(NGNs) [4], [5]. Các kết quả dựa trên phân tích và mô 
phỏng của các nghiên cứu này cho thấy những lợi ích 
vượt trội cho các ứng dụng như giảm tải và trễ cho mạng 
Tác giả liên hệ: Nguyễn Thị Yến, 
Email: nguyenthiyen.nty281182@gmail.com 
Đến tòa soạn: 7/2019, chỉnh sửa: 8/2019/2019, chấp nhận đăng: 8/2019. 
tế bào, tăng dung lượng kênh hay mở rộng vùng phủ sóng 
[6], [7]... 
Về cơ bản, truyền thông D2D được chia thành hai 
hướng chính là truyền thông D2D sử dụng chung dải tần 
số với truyền thông di động (In band) và truyền thông 
D2D sử dụng khác dải tần số với truyền thông di động 
(Out band). Trong đó, truyền thông D2D Inband được 
chia thành 2 loại là Underlay (U-D2D) và Overlay (O-
D2D). Hình 1 miêu tả sự khác biệt giữa hai phương pháp 
truyền thông D2D. 
Underlay
D2D
Di động
Overlay
D2D D2D
Di động
In
 b
an
d
Truyền thông di động Truyền thông D2D
Phổ di động Phổ di động
T
h
ờ
i 
g
ia
n
Phổ di động Phổ ISM
O
u
t 
b
an
d
Hình 1. Hai phương pháp truyền thông D2D 
Để có thể đạt được hiệu suất về dung lượng kênh, 
phương pháp dựa trên tái sử dụng tần số được xem là có 
hiệu quả nhất. Truyền thông D2D Inband-Underlay không 
phải là một ngoại lệ. Nguồn tài nguyên, cụ thể là các kênh 
tần số được tận dụng tối đa để cấp phát cho truyền thông 
D2D. Trong thực tế, trường hợp cặp liên kết D2D dùng 
chung tài nguyên với người dùng mạng di động (CUE) sẽ 
gây ra nhiễu [8]. Trong những năm vừa qua, nhiều thuật 
toán đã được đề xuất để giải quyết vấn đề này. Các 
phương pháp chủ yếu được sử dụng là điều khiển công 
suất và dựa trên chất lượng kênh truyền [9], [10]. Mục 
đích cuối cùng là làm sao tối đa được thông lượng của hệ 
thống mà vẫn đảm bảo được mức SINR cho người dùng 
di động. Một số nhóm tác giả đề xuất một giao thức mới 
như được đề cập ở [11]. 
Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu và đánh giá 
hai phương pháp quản lý nhiễu trong truyền thông D2D 
khi xem xét đến ảnh hưởng của môi trường truyền lan 
trong không gian tự do: phương pháp quản lý nhiễu sử 
dụng vùng hạn chế nhiễu (ILA) và phương pháp quản lý 
nhiễu sử dụng vùng ngăn chặn nhiễu (ISA). Hai phương 
pháp này đều có chung ý tưởng xây dựng các vùng hạn 
CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU TRONG TRUYỀN THÔNG D2D 
chế nhiễu cho thiết bị D2D đầu cuối. Điểm khác biệt của 
hai phương pháp này chính là mô hình tính toán bán kính 
của vùng quản lý nhiễu. Sau đó, những nguồn tài nguyên 
sử dụng cho người dùng di động nằm trong bán kính vùng 
này sẽ được loại bỏ ra khỏi danh sách có thể cấp phát cho 
truyền thông D2D. Cuối cùng, hiệu năng hệ thống được 
đánh giá dưới tác động của kênh pha-đinh Reyleigh. 
Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: trong 
phần II, chúng tôi miêu tả mô hình, hoạt động của hệ 
thống truyền thông D2D. Trong phần III, IV chúng tôi 
trình bày cụ thể về các phương pháp quản lý nhiễu sử 
dụng vùng hạn chế nhiễu (ILA) và phương pháp quản lý 
nhiễu sử dụng vùng ngăn chặn nhiễu (ISA). Phần V giới 
thiệu về các kết quả mô phỏng và phân tích đánh giá, so 
sánh hiệu năng của các phương pháp quản lý nhiễu. Cuối 
cùng, kết luận bài báo sẽ được trình bày trong phần VI. 
II. MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG D2D 
Trong phần này, chúng tôi sẽ giới thiệu ngắn gọn về 
mô hình hệ thống của truyền thông D2D và cơ sở lý 
thuyết của các phương pháp quản lý nhiễu được nghiên 
cứu. 
A. Mô hình hệ thống truyền thông D2D 
Chúng ta xét mô hình mạng gồm M người dùng di 
động (CUE) và một cặp truyền thông D2D. Chúng được 
phân bố một cách ngẫu nhiên trong tế bào và chịu sự quản 
lý của BS. Như có thể thấy trong Hình 2, người truyền 
D2D (TUE) truyền dữ liệu ở mức năng lượng 
dP tới 
người nhận D2D (RUE). Khoảng cách từ BS đến TUE và 
RUE lần lượt là 
1d và 2d . Khoảng cách giữa TUE và 
RUE là L . TUE được đặt trong vùng phủ 
1Z có bán kính 
1r , RUE được đặt trong vùng phủ 2Z có bán kính 2r . 
BS
L
Z1
Z2
r2
r1
CUEMCUEK
CUE2
CUE1
Truyền dữ liệu
Nhiễu
TUE
RUE
Hình 2. Mô hình hệ thống truyền thông D2D 
Chúng tôi giả sử chỉ có K trong tổng số M CUE chia 
sẻ tài nguyên cho truyền thông D2D. Tín hiệu từ BS lúc 
này sẽ gây nhiễu cho cặp truyền thông D2D. Đồng thời, K 
CUE bị ảnh hưởng nhiễu từ cặp truyền thông D2D. Vì 
vậy, việc BS quản lý nhiễu giữa truyền thông D2D và 
mạng di động là rất cần thiết. Quy trình để hạn chế nhiễu 
trong phương pháp này được mô tả như sau. Đầu tiên, BS 
hạn chế nhiễu giữa truyền thông D2D và mạng di động 
bằng cách sử dụng phương pháp vùng hạn chế nhiễu. Sẽ 
không có CUEs nào sử dụng cùng tài nguyên với người 
dùng D2D trong các khu vực 
1Z và 2Z . Cuối cùng, BS 
quyết định các nguồn tài nguyên thích hợp cho người 
dùng D2D, nhằm cải thiện thông lượng mạng. 
B. Hoạt động của hệ thống truyền thông D2D 
Truyền thông D2D được mô phỏng dưới kịch bản 
mạng tế bào gồm 3 trạm như Hình 3. Mạng di động sử 
dụng OFDMA kết hợp với công nghệ tái sử dụng tần số 
một phần (PFR) [13]. PFR được nghiên cứu trong mạng 
dựa trên OFDMA để khắc phục các vấn đề nhiễu đồng 
kênh. Trong PFR, vùng phủ của trạm gốc được phân chia 
thành vùng trung tâm và vùng biên, các tế bào sử dụng 
chung tần số cho vùng trung tâm và sử dụng các tần số 
đôi một khác nhau cho vùng biên và khác với vùng trung 
tâm. Trong mỗi vùng phủ của một trạm, người dùng ở 
trung tâm có thể sử dụng các kênh con trung tâm và biên, 
trong khi người dùng biên chỉ có thể sử dụng các kênh 
con ứng với vùng biên. Do đó, sự can thiệp giữa các tế 
bào đối với người dùng di động và người dùng D2D có 
thể gần như được loại bỏ và thông lượng hệ thống được 
cải thiện. 
Hình 3. Hoạt động của hệ thống truyền thông D2D 
Chúng tôi xác định thông lượng bằng cách áp dụng 
công thức Shannon [12]. Đối với mạng di động có chứa 
cặp truyền thông D2D, dung lượng mạng bằng tổng dung 
lượng của truyền thông di động (
cC ) và truyền thông 
D2D (
dC ): 
total c dC C C (1)
Trong đó, 
cC và dC được tính như sau: 
 2 2
1 1
log 1 log 1
K M K
c ci cj
i j
C SINR SINR
   (2)
 2log 1d dC K SINR 
(3)
Với, 
ciSINR là SINR của iCUE chia sẻ tài nguyên 
với người dùng D2D, 
cjSINR là SINR của jCUE không 
có nhiễu với truyền thông D2D và 
dSINR là SINR của 
Nguyễn Thị Yến, Đinh Thị Thái Mai, Lê Nhật Thăng 
liên kết D2D. Theo mô hình hệ thống SINR của các liên 
kết có thể tính theo: 
 ,
0 0 ,
,
0 0
0
ci B ci
ci
d ci
cj B cj
cj
d d
d
c
P G
SINR
N I I
P G
SINR
N I
P G
SINR
N I
(4)
với, 
ciP là công suất truyền từ BS tới iCUE , 0I là nhiễu 
liên tế bào, 
,d ciI là nhiễu từ truyền thông D2D tới 
iCUE và được tính bằng , ,d ci d d ciI P G , ,d ciG là độ lợi 
kênh giữa TUE và 
iCUE , 0dG PL L
 là độ lợi kênh 
giữa TUE và RUE, 
cI là nhiễu từ BS tới RUE và có thể 
được tính bằng 
,1
K
c ci ci di
I P G
  . Với K là số người dùng 
chia sẻ kênh tài nguyên cho truyền thông D2D và 
0N là 
nhiễu cộng tính. 
III. PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU SỬ DỤNG 
VÙNG HẠN CHẾ NHIỄU 
Trong phần này, phương pháp quản lý nhiễu trong 
truyền thông D2D dựa trên vùng hạn chế nhiễu được trình 
bày chi tiết. 
A. Xây dựng vùng hạn chế nhiễu 
1) Hạn chế nhiễu từ truyền thông D2D 
Vì truyền thông di động là dịch vụ được ưu tiên, BS 
hạn chế nhiễu từ truyền thông D2D để đảm bảo chất 
lượng của các liên kết di động. Đầu tiên BS có thể ước 
tính trước nhiễu nhận được của CUEs. Sau đó, bất kỳ 
CUEs nào có thể bị ảnh hưởng nhiều bởi TUE sẽ được 
loại trừ. Do đó, nhiễu nhận được tại CUEs do TUE gây ra 
có thể được hạn chế. Vùng phủ của khu vực 
1Z được dựa 
trên mức hạn chế nhiễu 
c cho truyền thông di động và 
thỏa mãn điều kiện sau: 
, ,
0 0
d ci d d ci
c
I P G
N N
 (5)
Giả sử rằng CUEi đang phải chịu nhiễu nghiêm trọng 
nhất, và TUEđang truyền dữ liệu với công suất lớn nhất 
là 
maxd dP P . Nhiễu từ TUE tới CUEi: 
1
, max 0 1d ci dI P PL r
(6) 
Với, 1 là hệ số suy hao đường truyền của liên kết 
giữa TUE và 
iCUE . Thay (5) và (6) ta tính được bán 
kính vùng phủ 
1Z : 
1
1
0 max
1
0
.
.
d
c
PL P
r
N

 (7) 
Vùng phủ của khu vực 
1Z liên quan đến công suất 
truyền tải tối đa của truyền thông D2D (
maxdP ). Ngoài ra, 
hệ số suy hao đường truyền cũng có thể ảnh hưởng đến 
vùng phủ của khu vực 
1Z . BS cần quản lý các nguồn tài 
nguyên được phân bổ cho người dùng D2D và hạn chế 
nhiễu nhận được của tất cả CUEs để đáp ứng các ràng 
buộc 
c . Do đó, tài nguyên của các CUEs nằm trong bán 
kính 
1Z không được sử dụng lại cho truyền thông D2D. 
2) Hạn chế nhiễu từ truyền thông di động 
Người nhận D2D (RUE) bị nhiễu nặng từ các mạng di 
động nếu có CUEs sử dụng cùng một nguồn tài nguyên 
gần nó. Để đảm bảo hiệu năng truyền thông D2D, SINR 
nhận được của các liên kết D2D phải lớn hơn mức hạn 
chế tối thiểu SINRdmin. Do công suất phát tối đa maxdP 
được áp dụng, SINR của các liên kết D2D chủ yếu phụ 
thuộc vào nhiễu từ mạng di động. Nhiễu nhận được của 
RUE nên được hạn chế nghiêm ngặt theo ràng buộc 
d . 
SINR nhận được của RUE sẽ phải lớn hơn mức ngưỡng: 
max
min
0
.d d
d d
c
P G
SINR SINR
I N
 (8) 
Mức hạn chế nhiễu d RUE: 
max
min 0
1d dd
d
P G
SINR N
 (9) 
Giả định rằng RUE đang gặp phải nhiễu nghiêm trọng 
nhất từ các mạng di động để ước tính khu vực hạn chế 
nhiễu. Tất cả các CUEs sử dụng cùng một tài nguyên với 
người dùng D2D đều nằm xung quanh người nhận D2D 
(RUE) tại cùng một khoảng cách 
2r . Mức hạn chế nhiễu 
của RUE phải thỏa mãn mức 
d : 
max
0
c
d
I
N
 (10) 
với 
maxcI là nhiễu mạnh nhất từ truyền thông di động tới 
RUE, năng lượng truyền tối đa 
maxdP được dùng để tính 
maxcI như sau: 
 2max max 0 2
1
.
K
c c
i
I P PL r
  (11) 
với 
2 là hệ số suy hao của liên kết giữa BS và RUE. Từ 
(9), (10) và (11), ta tính được bán kính 2r của vùng phủ 
2Z : 
2
1
min 0 max1
2
max min 0
. .
.
K
d ci
d d d
SINR PL P
r
P G SINR N
 (12) 
Sau khi ước lượng vùng phủ 
2Z , BS có thể quản lý 
nhiễu từ mạng di động đến truyền thông D2D. Người 
dùng D2D chỉ có thể sử dụng lại các nguồn tài nguyên 
tương tự với các CUEs không nằm trong khu vực 
2Z . Do 
đó, nhiễu tác động đến RUE có thể được giới hạn để đáp 
ứng các ràng buộc 
d và hiệu suất của truyền thông D2D 
có thể được đảm bảo. Do đó, nhiễu từ mạng di động có 
CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU TRONG TRUYỀN THÔNG D2D 
thể được kiểm soát thông qua khu vực hạn chế nhiễu cho 
người nhận D2D. 
B. Phân bổ tài nguyên 
Sau khi vùng hạn chế nhiễu 
1Z và 2Z được xác định, 
một chiến lược phân bổ tài nguyên cho người dùng được 
áp dụng. Các kênh con có sẵn cho truyền thông D2D được 
nhóm lại dựa trên vùng phủ của khu vực hạn chế nhiễu 
của người dùng D2D. Vì nhiễu nhận được phải được giới 
hạn để đáp ứng các ràng buộc 
c và d , các nguồn tài 
nguyên được sử dụng cho truyền thông D2D bị hạn chế. 
Các nguồn tài nguyên do CUEs sử dụng trong khu vực
1Z 
và 
2Z sẽ không được phân bổ cho người dùng D2D. 
Giả sử các kênh con trung tâm đặt là 
cS , các kênh con 
ở biên của tế bào được đặt là 
eS và kênh con được phân 
bổ cho truyền thông D2D là ds . Các tài nguyên được gán 
cho người dùng D2D có thể được xác định theo các bước 
sau: 
1) Các kênh con được chọn theo vị trí người dùng 
D2D: Người dùng D2D nằm ở biên tế bào chỉ có thể truy 
cập vào kênh con ở biên để tránh nhiễu liên vùng. Mặt 
khác, khi người dùng D2D được đặt ở vùng trung tâm, 
các kênh con ở biên tế bào có thể không được phân bổ 
cho người dùng D2D để đảm bảo các CUEs ở biên tế bào 
tránh khỏi nhiễu gây ra bởi truyền thông D2D. Những 
kênh sẵn có cho truyền thông D2D có thể được biểu diễn 
bằng: 
1
/
/
c e
e
s s S S
s s S
 
Khi ở trung tâm 
(13) 
Khi ở biên 
2) Loại trừ người dùng di động (CUEs) khỏi vùng hạn 
chế nhiễu: Để ngăn chặn nhiễu lẫn nhau, những người 
dùng di động (CUEs) có khả năng gây nhiễu tới người 
nhận D2D (RUE) và những người dùng di động bị ảnh 
hưởng nhiễu từ người truyền D2D (TUE) nên được loại 
trừ. Các kênh con được người dùng di động sử dụng 
trong khu vực 
1Z và 2Z lần lượt là 1Z
S và 
2Z
S . Theo 
như khu vực hạn chế nhiễu của người truyền và người 
nhận D2D được xác định ở trên, những kênh con nằm 
trong 
1Z
S và 
2Z
S sẽ không được sử dụng cho người 
dùng D2D. Những kênh con sẵn có cho truyền thông 
D2D là: 
 
1 22
/ , ,c Z Zs s S s S s S (14) 
3) Phân bổ tài nguyên cho người dùng D2D: Kênh 
con được sử dụng cho người dùng D2D 
d có thể được 
chọn bằng giao của 
1 và 2 : 
 1 2d   (15) 
 Sau đó, BS chọn K người dùng di động từ 
d trên 
cơ sở tối đa hóa tổng dung lượng của người  ... NHIỄU 
Phương pháp quản lý nhiễu dựa trên vùng ngăn chặn 
nhiễu được giới thiệu trong [8]. Theo đó, mô hình áp 
dụng cho phương pháp này không xét đến nhiễu liên tế 
bào và tất cả tài nguyên của CUE đều được phép chia sẻ 
cho người dùng D2D. Khi đó, SINR của CUE thứ k được 
tính như sau: 
, ,
2
, ,
k k
k
k k k k
BS UE BS UEDL
UE
TUE UE TUE UE
P G
SINR
rd k P G 
 (18) 
Với, 
, kBS UE
P
là công suất truyền từ BS tới CUE thứ 
k, , kBS UE
G 
là độ lợi kênh từ BS tới CUE thứ k trên kênh 
tài nguyên thứ k, ,k kTUE UE
P là công suất truyền từ TUE tới 
CUE thứ k, rd(k) biểu diễn trạng thái chia sẻ kênh tài 
nguyên giữa cặp D2D và các liên kết di động ở đường 
xuống; rd(k) = 1 nghĩa là cặp D2D chia sẻ cùng tài 
nguyên với liên kết di động thứ k và rd(k) = 0 nghĩa là 
chúng không chia sẻ cùng kênh tài nguyên và 
2 là công 
suất tạp âm. 
Xem xét việc phân bổ tài nguyên, SINR của RUE 
trong kênh tài nguyên thứ k có thể được đưa ra bằng biểu 
thức dưới đây: 
, ,
, 2
BS, BS,
k k
k k
TUE RUE TUE RUEDL
RUE k
RUE RUE
P G
SINR
rd k P G 
 (19) 
với, ,kTUE RUEP
 là công suất phát của TUE tới RUE trong 
kênh tài nguyên thứ k và 
, kBS RUE
P
là công suất phát của 
BS tới RUE trong kênh tài nguyên thứ k. 
Trong đường lên, CUEs truyền tín hiệu tới BS và 
TUE vẫn truyền tín hiệu tới RUE. Theo đó, RUE bị gây 
nhiễu bởi CUEs và BS bị gây nhiễu bởi TUE. 
Giả sử mảng ru(M) biểu diễn trạng thái chia sẻ kênh 
tài nguyên giữa cặp D2D và liên kết di động, ru(k) = 1 
nghĩa là cặp D2D chia sẻ cùng tài nguyên với liên kết di 
động thứ k và ru(k) = 0 nghĩa là chúng không chia sẻ 
cùng tài nguyên. 
SINR của BS được cho bởi công thức sau: 
, ,1
2
, ,1
k k
k k
M
UE BS UE BSUL k
BS M
TUE BS TUE BSk
P G
SINR
ru k P G 


Nguyễn Thị Yến, Đinh Thị Thái Mai, Lê Nhật Thăng 
 (20) 
với,
 ,kUE BS
P là công suất truyền của CUE thứ k tới BS 
trong kênh tài nguyên thứ k.
,kTUE BS
P là công suất truyền 
của TUE tới BS trong kênh tài nguyên thứ k. 
SINR của RUE trong kênh tài nguyên thứ k được cho 
bởi công thức: 
, ,
, 2
, ,
k k
k k
TUE RUE TUE RUEUL
RUE k
CUE RUE CUE RUE
P G
SINR
ru k P G 
 (21) 
Khi đó, dung lượng của hệ thống được tính bởi công 
thức: 
2 ,1 2
2 2 ,1
log 1 log 1
log 1 log 1
k
UL DL
M DL DL
DL UE RUE kk
MUL UL
UL BS RUE kk
C C C
C SINR SINR
C SINR SINR


(22) 
với DLC : là dung lượng hệ thống trong đường 
xuống. ULC : là dung lượng hệ thống trong đường lên.
với, 
, kTUE UE
d là khoảng cách giữa TUE và CUE thứ k.
 là độ dài bước sóng của tần số phát. DLR là bán kính 
của ISA trong đường xuống ( DLISA ) và là hệ số suy 
hao đường truyền. 
Sau đó, bán kính của vùng ngăn chặn nhiễu trong 
đường lên được tính bởi: 
1
4
DL
DL
TUE
R
P
P

(24) 
với DLP là mức năng lượng ngưỡng được xác định trước 
của tín hiệu nhận từ cặp D2D đến CUEs.
Tương tự, bán kính của ISA trong đường lên ( ULISA ) 
ULR được tính bằng công thức: 
1
4
k
UL
UL
UE
R
P
P

(25) 
với 
ULP là mức năng lượng ngưỡng được xác định trước 
của tín hiệu nhận từ CUE tới RUE.
Để đảm bảo truyền thông D2D, công suất phát của 
TUE ( TUEP ) nên được kiểm soát càng nhiều càng tốt. 
Mặt khác, nếu công suất phát của TUE ( TUEP ) quá nhỏ 
thì truyền thông D2D sẽ bị gây nhiễu bởi mạng di động, 
ngược lại, nếu công suất phát của TUE ( TUEP ) quá lớn 
sẽ gây nhiễu nghiêm trọng cho truyền thông di động. Do 
đó, 
TUEP nên được kiểm soát ở một mức hợp lý. Để 
quyết định công suất truyền tải của TUE (
TUEP ), BS 
thiết lập một mức SINR ngưỡng và công suất truyền 
tải tối đa của TUE ( TUEMAXP ). Để đảm bảo chất lượng 
của truyền thông D2D, TUEP nên đáp ứng mức SINR 
ngưỡng  càng nhiều càng tốt trên cơ sở không vượt 
quá mức công suất truyền tải tối đa của TUE. SINR của 
RUE trong kênh tài nguyên thứ k phải thỏa mãn điều 
kiện: 
 ,RUE kSINR  (26) 
V. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 
A. Thiết lập thí nghiệm 
Mô hình được đưa vào mô phỏng là mô hình mạng di 
động dựa trên OFDMA đa tế bào sử dụng công nghệ tái 
sử dụng tần số một phần (PFR) [13]. Hình 4 cho chúng ta 
một cái nhìn tổng quan về kịch bản mô phỏng. Trong đó, 
mô hình gồm 3 tế bào, mỗi tế bào được quản lý bởi một 
BS. Vị trí của người dùng trong mạng di động tuân theo 
phân bố đều và được thể hiện bằng các dấu cộng. Tại 
trung tâm các tế bào người dùng sử dụng một tần số (thể 
hiện bằng dấu cộng màu xanh lam); ở biên mỗi tế bào, 
người dùng sử dụng các tần số khác nhau (thể hiện bằng 
các dấu cộng màu hồng, màu đen và màu đỏ). Cặp D2D 
được phân bổ một cách ngẫu nhiên với khoảng cách 
không thay đổi (thể hiện bằng hai dấu x màu xanh và đỏ). 
