شكل‌دهي پرتو غيرفعال و تخصيص منابع در شبكه‌هاي راديو شناختگر مبتني بر سطوح بازتابنده هوشمند

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

امروزه، به دليل افزايش استفاده از دستگاه‌هاي مخابراتي، طيف فركانسي نيز تحت استفاده زيادي قرار گرفته است و از اين رو كارايي طيف در كنار كارايي انرژي به يك چالش در طراحي سيستم‌هاي مخابراتي تبديل شده‌است. سيستم‌هاي راديو شناختگر، ساختار‌هايي هستند كه به منظور استفاده بهينه از طيف‌هاي فركانسي مورد استفاده در مخابرات، به‌كار مي‌روند. سيستم‌هاي ارتباطي با استفاده از فناوري راديويي شناختگر، به عنوان راه حل اميدوار كننده براي بهبود كارايي طيفي، مي‌باشند. در سيستم‌هاي راديو شناختگر اين امكان فراهم مي‌شود تا يك دسته از كاربران كه مجوز رسمي استفاده از طيف فركانسي را ندارند، كه به آن‌ها كاربر ثانويه گفته مي‌شود؛ بتوانند بدون ايجاد اختلال در عملكرد شبكه داراي مجوز، كه به عنوان كاربر اوليه شناخته مي‌شوند؛ به‌طور همكارانه از طيف فركانسي استفاده كنند. از طرفي، سطوح بازتابنده هوشمند قادرند با تنظيم مجدد هوشمندانه محيط انتشار بي‌سيم با استفاده از عناصر انعكاسي غير فعال كم‌هزينه، عملكرد شبكه‌هاي ارتباطي را به ميزان قابل توجهي بهبود بخشند. با به‌كارگيري سطوح بازتابنده هوشمند، از ديدگاه سنتي انطباق با كانال‌هاي بي‌سيم عبور كرده و با رويكرد جديد ايجاد محيط بي‌سيم هوشمند مواجه مي‌شويم. به‌طور خاص، اين سطوح از تعداد زيادي جزء (المان) كم‌هزينه تشكيل شده‌اند كه هر كدام از اين اجزاء مي‌توانند سيگنال تابيده شده را به ‌طور مستقل و با يك تغيير فاز قابل تنظيم بازتاب كند تا به يك شكل‌دهي پرتو سه بعدي، به طور مشترك و بدون احتياج به هيچ‌گونه زنجيره ارسال فركانس راديويي دست يابند. در اين پايان‌نامه، براي بهينه‌سازي تخصيص منابع در شبكه‌هاي راديو شناختگر مبتني بر سطوح بازتابنده هوشمند، يك شبكه راديو شناختگر مبتني بر روش اشتراك گذاري طيف «زيرنهي» كه به سطوح بازتابنده هوشمند نيز تجهيز شده، در نظر گرفته و بهره‌وري طيفي كاربران شبكه ثانويه، در يك ارتباط فروسو از ايستگاه پايه ثانويه به كاربران، به‌گونه‌اي بيشينه شده است كه تداخل شبكه ثانويه بر روي اوليه از حد آستانه مجاز بيشتر نباشد. براي حل اين مسئله، با در نظر گرفتن رويكرد «تخصيص المان» يك الگوريتم متناوب پيشنهاد مي‌كنيم كه در آن ابتدا با در نظر گرفتن معيار «بهره كانال»، المان‌هاي تخصيص داده شده به هر كاربر ثانويه مشخص مي‌شود. سپس ضرايب شيفت فازي در سطح هوشمند و بردار شكل‌دهنده پرتو آنتن در ايستگاه پايه ثانويه، به‌طور مستقل و پشت سر هم، تا رسيدن به همگرايي بهينه مي‌شوند. پس از اين‌كه المان‌هاي تخصيص داده شده به هر كاربر در شبكه ثانويه مشخص شد، با در نظر گرفتن شيفت فازي‌هاي گسسته مقدار و پياده‌سازي يك الگوريتم جست و جوي هوشمندانه، از روش تبريد شبيه‌سازي شده استفاده مي‌كنيم تا ضرايب شيفت فازي بهينه را بيابيم. پس از مشخص شدن ضرايب شيفت فازي بهينه، با يك روش مبتني بر برنامه‌ريزي كسري، بردار شكل‌دهنده پرتو آنتن در ايستگاه پايه ثانويه نيز بهينه مي‌شود. نشان داده مي‌شود اين امر باعث مي‌شود عملكرد شبكه ثانويه نسبت به زماني كه شيفت فازي تصادفي بدون تخصيص مي‌باشد و يا زماني كه شبكه به سطح بازتابنده هوشمند مجهز نيست، بهبود يابد.

229600

مخابرات سيستم

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان