عنوان
وابسته سازي كاربر و تخصيص طيف در شبكه هاي ناهمگون MIMO
نويسنده اصلي
محمدرضا ابرقويي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
نسل پنجم (5G) شبكه‌هاي موبايل براي پشتيباني از حجم بالاي ترافيك داده، باهدف كاهش مصرف انرژي و بهبود كيفيت سرويس‌دهي پيش‌بيني‌شده است. براي تحقق نسل پنجم شبكه‌هاي موبايل، فناوري‌هاي كليدي¬اي نظير شبكه‌هاي ناهمگون، شبكه‌هاي انبوه آنتني، شبكه‌هاي برداشت انرژي و تكنيك‌هاي موج ميلي‌متري پيشنهادشده‌اند. شبكه‌هاي سلولي مرسوم با ناحيه‌ي پوشش¬دهي وسيع، به دليل افزايش روزافزون ترافيك داده، براي برآوردن نياز كاربران و پاسخگويي به تقاضاي زياد، كافي نيستند. ازاين‌رو، براي حل اين مسئله از شبكه‌هاي ناهمگون استفاده مي‌كنند كه در اين شبكه‌ها، ايستگاه‌هاي پايه‌ي هر لايه به‌صورت تصادفي جاي گرفته‌اند و هر يك براي جلب رضايت كاربران موبايل، توان ارسالي، نماي تلفات مسير، تعداد آنتن و تراكم فضايي متفاوتي دارند. شبكه‌هاي ناهمگون، از ايستگاه‌هاي پايه‌ي ماكرو تشكيل‌شده است كه اين ايستگاه‌ها به سلول‌هاي كوچك مجهز شده‌اند. سلول‌هاي كوچك و كم¬توان، نظير پيكوسل‌ها، فمتوسل‌ها و رله‌ها، تراكم ناحيه‌اي بيشتري داشته و به‌عنوان عناصري مهم براي تخليه‌ي ترافيك ماكروسل‌ها شناسايي مي‌شوند؛ همچنين موجب بهبود پوشش¬دهي، افزايش كارايي كاربران لبه‌ي سلول، افزايش بهره‌وري طيفي و بهره‌وري انرژي و كاهش هزينه‌هاي عملياتي و سرمايه‌اي مي‌گردند. علاوه بر فناوري‌هاي اشاره‌شده، وابسته سازي كاربر نيز اهميت زيادي در افزايش تعادل بار، بهره‌وري طيفي و بهره‌وري انرژي شبكه‌ها دارد؛ بنابراين، چالش‌ها و فرصت‌هاي متعددي براي طرح وابسته سازي كاربر در شبكه‌هاي 5G معرفي مي‌گردد كه مكانيسم آن، اختصاص كاربر به ايستگاه پايه‌ي خاص قبل از شروع انتقال داده است.
در اين پايان‌نامه به بررسي تابع ميانگين سود كاربر در شبكه‌هاي ناهمگون چندورودي-چندخروجي و در ارتباط فروسو پرداخته‌شده است. مفهوم سود به‌صورت ميانگين لگاريتم نرخ پوشش¬دهي كاربر تعريف مي‌شود. نوآوري پايان‌نامه نيز در نظر گرفتن بيش از يك آنتن در ايستگاه‌هاي پايه‌ي هر لايه براي سرويس¬دهي به بيش از يك كاربر در هر بازه زماني است. اين نوآوري موجب پيچيدگي تحليل رياضي و استخراج رابطه‌اي تقريبي براي تابع ميانگين سود كاربر مي‌گردد؛ در ضمن رابطه¬ي رياضي در دو حالت اشتراك‌گذاري طيفي ميان لايه‌ها و تقسيم‌بندي طيفي ميان لايه‌ها بررسي‌شده است. در بخش نتايج نيز به كمك نتايج عددي و شبيه‌سازي به ارزيابي مدل در نظر گرفته‌شده پرداخته‌شده است كه بيانگر صحت رابطه‌ي رياضي استخراج‌شده مي‌باشد؛ بهبود ميانگين سود كاربر حاصل از افزودن 2 ، 3 و 5 آنتن به هر ايستگاه پايه¬ي لايه¬ي اول در مقدار ضريب تمايل بهينه¬اش به ترتيب 0.312 log(R[Mb/s])، 0.525 log(R[Mb/s]) و 0.687 log(R[Mb/s]) است، كه R ميانگين نرخ ارسالي كاربر است. احتمال وقفه¬ي كاربر نيز با افزودن 5 آنتن به لايه¬ي اول، 0.15 كاهش مي¬يابد.
كلمات كليدي: شبكه‌ي سلولي ناهمگون، شبكه‌ي ناهمگون چند ورودي چند خروجي، هندسه‌ي تصادفي، وابسته سازي كاربر، تخصيص طيف، بررسي عملكرد ارتباط فروسو، بهينه‌سازي سود.
شماره ركورد
189675
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مخابرات سيستم
استاد راهنما
دكتر بهمن ابوالحسني