Các tham số mô phỏng chi tiết được giới thiệu ở Bảng 1. 
Hình 4. Kịch bản mô phỏng 
Vùng hạn chế nhiễu được xác định bằng công 
thức: 
(23) 
CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ NHIỄU TRONG TRUYỀN THÔNG D2D 
Bảng 1. Các tham số mô phỏng 
Thông số Giá trị 
Bán kính cell 200 m 
Bán kính trung tâm tế bào 150 m 
Khoảng cách giữa TUE và RUE 20 m 
Số lượng người dùng đi động/tế bào 80 
Công suất phát tối đa của BS 46 dBm 
Công suất phát tối đa của TUE 15 dBm 
Công suất tạp âm -174 dBm 
Hệ số suy hao đường truyền (PL) 2 
SINR ngưỡng (η) 10 dB 
Bước sóng (LTE 1900 MHz) 0.158 m 
Phương sai biến ngẫu nhiên Rayleigh 2 
Nhiễu Ngẫu nhiên 
B. Kết quả thí nghiệm và đánh giá 
1) Thí nghiệm 1: So sánh hiệu năng phương pháp quản lý 
nhiễu sử dụng vùng hạn chế nhiễu (ILA) với phương 
pháp phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên trong kịch bản ở 
Hình 4. 
Hình 5. Dung lượng hệ thống (đường xuống) khi 
ngưỡng nhiễu c thay đổi 
Để đánh giá hiệu năng của hệ thống dựa trên phương 
pháp ILA, bài báo xem xét mô phỏng dung lượng hệ 
thống cho đường xuống khi thay đổi mức ngưỡng nhiễu 
c cho truyền thông di động. Kênh sử dụng trong mô 
phỏng là kênh chịu ảnh hưởng bởi suy hao trong không 
gian tự do và pha-đinh Rayleigh. Đại lượng được đưa ra 
để đánh giá là dung lượng của hệ thống. Thực hiện mô 
phỏng với phân bổ tài nguyên dựa vào vùng hạn chế 
nhiễu ILA và phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên. Thông qua 
kết quả mô phỏng, trường hợp quản lý nhiễu dựa trên 
vùng hạn chế nhiễu chứng minh là giúp hệ thống đạt 
được dung lượng tốt hơn. 
Khi thay đổi mức ngưỡng nhiễu 
c , bán kính 1r của 
vùng phủ 
1Z cũng thay đổi. Từ đó, xác định được kênh tài 
nguyên mà cặp D2D sẽ sử dụng chung với người dùng di 
động bằng cách loại bỏ tất cả các CUE nằm trong vùng 
phủ 
1Z . Tương tự, thì ta cũng xác định được các kênh tài 
nguyên mà cặp D2D sẽ sử dụng chung với người dùng di 
động bằng cách loại bỏ tất cả các CUE nằm trong vùng 
phủ 
2Z . Phương pháp ILA còn xem xét đến vị trí của 
người dùng D2D khi người dùng D2D nằm ở biên tế bào 
chỉ có thể truy cập vào kênh con ở biên để tránh nhiễu 
liên vùng, khi người dùng D2D ở vùng trung tâm, các 
kênh con ở biên tế bào có thể không được phân bổ cho 
người dùng D2D để đảm bảo các CUE ở biên tế bào 
tránh khỏi nhiễu gây ra bởi truyền thông D2D. 
Từ Hình 5, chúng ta có thể thấy, nếu mức ngưỡng 
nhiễu thấp hơn -60dBm, thì trường hợp phân bổ tài 
nguyên sử dụng ILA không tốt hơn trường hợp phân bổ 
tài nguyên ngẫu nhiên. Tuy nhiên, khi mức ngưỡng đạt 
giá trị lớn hơn -60dBm, thì dung lượng hệ thống tăng lên 
và đạt trạng thái bão hòa tại mức ngưỡng -35dBm. Khi 
đó, dung lượng của hệ thống ổn định và không có sự thay 
đổi hay chênh lệch quá lớn ở các mức năng lượng tiếp 
theo. Duy trì ở mức năng lượng này giúp hệ thống đạt 
dung lượng cao và hiệu năng tốt nhất. 
2) Thí nghiệm 2: So sánh hiệu năng các phương pháp 
ILA, ISA và phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên trong kịch 
bản ISA. 
Giả sử xét cho đường xuống, đường lên để cố định, 
bằng cách thay đổi cùng ngưỡng nhiễu thì dung lượng 
của hệ thống sẽ thay đổi như trong Hình 6. 
Hình 6. So sánh dung lượng hệ thống (đường xuống) khi 
ngưỡng nhiễu thay đổi sử dụng hai phương pháp ISA và 
ILA 
Trong Hình 6, đường màu xanh biểu diễn dung lượng 
hệ thống khi sử dụng phương pháp ISA, đường màu đỏ 
biểu diễn dung lượng hệ thống khi sử dụng phương pháp 
ILA, đường màu đen là phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên. 
Kết quả cho thấy, nếu mức ngưỡng nhiễu thấp hơn -
78dBm (ISA) và thấp hơn -15dBm (ILA) dung lượng của 
hệ thống trong hai trường hợp không tốt hơn trường hợp 
phân bổ tài nguyên ngẫu nhiên. Tuy nhiên, dung lượng hệ 
thống đều tăng lên và đạt trạng thái bão hòa khi mức 
ngưỡng nhiễu đạt đến một giá trị nào đó. 
Có thể phân tích, như đã trình bày ở trên thì phương 
pháp ILA có nhiều ràng buộc hơn nên mức ngưỡng nhiễu 
để phương pháp ILA có hiệu quả hơn so với phân bổ 
ngẫu nhiên là cao hơn. Điều này dẫn đến, để dung lượng 
hệ thống đạt đến trạng thái bão hòa thì phương pháp ILA 
không nhanh như phương pháp ISA. Nhưng thực tế cho 
thấy phương pháp ILA lại xem xét các điều kiện, phản 
ảnh thực tế hơn, còn phương pháp ISA xem xét trong 
điều kiện lý tưởng hơn. 
VI. KẾT LUẬN 
Trong bài báo này, chúng tôi đã tiến hành phân tích và 
đánh giá hiệu năng của hệ thống truyền thông D2D sử 
dụng phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng hạn chế 
nhiễu (ILA) và phương pháp quản lý nhiễu sử dụng vùng 
ngăn chặn nhiễu (ISA) áp dụng cho đường xuống trong 
truyền thông D2D. Dựa vào khu vực ngăn chặn/vùng hạn 
chế nhiễu đã xác định được tài nguyên nào có thể sử 
Nguyễn Thị Yến, Đinh Thị Thái Mai, Lê Nhật Thăng 
dụng cho truyền thông D2D, từ đó giúp cải thiện dung 
lượng của hệ thống. Đặc biệt, hệ thống được khảo sát trên 
kênh chịu ảnh hưởng của suy hao trong không gian tự do 
và pha đinh Rayleigh, là những kênh thực tế đối với các 
thiết bị di động trong hệ thống thông tin di động. Các kết 
quả được mô phỏng cho thấy, dung lượng của hệ thống 
truyền thông D2D được cải thiện đáng kể khi có sử dụng 
các phương pháp quản lý nhiễu. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Cisco, Cisco Visual Networking Index: Global Mobile 
Data Traffic Forecast Update, 2015–2020. White paper, 
February 2016. 
[2] A. Asadi, Q. Wang, and V. Mancuso, A Survey on Device-
to-Device Communication in Cellular Networks, IEEE 
Communications Surveys & Tutorials, vol. 16, no. 4, pp. 
1801–1819, April 2014. 
[3] J. Liu, N. Kato, J. Ma, and N. Kadowaki, Device-to Device 
Communication in LTE-Advanced Networks: A Survey, 
IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 17, no. 4, 
pp. 1923–1940, December 2014. 
[4] J. Kim, G. Caire, and A. F. Molisch, Quality-aware 
streaming and scheduling for device-to-device video 
delivery, IEEE/ACM Trans. Netw., vol. 24, no. 4, pp. 
2319–2331, Aug. 2015. 
[5] J. Liu and N. Kato, Device-to-device communication 
overlaying twohop multi-channel uplink cellular networks, 
in Proc. ACM MobiHoc, 2015, pp. 307–316. 
[6] J. Jiang, S. Zhang, B. Li, and B. Li, Maximized cellular 
traffic offloading via device-to-device content sharing, 
IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 34, no. 1, pp. 82–91, 
Jan. 2016. 
[7] M. Ji, G. Caire, and A. F. Molisch, Wireless device-to 
device caching networks: Basic principles and system 
performance, IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 34, no. 1, 
pp. 176–189, Jan. 2016. 
[8] Bin Guo, Shaohui Sun, Shaohui Sun, Qiubin Gao 
Interference Management for D2D Communications 
Underlying Cellular Networks at Cell Edge, the Tenth 
International Conference on Wireless and Mobile 
Communications, June 2014. 
[9] Rui Zhang, Yongzhao Li, Yuhan Ruan, Hailin Zhang, 
Wenhuan Wang, Wenyan Wang, CQI-Based interference 
management scheme for D2D communication underlaying 
cellular networks, IEEE Wireless Communications and 
Networking Conference Workshops, 2015. 
[10] Serveh Shalmashi, Guowang Miao, Slimane Ben Slimane, 
Interference management for multiple device-to-device 
communications underlaying cellular networks, IEEE 24th 
Annual International Symposium on Personal, Indoor, and 
Mobile Radio Communications (PIMRC), 2013 
[11] Rna Ghallab, Mona Shokair, Proposed protocols for 
interference managements and interference cancellation 
with AAF relay in D2D communication, 35th National 
Radio Science Conference (NRSC), 2018 
[12] A. Goldsmith, Wireless communications, Cambrige 
University Press, 2005. 
[13] X. Chen, L. Chen, M. Zeng, X. Zhang, and D. Yang, 
Downlink Resource Allocation for Device-to-Device 
Communication Underlaying Cellular Networks, IEEE 
23rd International Symposium on Personal, Indoor and 
Mobile Radio Communications - (PIMRC), Sydney, NSW, 
Australia, 2012. 
EVALUATING INTERFERENCE MANAGEMENT 
METHODS IN D2D COMMUNICATIONS 
Abstract: Due to the dramatic increase in amount of 
portable devices, especially, in smartphones, 
conventional mobile networks could not meet the 
demand on higher and higher data rate or lower and 
lower latency. In this context, device to device (D2D) 
communications is being considered as a promising 
technology to increase spectrum efficiency and to reduce 
data traffic load in the mobile networks. However, D2D 
communications should utilize the spectrum resource 
flexibly. This leads to interference between D2D 
communications and mobile communications. In this 
paper, we analyze and evaluate two interference 
management methods including Interference Limited 
Area and Interference Suppression Area between D2D 
users and mobile users. Two methods are investigated in 
the downlink of a Partial Frequency Reuse based mobile 
network under Rayleigh fading channel. Matlab 
simulations show that the two investigated methods is 
better than the conventional method in terms of capacity 
performance. 
Keywords: D2D communications networks, 
interference management, resource allocation, U – D2D, 
SINR. 
Nguyễn Thị Yến, tốt nghiệp đại 
học ngành điện tử - viễn thông năm 
2006, Học viện Công nghệ Bưu 
chính Viễn thông. Hiện đang là học 
viên cao học khóa 2017-2019 
chuyên ngành kỹ thuật viễn thông tại 
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn 
thông. 
Lĩnh vực nghiên cứu: Công nghệ viễn thông, bảo mật, an 
ninh an toàn cho các hệ thống viễn thông, truyền thông 
D2D. 
Đinh Thị Thái Mai, tốt nghiệp đại 
học ngành điện tử - viễn thông năm 
2006, Học viện Công nghệ Bưu 
chính Viễn thông. Nhận học vị thạc 
sĩ ngành công nghệ thông tin và 
truyền thông (ICT) năm 2008 tại 
Trường Đại học Paris-Sud (Paris XI) 
– Cộng hòa Pháp; 
tiến sĩ chuyên ngành kỹ thuật viễn thông năm 2017 tại 
Đại học Quốc Gia Hà Nội. 
Hiện đang là giảng viên tại Khoa Điện tử - Viễn thông, 
Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội. 
Lĩnh vực nghiên cứu: Mạng thông tin di động 5G, Vô 
tuyến có ý thức, truyền thông thiết bị tới thiết bị, Định vị 
và tìm đường đi trong nhà. 
Lê Nhật Thăng, tốt nghiệp đại 
học chuyên ngành vô tuyến điện 
và thông tin liên lạc năm 1995, 
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 
Nhận học vị thạc sĩ chuyên ngành 
kỹ thuật viễn thông năm 2000 tại 
Học viện Công nghệ Châu Á (AIT), 
Bangkok, Thailand; 
tiến sĩ ngành công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) 
năm 2006 tại Trường Đại học Trento – Cộng hòa Italia;